Şekil hafızalı NiTi alaşımının mikro frezelenmesi ve kritik talaş kalınlığının belirlenmesi

Şekil hafızalı alaşımlar (ŞHA), benzersiz özelliklerinden dolayı biyomedikal alanda yaygın şekilde kullanılmaktadır. Bu alaşımlar arasında, NiTi alaşımları en çok kullanılan malzemelerdir. Bu alaşımları şekillendirmek için kullanılan bir yöntem de talaşlı imalat tekniğidir. NiTi alaşımları mekanik olarak kesilmek zorunda kalıyorsa, kristal kafes yapısı değişebilir ve faz dönüşümü meydana gelebilir. Bu, doğal olarak kesme kuvvetlerini ve takım ömrünü etkiler. Bu çalışmada, kritik talaş kalınlığı, NiTi alaşımının mikro kesme koşulları altında frezelenmesiyle deneysel olarak belirlenmiştir. Bunun için, yüksek hassasiyette ve yüksek kesme hızlarında kesme yapabilen bir deney düzeneği kullanılmıştır. Çalışmada, geniş bir aralıkta diş başına düşen ilerleme değeri ve talaş derinliği kullanılmıştır. Çalışmada çıktı parametreleri olarak kesme kuvvetleri, yüzey pürüzlülüğü ve çapak oluşumu göz önüne alındı. Elde edilen sonuçlar, NiTi ŞHA için kritik talaş kalınlığının 0,5mm olduğu tespit edilmiştir. Kritik talaş kalınlığı, kesici kenar radüsünün yaklaşık %33 ne karşılık gelmektedir. Bununla birlikte, artan kesme hızına bağlı olarak, hem kesme kuvvetleri hem de çapak genişlikleri artmaktadır.

Anahtar Kelimeler:

NiTi şekil hafızalı alaşım, Mikro frezeleme; Kritik talaş kalınlığı; Yüzey pürüzlülüğü

PDF

___

Biermann, D., F. Kahleyss, E. Krebs, and T. Upmeier., A Study on Micro-Machining Technology for the Machining of NiTi: Five-Axis Micro-Milling and Micro Deep-Hole Drilling, Journal of Materials Engineering and Performance, 20, 745–751, 2011.
Kaynak, Y., H. E. Karaca, R. D. Noebe, and I. S. Jawahir., Analysis of Tool-Wear and Cutting Force Components in Dry, Preheated, and Cryogenic Machining of NiTi Shape Memory Alloys, Procedia CIRP, 8,498–503, 2013.
Yung, K. C., H. H. Zhu, and T. M. Yue., Theoretical and Experimental Study on the Kerf Profile of the Laser Micro-Cutting NiTi Shape Memory Alloy Using 355 Nm Nd:YAG, Smart Materials and Structures 14, (2), 337-342, 2005.
Theisen, W., and A. Schuermann. “Electro Discharge Machining of Nickel-Titanium Shape Memory Alloys.” Materials Science and Engineering A 378, no. 1–2 SPEC. ISS. (2004): 200–204.
Kong, M. C., D. Axinte, and W. Voice. “Challenges in Using Waterjet Machining of NiTi Shape Memory Alloys: An Analysis of Controlled-Depth Milling.” Journal of Materials Processing Technology 211, no. 6 (2011): 959–71.
Kaynak, Y., H. E. Karaca, and I. S. Jawahir. “Cutting Speed Dependent Microstructure and Transformation Behavior of NiTi Alloy in Dry and Cryogenic Machining.” Journal of Materials Engineering and Performance 24, no. 1 (2015): 452–60.
Weinert, K., and V. Petzoldt. “Machining of NiTi Based Shape Memory Alloys.” Materials Science and Engineering A 378, no. 1–2 SPEC. ISS. (2004): 180–84.
Ucun, İrfan, Kubilay Aslantaş, Barış Gökçe, and Fevzi Bedir. “Effect of Tool Coating Materials on Surface Roughness in Micromachining of Inconel 718 Super Alloy.” Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture 228, no. 12 (2014): 1550–62.
Aslantas, K., H. E. Hopa, M. Percin, I. Ucun, and A. Çicek. “Cutting Performance of Nano-Crystalline Diamond (NCD) Coating in Micro-Milling of Ti6Al4V Alloy.” Precision Engineering, 2015.
Weinert, K., and V. Petzoldt. “Machining NiTi Micro-Parts by Micro-Milling.” Materials Science and Engineering A 481–482, no. 1–2 C (2008): 672–75.
Ucun, İrfan, Kubilay Aslantaş, and Fevzi Bedir. “The Effect of Minimum Quantity Lubrication and Cryogenic Pre-Cooling on Cutting Performance in the Micro Milling of Inconel 718.” Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture 229, no. 12 (2015): 2134–43.
Ucun, I., Aslantas, K., and Bedir, F., The Performance Of DLC-Coated and Uncoated Ultra-Fine Carbide Tools in Micromilling of Inconel 718.” Precision Engineering 41 (2015): 135–44.
Chae, J., S. S. Park, and T. Freiheit. “Investigation of Micro-Cutting Operations.” International Journal of Machine Tools and Manufacture 46, no. 3–4 (2006): 313–32.
Ucun, İ., K. Aslantas, and F. Bedir. “Finite Element Modeling of Micro-Milling: Numerical Simulation and Experimental Validation.” Machining Science and Technology 20, no. 1 (2016).
Kaynak, Y., H. E. Karaca, R. D. Noebe, and I. S. Jawahir. “Tool-Wear Analysis in Cryogenic Machining of NiTi Shape Memory Alloys: A Comparison of Tool-Wear Performance with Dry and MQL Machining.” Wear 306, no. 1–2 (2013): 51–63.
Piquard, R., A. D’Acunto, P. Laheurte, and D. Dudzinski. “Micro-End Milling of NiTi Biomedical Alloys, Burr Formation and Phase Transformation.” Precision Engineering 38, no. 2 (2014): 356–64.
Filiz, Sinan, Caroline M. Conley, Matthew B. Wasserman, and O. Burak Ozdoganlar. “An Experimental Investigation of Micro-Machinability of Copper 101 Using Tungsten Carbide Micro-Endmills.” International Journal of Machine Tools and Manufacture 47, no. 7–8 (2007): 1088–1100.
Aslantaş, K., Çiçek, A., Çelik, S. G., Mikro İşlemede Takım Aşınması-Kanal Geometrisi İlişkisi Üzerine Deneysel Bir Çalışma, Gazi Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, (Baskıda)