ÖZET

Mobilya endüstrisinde kullanılan farklı ahşap malzemeler, işlenme esnasında makine ve kesici takımları farklı zorlamalara maruz bırakmaktadırlar. Buna ek olarak, ahşap malzemeler kesici takım malzemelerine karşı direnç göstererek enerji tüketim maliyetlerini arttırmaktadır. Bu çalışmada ahşap malzemelerin işlenmesinde kullanılan kesici takımlarının üretilebilirliği araştırılacaktır. Deneysel çalışmalarda Kastamonu bölgesinde yetişen ağaç türleri ve Kastamonu bölgesinde üretilen ahşap malzemeler ele alınacaktır. Kesici takımlar, ahşap malzemelerin teknik alanların özellikleri için ileri aşamalar için temel oluşturabilirler. Küresel teknolojik etki açısından, bu tür kesici takımların araştırma ve geliştirilmesi önümüzdeki yıllarda önem arz edecektir. Birçok kesici takımlar bu teknik alanların gelişimini daha önceki yıllar nasıl ileriye taşıma etkisi oluşturduysa bizim üreteceğimiz kesici takımlarda inanılmaz sıçramalar yapabilir. Kesici takımların ortaya çıkması milattan sonra 350 yılına uzanmasına rağmen elmaslı kesici takımların teknik uygulamaları 100 yıllık bir geçmişe sahiptir. Kesici takım üretimindeki ilerlemeler toz metalurjisinin geliştirilmesiyle 1940’lı yıllarda kesici takımların ahşap malzemeleri kesimi uygulamalarında kullanılmasını sağlamıştır. Kesici takımlar ahşap endüstrisinde yaygın olarak kullanılan bir işleme tekniğidir.

Proje kapsamında üretilmesi planlanan kesici takımların üretilmesiyle literatürde var olan boşluk doldurulmuş olacaktır. Üretilecek kesici takımların literatürde çalışılmamış olması ve ticari olarak temin etmek yerine kendi imkânlarımız ile ekonomik ve katma değerli bir şekilde üretilmesi, ahşap endüstri malzemesi olarak uygulanabilirliğinin araştırılması projenin yenilikçi ve özgün değerinin ortaya koymaktadır. Toz metalurjisi, metal tozlarının belirli yüzdesel oranlarda karıştırılarak, laboratuvar şartlarında uygun presleme kalıplarında arzu edilen MPa basınçlarda preslenmesi ve daha sonra uygun sinterleme sıcaklıklarında sinterlenmesi işlemi olarak yapılan bir tür imalat yöntemidir. Bu yöntem ile parça üretiminde deneysel parametrelerin belirlenmesi ve deneysel parametrelerde üretim aşamaları, çıkan ürünün kalitesi açısından önem arz etmektedir. Ülkemizde ahşap malzemelerin kesme işlemlerinde kullanılacak Cu, Co, Ni ve Sn alaşımına sahip kesici takımlar, toz metalurjisi yöntemiyle dört farklı sinterleme sıcaklığı seçilerek, sinterleme sıcaklığının ve kimyasal bileşimin ahşap kesici takımların yüzey özelliklerine etkisi araştırılacaktır. Kesici takımlar mekanik alaşımlama metoduyla üretilecektir. Mekanik alaşımlama işlemi sonrası her parametre için 30 gr. toz tartılarak 300 MPa basınç altında çift etkili bir hidrolik pres kullanılarak 25x10x10 mm kesitinde soğuk preslenerek ham numuneler üretilecektir. Üretilen ham numuneler PLC kontrollü sıcak pres makinesiyle N2 atmosferi altında 35 MPa basınçta, 700, 800, 900 ve 1000 ℃ sıcaklıklarda ve 5 dakika süre ile sıcak presleme işlemi yapılarak nihai ürünler elde edilecektir. İmalatı gerçekleştirilen kompozit numunelerin karakterizasyon, mekanik ve korozyon özellikleri incelenecektir. Karakterizasyon işlemi olarak optik mikroskop, taramalı electron mikroskobu (SEM), Enerji Dağılım Spektroskopisi (EDS), SEM haritalama, X-Işını Difraktometresi (XRD), X-Işını Floresans Spektometresi (XRF) analizleri yapılacaktır. SEM analizi sonucunda en fazla % 5 oranında gözeneklilik olması ve XRD analizi sonrasında en fazla 3 faz oluşması hedeflenmektedir. Mekanik olarak, mikrosertlik, Ultra Mikro Sertlik (UMT) çizik testi ve aşınma analizleri yapılacaktır. Üretilen kompozit numunelerin korozyon testleri Reference 3000 Potansiyostat/Galvanostat/ZRA cihazında yapılacaktır. Sertlik testi sonucunda en az 100 HV sertlik ve aşınma sonrasında sürtünme katsayısı değeri 0,1-0,9 arasında olması beklenmektedir. Korozyon testi sonucunda ise nunumelerin korozyon direnci en az 60 (kΩ.cm2) olması hedeflenmektedir.

