Bakır ve Silisyum İlavelerinin Al-25Zn Alaşımının CVD-Al2O3 Kaplamalı Takımlarla Tornalanmasında İşlenebilirliğe Etkisinin İncelenmesi

Bu çalışmada, bakır (Cu) ve silisyum (Si) katkılarının Al-25Zn alaşımının mekanik veişlenebilirlik özellikleri üzerindeki etkisi deneysel olarak incelenmiştir. İkili Al-25Zn, üçlü Al-25Zn-3Cu ve dörtlü Al-25Zn-3Cu-3Si alaşımlar indüksiyonla ergitme ve kokil kalıba dökümyöntemi ile üretilerek mikroyapı ve mekanik özellikleri belirlenmiştir. Kesme deneyleri, CNCtorna tezgâhında CVD-Al2O3 kaplamalı takım ile üçer farklı kesme hızı (250-350-450 m/dak) veilerleme (0,05-0,1-0,15 mm/dev) ile birlikte 1,5 mm sabit kesme derinliği kullanılarakgerçekleştirilmiştir. Al-25Zn alaşımının içyapısının alüminyumca zengin α dendritlerinden veçinkoca zengin interdendiritik η fazından oluştuğu gözlenmiştir. Bu alaşıma yapılan %3 Cuilavesi ile içyapıda intermetalik α ve α+η fazı ile birlikte θ fazının oluştuğu, Al-25Zn-3Cualaşımına yapılan %3 Si ilavesi ile α, α+η, θ fazlarının yanı sıra ötektik ve primer silisyumparçacıklarının oluştuğu tespit edilmiştir. Al-25Zn alaşımına Cu ve Al-25Zn-3Cu alaşımına iseSi ilavesi ile sertlik, akma ve çekme dayanımının arttığı, kopma uzamasının azaldığıbelirlenmiştir. İşlenebilirlik deneyleri sonucunda, kesme kuvvetlerinin en yüksek Al-25Zn-3Cu-3Si en düşük ise Al-25Zn-3Cu alaşımlarının işlenmesinde ölçüldüğü gözlenmiştir. En düşükyüzey pürüzlülüğü değerlerinin tüm kesme hızlarında ve 0,05-0,1 mm/dev ilerleme oranlarındaAl-25Zn alaşımında ve 0,15 mm/dev ilerlemede ise Al-25Zn-3Cu alaşımında ölçüldüğü tespitedilmiştir. En yüksek yüzey pürüzlülüğü değerleri ise tüm kesme hızlarında Al-25Zn-3Cu-3Sialaşımında olduğu belirlenmiştir.

Investigation of the Effect on Copper and Silicon Additives on Machinability in Turning of Al-25Zn Alloy with CVD-Al2O3 Coated Tools

In this study, the effect of copper (Cu) and silicon (Si) additives on mechanical and machinability properties of Al-25Zn alloy was investigated experimentally. Binary Al-25Zn, ternary Al-25Zn- 3Cu and quaternary Al-25Zn-3Cu-3Si alloys were produced by induction melting and permanent mold casting method and microstructure and mechanical properties of these alloys were determined. Cutting tests were conducted using CVD Al2O3 coated cutting tool on CNC lathe with three different cutting speeds (250-350-450 m/min) and feed rate (0,05-0,1-0,15 mm/rev) and 1,5 mm constant depth of cut. The internal structure of Al-25Zn alloy was observed to be composed of aluminum-rich α dentrites and zinc-rich interdendritic η phase. In addition to intermetallic α and α+η phases, θ phase was formed with 3% Cu addition to this alloy and the eutectic and primary silicon particles were formed in addition to α, α + η, θ phases with the addition of 3% Si to the Al-25Zn-3Cu alloy. Al-25Zn and Al-25Zn-3Cu alloys by adding Cu and Si, respectively, hardness, yield and tensile strength increased while breaking elongation decreased. As a result of the machinability tests, it was observed that the cutting forces were measured at the highest Al-25Zn-3Cu-3Si and the lowest Al-25Zn-3Cu alloys. It was found that the lowest surface roughness values were measured in Al-25Zn alloy at all cutting speeds and feed rates of 0,05-0,1 mm/dev and in Al-25Zn-3Cu alloy at feed rate of 0,15 mm/rev. The highest surface roughness values were determined in Al-25Zn-3Cu-3Si alloy at all cutting speeds.

