ÇOK NOKTADAN TEMAS EDEN BİLYELER İLE EZEREK PARLATMA İŞLEMİNDE İŞLEME PARAMETRELERİNİN YÜZEY KALİTESİ VE SERTLİĞE ETKİSİNİN BELİRLENMESİ

Abstract

Bu tez çalışmasında, modern imalat süreçlerinde yüzey kalitesinin aşınma direnci, yorulma dayanımı ve genel mekanik performans üzerindeki belirleyici rolünden hareketle, DIN17100 yapı çeliğinin yüzey özelliklerinin geliştirilmesi amacıyla ezerek parlatma (ball burnishing) yöntemi deneysel olarak incelenmiştir. Yapı çeliklerinin ağır yük altında çalışan makine elemanlarında yaygın olarak kullanılması, bu malzemelerde yüzey iyileştirme yöntemlerinin optimize edilmesini hem akademik hem de endüstriyel açıdan önemli hâle getirmektedir. Bu çalışmanın temel hipotezi; uygun işlem parametreleri seçildiğinde ezerek parlatma yönteminin DIN17100 yapı çeliğinde yüzey pürüzlülüğünü azaltacağı ve yüzey sertliğini artıracağıdır. Ayrıca işlem parametrelerinin yüzey özellikleri üzerinde farklı derecelerde etkili olduğu ve bu etkinin istatistiksel yöntemlerle optimize edilebileceği varsayılmıştır. Araştırmanın örneklemini DIN17100 yapı çeliğinden hazırlanmış numuneler oluşturmaktadır. Deneysel çalışmada yüzey kalitesini etkileyen dört temel parametre değerlendirilmiştir: takım dönme devri (250, 400, 650 ve 800 dev/dak), uygulanan yük (100, 200, 300 ve 400 N), bilye malzemesi (çelik ve tungsten karbür) ve yağlama koşulları (yağlı ve yağsız). Belirlenen parametre kombinasyonları altında gerçekleştirilen ezerek parlatma işlemleri sonrasında yüzey pürüzlülüğü (Ra) ve yüzey sertliği (HV) ölçülmüş; elde edilen veriler karşılaştırmalı olarak analiz edilmiştir. Elde edilen bulgular, uygulanan yük artışının yüzeyde plastik deformasyonu artırarak pürüzlülüğün azalmasına ve sertliğin yükselmesine katkı sağladığını göstermiştir. Takım dönme devri ve yağlama koşulları sürtünme ve ısıl etki mekanizmaları doğrultusunda değişken etkiler ortaya koymuştur. Tungsten karbür bilye kullanılan deneylerde belirli parametre setlerinde daha yüksek yüzey sertliği artışı elde edilmiştir. Yapılan değerlendirmeler sonucunda yüzey pürüzlülüğünü minimuma indirirken yüzey sertliğini maksimum seviyeye çıkaran optimum parametre kombinasyonu belirlenmiştir. Sonuç olarak çalışma, ezerek parlatma yönteminin DIN17100 yapı çeliğinde etkili bir yüzey iyileştirme tekniği olduğunu ortaya koymakta ve yapı çeliklerinde işlem parametrelerinin optimize edilmesine yönelik bilimsel bir referans sunmaktadır.

In this thesis study, the ball burnishing method was experimentally investigated to improve the surface properties of DIN17100 structural steel, considering the critical role of surface quality in modern manufacturing processes. Surface quality significantly affects wear resistance, fatigue strength, friction behavior, and overall mechanical performance. Since structural steels are widely used in heavily loaded mechanical components, optimization of surface improvement techniques for such materials is of both academic and industrial importance. The main hypothesis of this study is that, when appropriate process parameters are selected, the ball burnishing method will reduce surface roughness and increase surface hardness of DIN17100 structural steel. Furthermore, it is assumed that the process parameters have varying degrees of influence on surface properties and that this influence can be optimized using statistical approaches. The main hypothesis of this study is that, when appropriate process parameters are selected, the ball burnishing method will reduce surface roughness and increase surface hardness of DIN17100 structural steel. Furthermore, it is assumed that the process parameters have varying degrees of influence on surface properties and that this influence can be optimized using statistical approaches. The findings indicate that increasing the applied load enhances plastic deformation on the surface, resulting in reduced surface roughness and increased surface hardness. Spindle speed and lubrication conditions showed variable effects depending on frictional and thermal mechanisms. Experiments conducted with tungsten carbide balls demonstrated higher hardness improvement under certain parameter sets compared to steel balls. An optimum parameter combination was identified that minimizes surface roughness while maximizing surface hardness. In conclusion, the study demonstrates that ball burnishing is an effective surface improvement technique for DIN17100 structural steel and provides a scientific reference for parameter optimization in structural steel applications.