Al1070/TiB2 Kompozitlerin Tornalanmasında TiB2 Takviye Miktarının Esas Kesme Kuvveti Ve Yüzey Pürüzlülüğüne Etkisi

Bu çalışmada Al1070 matrisli TiB2takviyeli kompozitin işlenebilirliği incelenmiştir. İlk aşamada ağırlıkça %2,%4 ve %8 TiB2 takviyeli Al1070 kompozitler üretilmiştir. Daha sonra; kuru kesme şartlarında, 1 mm sabitkesme derinliğinde, 100, 200, 300 m/dak kesme hızlarında, 0,10- 0,15 - 0,25 mm/dev ilerleme değerlerinde vesementit karbür (SK), kaplamalı sementit karbür (KSK) ve kübik bor nitrür (KBN) takımlar ile tornadaişlenebilirlik deneyleri yapılmıştır. Deneylerde kesme kuvvetleri ve yüzey pürüzlülük değerleri kaydedilmiştir.Sonuçta, kesme hızının artmasıyla kesme kuvvetleri ve yüzey pürüzlülük değerleri azalmış, TiB2 takviyemiktarındaki artışla hem kesme kuvvetleri hem de yüzey pürüzlülük değerleri artmıştır. En düşük esas kesmekuvveti % 2 TiB2 takviyeli kompozitte, KSK takım ile 0,10 mm/dev ilerleme ve 300 m/dak kesmehızında 74 N olarak elde edilmiştir. En düşük yüzey pürüzlülüğü ise yine % 2 TiB2 takviyeli kompozitnumuneden, SK takım ile 0,10 mm/dev ilerleme ve 100 m/dak kesme hızında 0,63 µm olarakölçülmüştür. Tüm numunelerde ilerleme miktarlarının artışı ile yüzey pürüzlülük değerleri ve esas kesmekuvvetleri artış göstermiştir. SK takımlardan düşük ilerleme ve kesme hızı değerlerinde daha düşükyüzey pürüzlülük değerleri elde edilirken, yüksek ilerleme ve kesme hızı değerlerinde ise KBNtakımlar daha iyi performans göstermiştir. Genel olarak, işlenebilirlik yönünden en olumlu sonuçlar SKtakımlar ile elde edilmiştir.

The Effect of TiB2 Reinforcement Amount on the Main Cutting Force and Surface Roughness in Turning Al 1070 / TiB2 Composites

In this study, the machinability of Al 1070 matrix TiB2 reinforced composite was investigated. In the first stage 2%, 4% and 8% by weight TiB2 reinforced Al1070 composites were produced. Later; in dry cutting conditions, 1 mm fixed cutting depth, 100, 200, 300 mm / min cutting speeds, 0,10 - 0,15 - 0,25 rev / min feed rate and C, CC and CBN tools were processed on the lathe. Cutting forces and surface roughness values were recorded inthe experiments. As a result, cutting forces and surface roughness values decreased with increasing cutting speed, and both the cutting forces and surface roughness values increased with the increase in the amount of TiB2 reinforcement. The lowest main cutting force was obtained in a 2% TiB2 reinforced composite with a KSK tool at a feed rate of 0.10 mm /rev and a cutting speed of 300 m/min at 74 N. The lowest surface roughness was measured from 0.6% µm at a feed rate of 0.10 mm/rev and a cutting speed of 100 m/min from the composite specimen with 2% TiB2 reinforcement. The surface roughness values and the main cutting forces increased with the increase of the feed rates in all samples. While SK tools have lower surface roughness values at lower feed and cutting speeds, KBN tools have performed better at higher feed and cutting speeds. In general, the most positive results in terms of machinability were obtained by C tools.