___

  • [1] Ataç, A., Özyürek, D., Güral, A. (2014). Mekanik Alaşımlama ile Üretilmiş Çinko-Alüminyum (ZA) Alaşımlarının Kuru Sürtünmeli Aşınma Davranışlarının İncelenmesi. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji, 2(4), 309-313.
  • [2] Calayag, T. (1983). Zinc Alloys Replace Bronze in Mining Equipment Bushings and Bearings. Mining Engineering, 35, 727-728.
  • [3] Geng, H., Ma, J. (1993). Friction and Wear of Al-Zn-Pb Bearings Alloy. Wear, 169, 201-207.
  • [4] Mihaichuk, W., Bess, M.L. (1986). The ZA Die Casting Alloys. Society of Automotive Engineers, 95, 560-568.
  • [5] Savaşkan, T., Murphy, S. (1987). Mechanical Properties and Lubricated wear of Zn-25A1-Based Alloys. Wear, 116, 211-224.
  • [6] Gross, D.K. (1987). ZincAlloys: Specifications and Processing. Society of Automotive Engineers, 1039-1046.
  • [7] Zhu, Y., Yan, B., Huan, W. (1995). Bearing Wear Resistance of Monotectoid Zn-Al Based Alloy (ZA- 35). Materials Science and Technology, 11, 109-113.
  • [8] Savaşkan, T., Çuvalcı, H. (1990). Çinko-Alüminyum Esaslı Yatak Alaşımlarının Tribolojik Özelliklerinin İncelenmesi. 4. Ulusal Makina Tasarımı ve İmalat Kongresi, Ankara, 328-336.
  • [9] Erdoğan, M. (2001). Demir Dışı Alaşımlar Mühendislik Alaşımlarının Yapı ve Özellikleri. Ankara: Nobel Yayın Dağıtım, 339, 372.
  • [10] Karayel, D. (2008). Prediction and control of surface roughness in CNC lathe using artificial neural network. Journal of Materials Processing Technology, 209, 3125-3137.
  • [11] Manna, A., Bhattacharayya, B. (2005). Influence of machining parameters on the machinability of particulate reinforced Al/SiC–MMC. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 25, 850-856.
  • [12] Sasimurugan, T., Palanikumar, K. (2011). Analysis of the Machining Characteristics on Surface Roughness of a Hybrid Aluminium Metal Matrix Composite (Al6061-SiC-Al2O3). Journal of Minerals & Materials Characterization & Engineering, 10, 1213-1224.
  • [13] Bhushan, R.K. (2013). Optimization of cutting parameters for minimizing power consumption and maximizing tool life during machining of Al alloy SiC particle composites. Journal of Cleaner Production, 39, 242-254.
  • [14] Davoodi, B., Tazehkand, A.H. (2014). Experimental investigation and optimization of cutting parameters in dry and wet machining of aluminum alloy 5083 in order to remove cutting fluid. Journal of Cleaner Production, 68, 234-242.
  • [15] Demir, H., Gündüz, S. (2009). The effects of aging on machinability of 6061 aluminium alloy. Materials & Design, 30, 1480-1483.
  • [16] Dos Santos, G.R., Da Costa, D.D., Amorim, F.L., Torre, R.D. (2007). Characterization of DLC thin film and evaluation of machining forces using coated inserts in turning of Al-Si alloys. Surface and Coatings Technology, 202, 1029-1033.
  • [17] Muthukrishnan, N., Murugan, M., Prahlada, R.K. (2008). An investigation on the machinability of Al- SiC metal matrix composites using pcd inserts. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 38, 447-454.
  • [18] Sekmen, M., Günay, M., Şeker, U. (2015). Alüminyum alaşımlarının işlenmesinde kesme hızı ve talaş açısının yüzey pürüzlülüğü, yığıntı talaş ve yığıntı katmanı oluşumu üzerine etkisi. Politeknik Dergisi, 18, 141-148.
  • [19] Gökkaya, H., Nalbant, M. (2007). Kesme hızının yığıntı katmanı ve yığıntı talaş oluşumu üzerindeki etkilerinin SEM ile incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 22, 481- 488.
  • [20] Hekimoğlu, A.P., Bayraktar, Ş., Turgut, Y. (2018). Kesme Hızı ve İlerlemenin Al-35Zn Alaşımının İşlenebilirliğine Etkisinin İncelenmesi. ISAS’18 Winter, Samsun, Türkiye, 77-83.
