Irfan Kaya

This study investigates the application of microwave‐assisted drilling systems as an alternative to conventional mechanical drilling for marble processing. By utilising microwave energy at a frequency of 2.45 GHz, this research demonstrates how microwave radiation can effectively soften marble surfaces, reduce required drilling force, and improve surface quality. Two specialised microwave probes, Reflector Microwave Drilling Design (R‐MDD) and Microwave Drilling Design‐Empty Center (MDD‐EC), were designed and tested to optimise the energy transfer and thermal impact on different marble types, specifically Burdur Beige and Keciborlu Angel White. Through a combination of simulation (CST Studio Suite) and experimental analysis, electric field intensity, temperature distribution, and drilling depth have been evaluated. Results indicate that microwave‐assisted drilling significantly decreases burr formation and enhances drilling efficiency by generating focused thermal zones within the marble. Additionally, the MDD‐EC probe's hollow conductor design allows integration with supplementary devices such as vacuum motors to manage waste discharge during drilling. This work concludes that microwave‐assisted systems offer a promising cost‐effective solution for hard dielectric materials in the marble industry, with potential applications extending to other high‐melting‐point materials.

NiTi şekil hafızalı alaşımların kullanımı, fonksiyonel ve mekanik özellikleri nedeniyle, gün geçtikçe artmaya başlamıştır. Öte yandan, alaşımın termal ve mekanik özellikleri nedeniyle talaşlı imalat ile işlenebilirliği oldukça güçtür. Bu kapsamda karşılaşılan problemlerin başında takım aşınması gelmektedir. Önceki araştırmalara bakıldığında, gerçekleştirilmiş çalışmaların karbür ve kaplamalı karbür kesici takımlar ile geleneksel kesme hızlarında planlandığı görülmektedir. Bu çalışmada şekil hafızalı alaşımların, karbür, CBN ve whisker seramik kesici takımlar ile yüksek kesme hızlarında frezelenmesi ve takım aşınması davranışlarının incelenmesi hedeflenmiştir. Deneylerde kullanılan kesme hızları şunlardır: 100, 200, 300 ve 400 m/dk. Takım aşınması analizleri göstermiştir ki takım ömrü ve aşınma davranışı, kesme hızı değişimine göre değişiklik göstermektedir. 100 ve 200 m/dk kesme hızlarında karbür ve kaplamalı karbür kesici takımlar yüksek kesme ömrü sergilemiştir. Kesme hızı 300 ve 400 m/dk değerlerine arttırıldığında, seramik ve CBN kesici takımların kesme ömrünün nispeten arttığı, karbür ve kaplamalı karbür kesici takım ömürlerinin ciddi düzeyde azaldığı görülmüştür. Gözlemlenen aşınma mekanizmaları; abraziv, adeziv, oksidasyon ve kimyasal aşınma olarak sıralanabilir.

Nikel titanyum şekil hafızalı alaşımlar, fonksiyonel ve üstün mekanik özellikleri nedeni ile birçok uygulamada kullanılmaktadır. Bu alaşımların talaşlı imalat ile işlenebilirliğinin güç olduğu literatürde birçok araştırmada kabul görmüştür. Özellikle fonksiyonel bütünlük ve yüzey bütünlüğünün talaşlı imalattan negatif olarak etkileniyor oluşu havacılık ve biyomedikal gibi uygulamalarda potansiyel riskler meydana getirmektedir. Bu araştırmada oda sıcaklığında östenitik eşatomik NiTi alaşımı yüzey frezeleme ile çeşitli kesici takım malzemeleri kullanılarak işlenmiştir. Araştırmada 25-400 m/min arasındaki kesme hızları kullanılmış ve bu değişkenlerin yüzey bütünlüğü ile fonksiyonel bütünlük parametreleri üzerindeki etkileri değerlendirilmiştir. Kesme hızının 100 m/min üzerine çıkması ile araştırılan kesici takımların genelinde daha düşük pürüzlülüğü elde edilmiştir. En düşük yüzey pürüzlülüğü değeri CBN kesici takım ile 400 m/min kesme hızı kullanıldığında elde edilmiştir. Faz dönüşüm entalpisi değerinin, işlenen tüm numunelerde işlenmemiş numuneye göre düştüğü, dönüşüm sıcaklığı histerezisinin ise arttığı sonucuna ulaşılmıştır. Buna göre, araştırılan tüm kesici takımlar için kesme hızı değeri artışının dönüşüm entalpisi ve dönüşüm sıcaklığı histerezisinde daha az etki yarattığı gözlemlenmiştir. Benzer olarak, kesme hızındaki artış ile yüzey altı sertleşmesinin daha az etkili olduğu gözlemlenmiştir. İşlenmemiş malzeme mikrosertlik değeri 340 HV iken, karbür kesici takım ile 25 m/min kesme hızında gerçekleştirilen işlemede, kesilen yüzeyden 20 µm derinlikte bu değerin %57 oranında arttığı gözlemlenmiştir.

In this paper, a radiation performance improved novel applicator is proposed which is called as reflector type microwave applicator as a part of microwave ablation (MWA) system operating at 2.45 GHz with experimentally measured bandwidth of 300 MHz in Industrial Scientific Medical (ISM) band for the local extermination of tumor with highly localized microwave power. The design principle of MW applicator is based on the structural formation of coaxial transmission line fed dielectric loaded with the metallic circular reflector for the near field energy concentration inside the tumorous tissue. To generate localized electromagnetic waves, a novel reflector type microwave applicator is designed by placing an aluminum disk near the 10 mm dielectric radiator section. The proposed applicator design has been numerically studied with finite integration technique (FIT) in CST Microwave Studio to develop the near field radiation pattern affecting the ablation level of tumorous tissue. In the light of performed numerical calculations, maximum SAR (Specific Absorption Rate) value on 1.76 g tumorous sample can be achieved to 208 W/kg under 15 W microwave power accepted by proposed probe. The experimental results confirm that proposed applicator can be utilized highly localized MWA applicator for cancer treatment hence the surface temperature of cylindrical shaped tumor sample which has the dimensions of 14.4 mm diameter and 8 mm height reaches from 25 to 68.3°C in 10 min.