PDF

___

[1] R.W. Chan, P. Haasen, E. J. Kramer, “Structure and properties of composites,” Materials Science and Technology, vol.13, pp.1-339,1993.
[2] S. W. Lai, D. D. L. Chung, ‘‘Fabrication of particulate aluminium-matrix composites by liquid metal infiltration,’’ Journal of MaterialsScience, vol. 29, no. 12, pp.3128 -3150, 1994.
[3] G. Göller,‘‘Basınçlı infiltrasyon yöntemiyle üretilmiş Cu-C kompozitlerin tribolojik davranışının karakterizasyonu,’’ 9. Uluslararası Metalurji ve Malzeme Kongresi, 11-15 Haziran, İstanbul, Türkiye, 1997, ss. 1305-1309.
[4] S. P. Dhandapani, V. Jayaram, M. K. Surappa, ‘‘Growth and microstructure of Al2O3-SiC-Si(Al) composites prepared by reactive infiltration of silicon carbide preforms,’’ ActaMetallurgica et Materialia, vol.42, no. 3, pp. 649-656, 1994.
[5] M. K. Aghajanian, M. A. Rocazella, J. T. Burke,, S. D.Keck, ‘‘The fabrication of metal matrix composites by a pressureless infiltration technigue,’’ Journal of Materials Science, vol.26, no. 2, pp.447-454, 1991.
[6] Y. Han, X. Liu, X. Bian, “In situ TiB2 particulate reinforced near eutectic Al–Si alloy composites,” CompositesPart A: Applied Science and Manufacturing, vol.33, no. 3, pp. 439-444, 2002.
[7] S. Y. Chong, H. V. Atkinson, H. Jones, ‘‘Effect of ceramic particle size, melt superheat, impurites and alloy conditions on threshold pressure for infiltration on SiC powder compacts by aluminiumbased melts,’’ MaterialsScienceandEngineering A., vol.173, no. 1-2, pp. 233-237, 1993.
[8] R. Asthana, P. K. Rohatgi, ‘‘Solidification synthesis of pressure-infiltrated Al aloy 2104-SiC platelet composites,’’ Materials Science and Engineering A., vol.144, no. 1-2, pp. 169-178, 1991.
[9] İ. Karademir, S. Ateş, “SiO2 Takviyeli Etial 21 Esaslı Kompozit Malzemelerin Basınçlı İnfiltrasyon Yöntemi İle Üretimi Ve Özelliklerinin İncelenmesi,” Journal of Engineering and Technological Sciences, s. 1, ss. 1-12, 2014.
[10] S. Ateş, E. Kızılok, “Basınçlı İnfiltrasyon İle Üretilen SiC/Al2014 Kompozitlerin Özelliklerine İnfiltrasyon Sıcaklığının Etkisinin Tek Yönlü Varyans Analizi İle İncelenmesi,” International Journal of Research and Development,c. 3, s. 1, ss. 50-54, 2011.
[11] M. Acılar, F. Gül, “Basınçlı İnfiltrasyon Yöntemi İle Üretilen Al-SiCp Kompozitlerde Partikül Boyutunun Abrasiv Aşınma Davranışına Etkisi,” Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, c. 22, s. 2, ss. 323-327, 2007.
[12] M. Pul,Al Matrisli MgO Takviyeli Kompozitlerin İnfiltrasyon Yöntemi İle Üretilmesi Ve İşlenebilirliğinin Değerlendirilmesi,” Doktora Tezi, Makine Eğt. Bölümü, Gazi Üniversitesi, Ankara, Türkiye, 2010.
[13] A. Manna, B. Bhattacharyya, “A study on machinability of Al/SiC-MMC,” Journal of Materials Processing Technology, vol.140, no. 1-3,pp.711-716, 2003.
[14]T. Özben, E. Kılıçkap, O. Çakır, “Investigation of mechanical and machinability properties of SiC particle reinforced Al-MMC,” Journal of Materials Processing Technology,vol.198,no. 1-3, pp.220- 225, 2008.
[15] Y. Zhu, H.A. Kishawy, “Influence of alumina particles on the mechanics of machining metal matrix composites,” International Journal of Machine Tools & Manufacture, vol.45, no. 4-5,pp. 389- 398, 2005.
[16] Kannan, S. Kishawy, H.A., “Tribological aspects of machining aluminium metal matrix composites,” Journal of Material Processing Technology, vol.198,no. 1-3, pp.399-406, 2008.
[17] P.J.Davim, “Diamond tool performance in machining metal–matrix composites,” Journal of Materials Processing Technology, vol.128, no. 1-3, pp.100-105, 2002.
[18] W. Pedersen, M. Ramulub, “Facing SiCp/Mg metal matrix composites with carbide tools,” Journal of Materials Processing Technology,vol. 172,no. 1-3, pp.417-423, 2006.
[19] L. Iulianoa,, L. Settineria,, A. Gattob, “High-speed turning experiments on metal matrix composites,” Composites Part A: Applied Science and Manufacturing,vol.29, no. 12, pp.1501-1509, 1998.
[20] Tool-life testing with single-point turning tools, ISO 3685, International Organization for Standardization, 1993.
[21] Geometrical Product Specifications (GPS) -Surface texture: Profile method-Rules and procedures for the assessment of surface texture, ISO 4288, International Organization,for,Standardization, 1996.
[22] E.M.Trent, “Metal cutting,” 2rd Edition, London, England, Published by ButterworthHeinemann, 1989, pp.1-171.
[23]H. Zhang, “Plastic Deformation and chip Formation Mechanics during Machining of Copper, Aluminium and an Aluminium Matrix Composite”, Ph.D. dissertation, University of Windsor, Canada, 2000.
[24]U. Şeker, Takım Tasarımı Ders Notları, Gazi Üniversitesi, Ankara, Türkiye, 2008.
[25] F. Mendi, Takım tezgahları teori ve hesapları, Gazi Üniversitesi, Ankara, Türkiye, 2006.
[26]M. Akkurt, Talaş kaldırma yöntemleri ve takım tezgahları, 2. Baskı, Ankara, Türkiye, Gazi Kitapevi,2006, ss. 1-345
[27]E.P. De Garmo, J.T. Black, R.A. Kohser, Materials and processes in manufacturing, 9th ed., New Jersey, USA: Prentice-HallInc., 1997, pp.214-652.