  • [21] Bayraktar, Ş., Hekimoğlu, A.P., Turgut, Y., Hacıosmanoğlu, M. (2017). A Performance Comparison Study of Uncoated and TiAlN Coated Carbide End Mill on Machining of the Al-35Zn Alloy. 9th International Conference on Tribology (Balkantrib’17), Nevşehir, Turkey, 1-7.
  • [22] Rubio, E.M., Camacho, A.M., Sánchez-Sola, J.M., Marcos, M. (2005). Surface roughness of AA7050 alloy turned bars: Analysis of the influence of the length of machining. Journal of Materials Processing Technology, 162, 682-689.
  • [23] Sánchez, J.M., Rubio, E., Álvarez, M., Sebastián, M.A., Marcos, M. (2005). Microstructural characterisation of material adhered over cutting tool in the dry machining of aerospace aluminium alloys. Journal of Materials Processing Technology, 164, 911-918.
  • [24] Wang, B., Liu, Z. (2016). Investigations on deformation and fracture behavior of workpiece material during high speed machining of 7050-T7451 aluminum alloy. CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology, 14, 43-54.
  • [25] Barzani, M.M, Zalnezhad, E., Sarhan, A.A., Farahany, S., Ramesh, S. (2015). Fuzzy logic based model for predicting surface roughness of machined Al–Si–Cu–Fe die casting alloy using different additivesturning. Measurement, 61, 150-161.
  • [26] Rajaram, G., Kumaran, S., Rao, T.S. (2011). Effect of graphite and transition elements (Cu, Ni) on high temperature tensile behaviour of Al–Si Alloys. Materials Chemistry and Physics, 128, 62-69.
  • [27] Agustina, D.B., Saá, A., Marcos Bárcena, M., Rubio, E.M. (2011). Analysis of the machinability of aluminium alloys UNS A97050-T7 and UNS A92024-T3 during short dry turning tests. In Advanced Materials Research, 264, 931-936.
  • [28] Marcos-Bárcena, M., Sebastián-Pérez, M.A., Contreras-Samper, J.P., Sánchez-Carrilero, M., Sánchez- López, M., Sánchez-Sola, J.M. (2005). Study of roundness on cylindrical bars turned of aluminium– copper alloys UNS A92024. Journal of Materials Processing Technology, 162, 644-648.
  • [29] Vilches, F., Hurtado, L., Fernández, F., Gamboa, C. (2017). Analysis of the chip geometry in dry machining of aeronautical aluminum alloys. Applied Sciences, 7, 132.
  • [30] Auer, H., Mann, K.E. (1936). Magnetic Investigation of Zinc Aluminum System. Zeitschrift für Metallkunde, 28, 323-326.
  • [31] Presnyakov, A.A., Gorban, Y.A., Chrevyakova, V.V. (1961). The Aluminum-Zinc Phase Diagram. Journal of Physical Chemistry, 35, 632-633.
  • [32] Savaşkan, T. (2017). Malzeme Bilimi ve Malzeme Muayenesi. İstanbul: Papatya Yayınevi.
  • [33] Kuznetsov, G.M., Barsukov, A.D., Krivosheeva, G.B. (1986). Calculation of Phase Equilibria of The Al-Zn System. Russian Metallurgy, 5, 195-198.
  • [34] Hekimoğlu, A.P., Turan, Y.E. (2019). Çinko Oranının Al-(5-50) Zn Alaşımlarının Yapısal ve Mekanik Özelliklerine Etkisi. Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 9, 16-25.
  • [35] Gonçalves, R.A., Silva, M.B. (2015). Influence of copper content on 6351 aluminum alloy machinability. Procedia Manufacturing, 1, 683-695.
  • [36] Savaşkan, T., Bican, O., Alemdağ, Y. (2009). Developing aluminium-zinc-based a new alloy for tribological applications. Journal of Material Science, 44, 1969-1976.
  • [37] Bican, O., Savaşkan, T.A. (2014). Comparative study of lubricated friction and wear behaviour of Al- 25Zn-3Cu-3Si bearing alloy. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part J: Journal of Engineering Tribology, 228, 896-903.
