Havacılıkta kullanılan termoplastik matrisli kompozitlerin işlenmesi için kesici takım tasarımı, üretimi ve performansının değerlendirilmesi - Coşkun, Ali (My University, 2025)
Havacılık, malzeme mühendisliği alanındaki gelişim ve değişimlerden en fazla etkilenen endüstriyel sektörlerin başında yer almaktadır. Artan yakıt maliyetlerinin yanında hem işletme hem de bakım maliyetleri bilhassa askeri havacılık alanında “daha fazla hafiflik” arayışlarını körüklemesinin nedeni uçakların gövde ağırlıklarının azalması, daha düşük yakıt tüketimi ile daha uzak mesafelere intikal etme, genel havacılık alanında ise karbon emisyonlarını ve işletme maliyetlerini düşürmektedir. Bu noktada sektörün güvenlikten ödün vermeden daha fazla hafiflik ihtiyacına kompozit malzeme özelinde termoplastik matrisli kompozit malzemeler çare olmaktadır. Bu çalışmada havacılıkta kullanılan termoplastik matrisli kompozit ve AA7075’in istif olarak delme deneyi yapılmış olup kesme parametrelerinin, kesme kuvvetine, delaminasyon faktörüne, yüzey pürüzlülüğüne, çaptan sapma ve dairesellikten sapmaya bağlı değişimlerinin etkileri deneysel olarak incelenmiştir. Deneylerde aynı çapta fakat üç farklı tipteki matkabın delme performanslarını araştırmak için üç farklı kesme hızı, üç farklı ilerleme miktarı kullanılmış ve delme işlemleri kuru kesme koşullarında CNC ile gerçekleştirilmiştir. Bu deneyler sonucunda üç farkı matkap tipi, kesme hızı ve ilerleme miktarı kombinasyonu için toplam 27 ayrı delme deneyi yapılmış, her deney için 30’ar delik olmak üzere toplamda 810 delik delinmiştir. Kesme kuvvetinin, kesme parametrelerine etkisi araştırılmış termoplastik matrisli kompozit malzemenin delme sonucunda delaminasyon faktörünün hesaplanması için Keyence VHX-900 F ile görüntüleri alınmış, AA7075 malzemenin Ra ve Rz pürüzlük değerleri Mahr / MarSurf M 300 C ile ölçülmüş elde edilen sayısal verilerle varyans analizleri yapılmıştır. COORD3 Universal CMM cihazı kullanarak hem termoplastik matrisli kompozit malzemenin hem de AA7075’in çaptan ve dairesellikten sapma değerleri ölçülüp Minitab® yazılımında varyans analizi yapılmış müteakiben grafikleştirilmiştir. Üç farklı matkap tipi arasında en iyi performansı ortaya çıkartan matkap tipinin belirlenmesi ve kesme parametrelerinin optimize edilmesi için kapsamlı bir çalışma yapılmıştır.

The aviation sector is one of the sectors most affected by developments in material science. The reason why increasing fuel costs, operating and maintenance costs, especially in the military aviation field, fuel the search for more lightness is to reduce the fuselage weight of the aircraft, to travel longer distances with lower fuel consumption, and to reduce carbon emissions and operating costs in the general aviation field. At this point, thermoplastic matrix composite materials are the solution to the sector's need for more lightness without compromising on safety. In this study, a stack drilling test was performed on thermoplastic matrix composite and AA7075 used in aviation, and the effects of changes in cutting parameters, cutting force, delamination factor, surface roughness, deviation from diameter and deviation from circularity were investigated experimentally. In drilling experiments, three different cutting speeds and three different feed rates were used to investigate the drilling performance of three different types of drills with the same diameter, and drilling operations were carried out with CNC under dry cutting conditions. As a result of these experiments, a total of 27 separate drilling experiments were performed for three different drill types, three different cutting speeds and three different feed rates, and a total of 810 holes were drilled, 30 holes for each experiment. In the study, firstly, the effect of cutting force on cutting parameters was investigated, images were taken with Keyence VHX-900 F Digital Microscope to calculate the delamination factor as a result of drilling of thermoplastic matrix composite material, Average Surface Roughness (Ra) and Maximum Surface Roughness (Rz) values of AA7075 material were measured with Mahr / MarSurf M 300 C and variance analysis was performed with the obtained numerical data. Using the COORD3 Universal CMM device, the diameter and circularity deviation values of both the thermoplastic matrix composite material and AA7075 were measured and variance analysis was performed in Minitab® software and subsequently graphed. A comprehensive study was carried out to determine the drill type that produced the best performance among three different drill types and to optimize the cutting parameters.
Cutting tool design, manufacturing and performance evalution for processing composites with thermoplastic matrix used in aeronautical
Keywords: AA7075; ANALYSIS OF VARIANCE; CUTTING FORCES AERONAUTICAL THERMOPLASTICS; CUTTING PARAMETERS; DELAMINATION; DELAMİNASYON; DRILLABILITY; HAVACILIK TERMOPLASTİKLERİ; KESME KUVVETLERİ; KESME PARAMETRELERİ DELİNEBİLİRLİK; Machine-tools; Makine mühendisliği; Makine-takım tezgahları; Mechanical engineering; TAKIM AŞINMASI; TOOL WEAR; VARYANS ANALIZI