Çalışma tamamlandığında ormancılık alanında yeni bir malzeme sınıfı üretilmiş olacaktır. Ayrıca üretilen bu malzeme hem yeni akademik çalışmalar için bir zemin teşkil edecek hem de kesici takım üretimi yapan firmalara da bir ilham kaynağı olacağı düşünülmektedir. Araştırma önerisinde ulusal ve uluslararası düzeyde eksik bulunan bir konu tercih edilmiş ve bu konuda yapılacak çalışmalar neticesinde, Türkiye’ye özelikle ormancılık bölgesi olan Kastamonu şehrine ise akademik anlamda katkı ve sektörel anlamda farkındalık yaratmak hedeflenmiştir.

Anahtar Kelimeler: Ahşap malzeme, Kesici Takım, Toz Metalurjisi

ABSTRACT

Different wooden materials used in the furniture industry expose machinery and cutting tools to different stresses during processing. In addition, wooden materials increase energy consumption costs by resisting cutting tool materials. In this study, the manufacturability of cutting tools used in processing wooden materials will be investigated. In experimental studies, tree species growing in the Kastamonu region and wooden materials produced in the Kastamonu region will be discussed. Cutting tools can form the basis for advanced stages of technical field properties of wood materials. In terms of global technological impact, research and development of such cutting tools will be important in the coming years. Just as many cutting tools had the effect of pushing the development of these technical fields forward in previous years, the cutting tools we produce can make incredible leaps. Although the emergence of cutting tools dates back to 350 AD, the technical applications of diamond cutting tools have a history of 100 years. Advances in cutting tool production, with the development of powder metallurgy, enabled the use of cutting tools in wood materials cutting applications in the 1940s. Cutting tools are a widely used processing technique in the wood industry.

The gap in the literature will be filled by producing the cutting tools planned to be produced within the scope of the project. The fact that the cutting tools to be produced have not been studied in the literature and that they are produced economically and with added value by our own means instead of procuring them commercially, and that the feasibility of wood as an industrial material is investigated, reveals the innovative and original value of the project. Powder metallurgy is a type of manufacturing method that involves mixing metal powders in certain percentages, pressing them at desired MPa pressures in appropriate pressing molds under laboratory conditions, and then sintering them at appropriate sintering temperatures. Determination of experimental parameters in part production with this method and production stages with experimental parameters are important for the quality of the product. Cutting tools with Cu, Co, Ni and Sn alloys to be used in cutting processes of wooden materials in our country will be selected with four different sintering temperatures by powder metallurgy method, and the effect of sintering temperature and chemical composition on the surface properties of wooden cutting tools will be investigated. Cutting tools will be produced by mechanical alloying method. After the mechanical alloying process, 30 g for each parameter. The powder will be weighed and raw samples will be produced by cold pressing in a cross section of 25x10x10 mm using a double-acting hydraulic press under 300 MPa pressure. Final products will be obtained by hot pressing the produced raw samples with a PLC-controlled hot press machine under N2 atmosphere at 35 MPa pressure, 700, 800, 900 and 1000 ℃ temperatures for 5 minutes. Characterization, mechanical and corrosion properties of the manufactured composite samples will be examined. As a characterization process, optical microscope, scanning electron microscope (SEM), Energy Dispersive Spectroscopy (EDS), SEM mapping, X-Ray Diffractometer (XRD), X-Ray Fluorescence Spectometer (XRF) analyzes will be performed. It is aimed to have a maximum of 5% porosity as a result of SEM analysis and to have a maximum of 3 phases after XRD analysis. Mechanically, microhardness, Ultra Micro Hardness (UMT) scratch test and wear analyzes will be performed. Corrosion tests of the produced composite samples will be performed on the Reference 3000 Potentiostat/Galvanostat/ZRA device. As a result of the hardness test, a hardness of at least 100 HV and a friction coefficient value after wear is expected to be between 0.1-0.9. As a result of the corrosion test, the corrosion resistance of the samples is aimed to be at least 60 (kΩ.cm2).

When the work is completed, a new class of materials will be produced in the field of forestry. In addition, it is thought that this produced material will both form a basis for new academic studies and be a source of inspiration for companies producing cutting tools. In the research proposal, a subject that is lacking at national and international levels was preferred and as a result of the studies to be carried out on this subject, it is aimed to contribute academically and raise sectoral awareness in Turkey, especially in the city of Kastamonu, which is a forestry region.

Keywords: Wood material, Cutting Tool, Powder Metallurgy