Hardox 500 çeliğinin frezelenmesinde farklı kesme koşullarının crıtıc-gri ilişkisel analizi yöntemiyle çok yanıtlı optimizasyonu

Abstract

Bu çalışmada, Hardox 500 çeliğinin kuru, Minimum Miktar Yağlama (MMY) ve Nano-MMY koşullarında frezelenmesinde elde edilen çıktıların analizi yapılmış, çok kriterli karar verme yöntemleriyle optimizasyon süreci ele alınmıştır. Çalışmada üç farklı kesme hızı ve ilerleme miktarı kombinasyonuyla toplamda 27 deney gerçekleştirilmiştir. Sonuçlara göre, kuru kesme ortamında kesme hızı ve ilerleme miktarının yüzey pürüzlülüğüne belirgin etkileri olduğu; artan kesme hızının belirli bir seviyeye kadar yüzey pürüzlülüğünü azalttığı görülmüştür. MMY ve Nano-MMY uygulamaları, sürtünmeyi azaltarak daha düşük yüzey pürüzlülüğü, titreşim ve ses seviyeleri sağlamıştır. Özellikle Nano-MMY, en düşük yüzey pürüzlülüğü ve titreşim değerlerini elde etmiş, böylece daha iyi yüzey kalitesi sunmuştur. ANOVA ve Regresyon analizleri, yüzey pürüzlülüğü, titreşim, sıcaklık ve enerji tüketimi üzerinde kesme parametrelerinin anlamlı etkilerini ortaya koymuştur. Özellikle ilerleme hızı, yüzey pürüzlülüğü ve titreşim üzerinde en yüksek katkıyı sağlamıştır. Enerji tüketimi analizlerinde, MMY ve Nano-MMY'nın kuru işleme kıyasla daha az güç ve enerji gereksinimi duyduğu belirlenmiştir. Ses deneylerinde, Nano-MMY'nın en düşük ses seviyelerini sağlayarak iş güvenliği ve operatör konforunu artırdığı gözlenmiştir. CRITIC yöntemiyle yapılan analizlerde yüzey pürüzlülüğü en önemli kriter olarak öne çıkarken, Gri İlişkisel Analizi (GİA) sonucunda en iyi performans Deney No 19'da ve 80 m/dk kesme hızı ve 0,1 mm/diş ilerleme miktarı koşullarında elde edilmiştir. Bu bulgular, NanoMMY'nın Hardox 500 gibi sert malzemelerin işlenmesinde sürdürülebilir ve yüksek kaliteli bir çözüm sunduğunu göstermektedir.In this study, the outputs obtained from milling Hardox 500 steel under dry, Minimum Quantity Lubrication (MQL), and Nano-MQL conditions were analyzed, and the optimization process was conducted using multi-criteria decision-making methods. A total of 27 experiments were carried out with three different combinations of cutting speed and feed rate. The results indicated that cutting speed and feed rate significantly influenced surface roughness in dry cutting conditions; increasing cutting speed reduced surface roughness up to a certain level. MQL and Nano-MQL applications reduced friction, resulting in lower surface roughness, vibration, and noise levels. Notably, Nano-MQL achieved the lowest surface roughness and vibration values, thereby providing better surface quality. ANOVA and regression analyses revealed the significant effects of cutting parameters on surface roughness, vibration, temperature, and energy consumption. Among these, feed rate had the highest contribution to surface roughness and vibration. Energy consumption analyses showed that MQL and Nano-MQL required less power and energy compared to dry machining. In noise experiments, Nano-MQL demonstrated the lowest noise levels, enhancing occupational safety and operator comfort. In the analysis conducted using the CRITIC method, surface roughness emerged as the most critical criterion. The Grey Relational Analysis (GRA) determined that the best performance was achieved in Experiment No. 19, under the conditions of 80 m/min cutting speed and 0.1 mm/tooth feed rate. These findings demonstrate that Nano-MQL provides a sustainable and high-quality solution for machining hard materials such as Hardox 500.