SU ALTI AŞINDIRICI SU JETİ SİSTEMİNİN GELİŞTİRİLMESİ VE KESTAMİD MALZEMESİNİN İŞLENEBİLİRLİĞİ İLE PERFORMANSININ İNCELENMESİ

Abstract

ABSTRACT

This study evaluates the performance of the submerged abrasive water jet turning (AWJT) system, which is used to improve castamide machinability. It comprehensively investigates the concerned materials and process parameters. For minimizing surface roughness and maximizing material removal rate through the mentioned submerged turning process of castamide, we determined optimum parameters. As input parameters, abrasive flow rate (AFR), 3-level traverse speed (TS), and spindle speed (SS) were selected, and the full factorial experimental design was accomplished for this purpose. We statistically analyzed the input parameters’ effect ratios using ANOVA, graphic methods, and 3D surface images and examined their interactions. We used TOPSIS and VIKOR methods to determine the optimum testing conditions, and compared the experimental results to the results shown by the conventional abrasive water jet process. Moreover, we obtained regression equation for mathematically expressing the experimental results, which showed the relations between different variables. Experimental results clearly demonstrated that the submerged AWJT increased the surface roughness of castamide 15% more than the conventional AWJT. It also reduced the rate of metal removal by 5.22%. During the treatment with abrasive water jet, no thermal effect was observed on the surface. We obtained a clean cutting surface, and the sound level reduced to 85dB, which made it environment-friendly. It did not generate any toxic or hazardous substance. The results of ANOVA showed that for castamide machinability, the traverse speed is the most effective parameter. The effectiveness of traverse speed was 85.56% for material removal rate while it was 83.11% for surface roughness. TOPSIS and VIKOR optimization showed 40mm/min TS, 300-rpm SS value and 310g/min AFR, which were optimum test conditions.

ÖZET

Bu çalışmada, su altı aşındırıcı su jeti tornalama (AWJT) sistemi, kestamid malzemesinin işlenebilirliğini artırmak için kullanılmış ve proses parametreleri kapsamlı bir şekilde araştırılmıştır. Su altı kestamid tornalama işleminde yüzey pürüzlülüğünü en aza indirecek ve talaş kaldırma oranını en üst düzeye çıkaracak optimum parametreler belirlenmiştir. Giriş parametreleri olarak 3 seviyeli kesme hızı (TS), aşındırıcı akış hızı (AFR) ve iş mili hızı (SS) dikkate alınmış ve deneysel tasarım tam faktöryel tasarım olarak yapılmıştır. Giriş parametrelerinin etki oranları ANOVA ve grafiksel yöntemler ile istatistiksel olarak analiz edilmiş ve etkileşimleri 3B yüzey görüntüleri ile incelenmiştir. Optimum test koşulu TOPSIS ve VIKOR yöntemleri ile belirlenmiştir. Deney sonuçları geleneksel aşındırıcı su jeti işlemi ile karşılaştırılmıştır. Ayrıca değişkenler arasındaki ilişkileri göstermek ve deneysel sonuçların matematiksel olarak açıklanması için regresyon denklemleri elde edilmiştir. Deneysel sonuçlara göre, su altı AWJT, kestamid malzemesinin yüzey pürüzlülüğünü geleneksel AWJT'ye kıyasla %15 arttırmış ve metal çıkarma oranını %5.22 azaltmıştır. Aşındırıcı su jeti ile işlem sırasında termal bir etki yoktur, işlenmiş yüzeyde ısıl etki gözlenmez. Ayrıca su altı yöntemde kesme yüzeyi temiz kalır, su sıçramaları önlenir ve ses seviyesi düşürülür (85 dB). Su altı yöntem çevre dostudur, herhangi bir toksik veya çevreye zararlı madde oluşturmaz. ANOVA sonuçları, kesme hızının kestamidin işlenebilirliği üzerinde en etkili parametre olduğunu göstermiştir. Dönüş hızı, yüzey pürüzlülüğü üzerinde %83.11 ve talaş kaldırma oranında %85.56 olarak bulunmuştur. TOPSIS ve VIKOR optimizasyon sonuçlarına göre, optimum test koşulları olarak 40 mm/dk. TS, 310 g/dk. AFR ve 300 rpm SS değerleri belirlenmiştir.