A METHODOLOGICAL APPROACH TO THE DETERMINATION OF SURFACE ROUGHNESS IN ABRASIVE WATERJET CUTTING


Armağan M., Arıcı A. A.

3. INTERNATIONAL CAPPADOCIA SCIENTIFIC RESEARCH CONGRESS, Nevşehir, Turkey, 11 - 12 December 2022, pp.1521-1522

  • Publication Type: Conference Paper / Summary Text
  • City: Nevşehir
  • Country: Turkey
  • Page Numbers: pp.1521-1522

Abstract

The quality of the surfaces that appear in the machining of machine parts is of great

importance. There are many factors that determine the quality of the surfaces, such as cutting

speed, depth of cut, heat due to friction between the cutting tool and the part. In the abrasive

water jet (AWJ) method, which we will examine in this study, since there is no cutting tool in

contact with the part, there will be no heat generation in the cutting area, so the thermal effect

is minimized and it offers fast production opportunities. This situation has made the processing of materials with AWJ, which is one of the nontraditional

material machining methods, important today. The average surface roughness (Ra)

is the most preferred type of surface roughness in the examination of the cutting surface

resulting from the cutting process with AWJ. However, when the literature is investigated

comprehensively, it is seen that the measurement positions made to determine the average

surface roughness of the cutting surface differ. There is hardly any selection criteria for

identifying these different positions. In addition, the fact that the AWJ cutting surface

contains regions with different roughness values such as initial damage zone, smooth cutting

zone and rough cutting zone makes it difficult to determine the average surface roughness

measurement positions. AWJ machine parameters levels affect the formation of these zones.

In this study, a methodological approach was carried out to determine the most suitable mean

surface roughness measurement position on the cutting surface under the influence of the

change in machine parameter levels. The traverse speed and abrasive mass flow rate

parameters, which are the most commonly used parameters in the AWJ machine, were

selected. An experimental plan was created in such a way that the traverse speed and abrasive

mass flow rate parameters were three-level (L9). The curve characteristics were created

according to the measurements taken from different positions of the cutting surface and the

average value selections of the measurements. In addition, the behaviors of the effects of

parameter levels and probability plots of the experimental results were found.

Makine parçalarının talaşlı imalatında ortaya çıkan yüzeylerin kalitesi büyük önem

taşımaktadır. Yüzeylerin kalitesini belirleyen kesme hızı, kesme derinliği, kesici takım ile

parça arasındaki sürtünmeye bağlı ortaya çıkan ısı gibi pek çok faktör vardır. Bu çalışmada

inceleyeceğimiz aşındırıcılı su jeti (ASJ) yönteminde ise parça ile temas eden bir kesici takım

olmadığı için kesme bölgesinde bir ısı oluşumu olmayacağından ısıl etki en aza inmekte ve

hızlı üretim imkanları sunmaktadır. Bu durum geleneksel olmayan malzeme işleme

yöntemlerinden biri olan ASJ ile malzemelerin işlenmesini günümüzde önemli hale

getirmiştir. ASJ ile yapılan kesme işlemi sonucu ortaya çıkan kesme yüzeyinin

incelenmesinde ortalama yüzey pürüzlülüğü (Ra) en çok tercih edilen yüzey pürüzlülüğü

çeşididir. Ancak literatür kapsamlı bir şekilde incelendiğinde, kesme yüzeyinin ortalama

yüzey pürüzlülüğünü belirlemek için yapılan ölçüm konumlarının farklılık gösterdiği

görülmüştür. Bu farklı konumların belirlenmesi hakkında herhangi bir seçim kriterine hemen

hemen değinilmemektedir. Ayrıca ASJ kesme yüzeyinin başlangıç hasar bölgesi, düzgün

kesme bölgesi ve kaba kesme bölgesi olarak farklı pürüzlülük değerlerine sahip bölgeler

içermesi ortalama yüzey pürüzlülüğü ölçüm konumlarını belirlemeyi zorlaştırmaktadır. ASJ

tezgâh parametreleri seviyeleri bu bölgelerin oluşumuna etki etmektedir. Bu çalışmada,

tezgah parametre seviyelerinin değişimi etkisinde kesme yüzeyinde en uygun ortalama yüzey

pürüzlülüğü ölçüm konumunun belirlenmesine ait metodolojik bir yaklaşım

gerçekleştirilmiştir. ASJ tezgâhında en yaygın kullanılan parametrelerden olan ilerleme hızı

ve aşındırıcı kütle akış oranı parametreleri seçilmiştir. İlerleme hızı ve aşındırıcı kütle akış

oranı parametreleri üçer seviyeli (L9) olacak şekilde deney planı oluşturulmuştur. Kesme

yüzeyinin farklı konumlarından alınan ölçümler ve ölçümlerin ortalama değer seçimlerine

göre eğri karakteristikleri oluşturulmuştur. Ayrıca parametre seviyeleri etkilerinin davranışları

ve deney sonuçlarının olasılık grafikleri bulunmuştur.