  • [38] Savaşkan, T., Bican, O. (2005). Effects of silicon content on the microstructural features and mechanical and sliding wear properties of Zn-40Al-2Cu-(0-5)Si alloys. Materials Science Engineering A, 404, 259-269.
  • [39] Lee, P., Savaşkan, T., Laufer, E. (1987). Wear resistance and microstructure of Zn-Al-Si and Zn-Al- Cu alloys. Wear, 117, 79-89.
  • [40] Alemdağ, Y., Savaşkan, T. (2008). Effects of silicon content on the mechanical properties and lubricated wear behaviour of Al-40Zn-3Cu-(0-5)Si alloys. Tribology Letters, 29, 221-227.
  • [41] Bican, O., Savaşkan, T. (2012). Dry Sliding Friction and Wear Properties of Al-25Zn-3Cu-(0.5Si) Alloys in the As-Cast and Heat-Treated Conditions. Tribology Letters, 40, 327-336.
  • [42] Savaşkan, T., Bican, O. (2010). Dry sliding friction and wear properties of Al–25Zn-3Cu-3Si alloy. Tribology International, 43, 1346-1352.
  • [43] Bouacha, K., Yallese, M.A., Mabrouki, T., Rigal, J.F. (2010). Statistical analysis of surface roughness and cutting forces using response surface methodology in hard turning of AISI 52100 bearing steel with CBN tool. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 28, 349-361.
  • [44] Sharma, V.S., Dhiman, S., Sehgal, R., Sharma, S.K. (2008). Estimation of cutting forces and surface roughness for hard turning using neural networks. Journal of Intelligent Manufacturing, 19, 473-483.
  • [45] Konca, E., Cheng, Y.T., Weiner, A.M., Dasch, J.M., Alpas, A.T. (2006). Elevated temperature tribological behavior of non-hydrogenated diamond-like carbon coatings against 319 aluminum alloy. Surface and Coatings Technology, 200, 3996-4005.
  • [46] Roy, P., Sarangi, S.K., Ghosh, A., Chattopadhyay, A.K. (2009). Machinability study of pure aluminium and Al–12% Si alloys against uncoated and coated carbide inserts. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 27, 535-544.
  • [47] Zeren, M., Karakulak, E., Gümüş, S. (2011). Influence of Cu addition on microstructure and hardness of near-eutectic Al-Si-xCu-alloys. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 21, 1698- 1702.
  • [48] Basavakumar, K.G., Mukunda, P.G., Chakraborty, M. (2007). Influence of melt treatments and turning inserts on cutting force and surface integrity in turning of Al-7Si and Al-7Si-2.5 Cu cast alloys. Journal of Material Science, 42, 8714-8724.
  • [49] Froehlich, A.R., Jacques, R.C., Strohaecker, T.R., Mombru, R. (2007). The correlation of machinability and microstrutural characteristics of different extruded aluminum alloys. Journal of Materials Engineering and Performance, 16, 784-791.
  • [50] Pul, M., Şeker, U. (2014). Metal Matrisli Kompozitlerin Tornalanmasında İlerleme Oranının Kesici Takım Aşınma Davranışlarına Etkisi. Politeknik Dergisi, 17, 99-106.
  • [51] Gómez-Parra, A., Álvarez-Alcón, M., Salguero, J., Batista, M., Marcos, M. (2013). Analysis of the evolution of the Built-Up Edge and Built-Up Layer formation mechanisms in the dry turning of aeronautical aluminium alloys. Wear, 302, 1209-1218.
  • [52] Rubio, E.M., Camacho, A.M., Sánchez-Sola, J.M., Marcos, M. (2006). Chip arrangement in the dry cutting of aluminium alloys. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, 16, 164-170.
  • [53] Batista, M., Salguero, J., Gómez, A., Carrilero, M.S., Álvarez, M., Marcos Bárcena, M. (2010). Identification, analysis and evolution of the mechanisms of wear for secondary adhesion for dry turning processes of Al-Cu alloys. Advanced Materials Research, 107, 141-146.
Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji-Cover
  • Yayın Aralığı: Yılda 4 Sayı
  • Başlangıç: 2013
  • Yayıncı: Gazi Üniversitesi , Fen Bilimleri Enstitüsü
Sayıdaki Diğer Makaleler

