Inconel 718'in Farklı Minimum Miktarda Yağlama Yağları Kullanılarak İşleme Performansı ve Karbon Ayak İzi Analizi

Abstract

Inconel 718, üstün korozyon ve oksidasyon direnci ile yüksek dayanım özellikleri sayesinde yüksek sıcaklık uygulamaları için son derece uygun bir malzemedir. Ancak, yüksek sertliği, aşınma direnci ve belirgin işleme sertleşme oranı nedeniyle işlenmesi zordur. Geleneksel Kesme Sıvıları (GKS), bu zorlukların üstesinden gelmede yetersiz kalmakta ve yüksek tüketim oranları ile insan sağlığına ve çevreye olan zararlı etkileri nedeniyle sürdürülebilir bir çözüm sunmamaktadır. Bu nedenle, Minimum Miktarda Yağlama (MMY), GKS'ye etkili bir alternatif olarak dikkat çekmektedir. Sıkıştırılmış hava ile karıştırılan az miktarda yağın aerosol formunda kesme bölgesine iletilmesiyle, MMY özellikle Inconel 718 gibi işlenmesi zor malzemeler için çevre dostu ve sürdürülebilir bir üretim yöntemi sunmaktadır. Aerosol uygulama yöntemi, kesici takım ile iş parçası arasındaki bölgeye daha iyi nüfuz ederek işleme verimliliğini artırmaktadır. Ancak, MMY uygulamalarında kullanılan yağların doğrudan işleme performansını etkilemesi, işlenecek malzemeye özgü yağların geliştirilmesini kritik hâle getirmektedir. Bu çalışmada, Inconel 718'in işlenebilirliğini artırmaya yönelik olarak geliştirilen üç farklı MQL yağı önce fiziksel özellikleri ve performansları açısından test edilmiştir. Ardından, Inconel 718 malzemesi üzerinde yapılan kanal frezeleme deneylerinde performansları değerlendirilmiştir. Geleneksel İşleme (Gİ), kuru işleme ve MMY yöntemleri karşılaştırmalı olarak ele alınmış; kesme kuvvetleri, takım aşınması, yüzey kalitesi gibi temel performans metriklerine ek olarak, çevresel etki ve sürdürülebilirlik, karbon ayak izi temel alınarak değerlendirilmiştir. Elde edilen bulgular, MMY yönteminin işleme performansını önemli düzeyde artırırken karbon salımını azalttığını ve Inconel 718'in verimli ve sürdürülebilir şekilde işlenmesi için daha uygun bir çözüm sunduğunu ortaya koymaktadır.

Inconel 718 is highly suitable for high-temperature applications due to its exceptional corrosion and oxidation resistance, along with its high strength at elevated temperatures. However, its high hardness, wear resistance, and significant work hardening rate make its machining challenging. Conventional Cutting Fluids (CCFs) are inadequate for addressing these challenges and are not sustainable due to their high consumption and harmful effects on human health and the environment. Minimum Quantity Lubrication (MQL) has emerged as an effective alternative to CCFs. By delivering a small amount of oil mixed with compressed air in aerosol form to the cutting zone, MQL promotes sustainable and environmentally friendly manufacturing, particularly for hard-to-machine materials like Inconel 718. The aerosol delivery method improves penetration between the cutting tool and workpiece, enhancing efficiency. However, the oils used in MQL applications directly affect machining performance, making it crucial to develop oils specific to the material being machined. In this study, three different MQL developed to improve the machining performance of Inconel 718 were first tested for their physical characteristics and performance. Subsequently, their performance during slot milling experiments of Inconel 718 material was evaluated. A comparative investigation of CCFs, dry machining and MQL is provided with the focus on critical performance metrics including cutting forces, tool wear, surface finish alongside an assessment of environmental impact and sustainability in terms of carbon footprint. The findings demonstrate that MQL significantly enhances machining performance while reducing carbon emissions, offering a more viable solution for efficient and sustainable machining of Inconel 718.