AISI 304 paslanmaz çelik ve EN 5754 alüminyum alaşımı malzemelerin fiber lazer ile işlenmesinde yüzey pürüzlülüğünün tespiti için istatistiksel bir çalışma

Bu çalışmanın amacı, AISI 304 paslanmaz çeliği ve EN 5754 alüminyum alaşımından hazırlanmış iş parçalarının yüzeylerinin 20 W Fiber lazer kullanılarak işlenmesinde, işlem parametrelerinden tarama yönün, tarama hızının, frekansın, tarama aralığının ve gücün, yüzey pürüzlülüğü (Ra) üzerindeki etkilerini araştırmaktır. İşlem parametrelerinin etkileri Taguchi L18 ortogonal deney düzeni kullanılarak araştırılmıştır. Varyans analizi (ANOVA) ve sinyal - gürültü (S/N) (en küçük en iyi) oranlarının sonuçları kullanılarak parametrelerin istatistiksel olarak Ra üzerindeki etkileri incelenmiştir. Sonuçlar, her iki malzeme için tarama hızının ve gücün Ra üzerinde en yüksek ve istatistiksel olarak anlamlı etkiye sahip olduğunu bununla birlikte, diğer parametrelerin Ra üzerinde değişim meydana getirecek kadar büyük bir etkiye sahip olmadığını göstermiştir. AISI 304 paslanmaz çelik için parametrelerin belirlenen seviyelerine göre oluşturulan deney kombinasyonundan hesaplanan yüzey pürüzlülük değeri 1,969μm iken aynı kombinasyona göre gerçekleştirilen lazer yüzey işleme sonrasında ölçülen yüzey pürüzlülük değeri 1,94μm’dır. Benzer bir uygulama EN 5754 alüminyum alaşımı için de gerçekleştirilmiştir. Buna göre hesaplanan ve ölçülen yüzey pürüzlülük değerleri sırasıyla 6,795 μm ve 6,01 μm’dir.

A statistical study for determination of surface roughness of AISI 304 stainless steel and EN 5754 aluminum alloy machined by fiber laser

The objective of this paper is to investigate of the effects of laser surface machining parameters including scan direction, scan speed, frequency, fill spacing and power on the surface roughness (Ra) of AISI 314 stainless steel and EN 5754 aluminum alloy machined by fiber laser system. The effects of machining parameters were investigated using Taguchi L18 orthogonal array. Using results of analysis of variance (ANOVA) and signal-to-noise ratio (S/N - smaller is the better), effects of parameters on the surface roughness were statistically investigated and presented in this paper. The results show that the scan speed and power have highest and significant effect on the surface roughness for both materials. However, the other parameters have a slight effect on the surface roughness. The calculated surface roughness which performed according to an experimental combination that composed the optimum level of parameters for AISI 314 stainless steel is 1,969μm while the surface roughness which measured from the machined surface is 1,94 μm. A similar application was performed for EN 5754 aluminum alloy. Accordingly, the calculated and measured surface roughness values is 6,795 μm and 6,01 μm, respectively.

PDF

___

1. Pham, D.T., Dimov, S.S., Petkov, P.V., 2007, “Laser milling of ceramic components”, International Journal of Machine Tools & Manufacture 47, 618–626
2. Campanelli, S.L., Ludovico, A.D., Bonserio, C., Cavalluzzi, P., Cinquepalmi, M., 2007,” Experimental analysis of the laser milling process parameters”, Journal of Materials Processing Technology, 191, 220–223
3. Savaskan, M., Taptık, Y., Ürgen, M., 2004, “Deney tasarımı yöntemi ile matkap uçlarında performans optimizasyonu”, ĐTÜ Dergisi, 3, 6, 117-128
4. Stournaras, A., Stavropoulos, K., Salonitis, G., Chryssolouris, G., 2009, “An investigation of quality in CO2 laser cutting of aluminum”, CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology, 2, 61-69
5. Chen, Y. H., Tam, S. C., Chen, W. L., Zheng, H. Y., 1996, “Application of Taguchi method in the optimization of laser micro- engraving of photomasks”, Int. J. Mater. Prod. Technol. 11, 333–344
6. Chang, C-W., Kuo, C-P, 2007, “Evaluation of surface roughness in laser-assisted machining of aluminum oxide ceramics with Taguchi method”, International Journal of Machine Tools & Manufacture, 47, 141–147
7. Zhang, J.Z., Chen, J.C., Kirby. E. D., 2007, “Surface roughness optimization in an end-milling operation using the Taguchi design method”, Journal of Materials Processing Technology 184, 233– 239
8. Deng, C-S., Chin J-H., 2005, “Hole roundness in deep-hole drilling as analysed by Taguchi methods”, Int. J. Adv. Manuf. Technol., 25, 420-426
9. Lakshminarayanan, A. K., Balasubramanian V., 2008, Process parameters optimization for friction stir welding of rde-40 aluminium alloy using taguchi technique, Trans Nonferrous Met. Soc. China, 18, 548-554