UVDGM Tabanlı AYK Yöntemiyle Fırçasız Doğru Akım Motorunun Konum Kontrolü

Süleyman KOKUNDU, M. Timur AYDEMİR

İç İçe Borulu Yay Tip Türbülatörlü Bir Isı Değiştiricisinin RNG k-ε Türbülans Modeli ile Sayısal Analizi

Ali Rıza DAL, Hacı Mehmet ŞAHİN, Medine ÖZKAYA

T/M Yöntemi ile Üretilen Al Alaşımlarında Zn, Cu ve Mg Elementlerinin, Yaşlanma, Mikroyapı ve Sertliğe Etkileri

Hakan ADA, Yavuz KAPLAN, Sinan AKSÖZ, Emre İNCE, Serkan ÖZSOY

Bakır ve Silisyum İlavelerinin Al-25Zn Alaşımının CVD Al2O3 Kaplamalı Takımlarla Tornalanmasında İşlenebilirliğe Etkisinin İncelenmesi

Şenol BAYRAKTAR, Çiğdem ÇAMKERTEN, Nurten SALİHOĞLU

KİMYASAL SİLAHLARDA KULLANILAN SİNİR AJANLARININ TESPİTİNE YÖNELİK NANO AChE ENZİM SİSTEMİ TEMELLİ SENSÖR GELİŞTİRİLMESİ

Ozan YAĞMUROĞLU, Sibel EMİR DİLTEMİZ

CVD Yöntemi ile Karbon Katkılanmış Bor Kullanılarak Üretilen MgB2’nin Mikrosertlik Özelliklerinin İncelenmesi

Şükrü ÇAVDAR, Naki KAYA, Haluk KORALAY

Farklı Sosyo-Ekonomik Düzeye (SED) Sahip Konut Kullanıcılarının İç Mekân Donatılarını Değiştirme Süreçlerinin İncelenmesi

Kemal YILDIRIM, N. Mine ÇELEBİ YAZICIOĞLU, Mükerrem GÜNÇIKTI

Dermoskopik Görüntülerde Lezyon Bölütleme İşlemlerinde K-ortalama Kümeleme Algoritmasının Kullanımı

Oktay AYTAR, Sümeyya İLKİN, Tuğrul Hakan GENÇTÜRK, Suhap ŞAHİN

TRIZ Yaklaşımı Kullanılarak Yeni Bir Aydınlatma Elemanı Tasarımı

İsmail ŞAHİN, Hüdayim BAŞAK, Ceren KİRAZ, Neslihan TOP

Mıknatıslanmış Granül Dolgulu Yataklarda Submikron Parçacıklarının Yakalanması

Teoman KARADAĞ