AZ91 magnezyum alaşımının işlenebilirliğinin incelenmesi
Analysing the machinability of magnesium alloy AZ91
Yazar: BERAT BARIŞ BULDUM
Danışman: DOÇ. DR. AYDIN ŞIK
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Endüstriyel Teknoloji Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2013
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Hafif metal malzemeler = Light metal materials ; Malzeme işleme = Material processing ; Metal işleme = Metal processing ; Yüzey işleme tekniği = Surface handling technique

Özet:
Bu çalışmada AZ91D Magnezyum alaşımının tornalamada işlenebilirliği, Taguchi metodu yöntemi kullanılarak araştırılmıştır. Çalışmanın sonucunda, elde edilen yüzey pürüzlülük sonuçları Yapay Sinir Ağları (YSA) ile modellenerek karşılaştırması yapılmıştır. İşlenebilirlik parametreleri olarak magnezyum alaşımlarının mekanik özelliklerine benzer özellikler gösteren malzemelerde kullanılan değerler ve literatür göz önüne alınmıştır. Deneylerde kaplamasız DCGT, VCGT ve CCGT karbür uçlar kullanılmıştır. Deneysel çalışmada magnezyum alaşımlarının kimyasal ve fiziksel özelliklerinden dolayı kuru işleme ve minimum yağ ile soğutma uygulanmıştır. Kesme hızı değerleri 500, 750 ve 1000 m/dk, talaş derinlikleri 0,5, 1 ve 1,5 mm, ilerleme değerleri ise 0,05, 0,1 ve 0,2 mm/dev olarak belirlenmiştir. Kesme değerlerine ve soğutma tipine göre yapılan deneyler sonucunda ortaya çıkan kesme kuvveti değerleri, yüzey pürüzlülük değerleri ve takımlar üzerinde oluşan aşınma/yığılma durumları incelenmiştir. Magnezyum alaşımlarının kesmeye karşı gösterdikleri dirençlerin yüksek olmadığı tespit edilmiş olup, her bir kesme olayında ortaya çıkan kuvvetler incelenip değerlendirilmiştir. Kesme kuvvetlerinin arttığı deneylerde yüzey pürüzlülük değerlerinin arttığı tespit edilmiştir. Kesici takımlar üzerinde magnezyum alaşımlarının sıvanmaları tespit edilmiştir. Verilerin YSA ile karşılaştırılması sonucunda elde edilen sonuçlar deneyensel çalışma ile tam uyumluluk göstermiştir.   

Bu çalışma ile AZ91D magnezyum alaşımının işlenebilirliğinde yeni sonuçlar ve işleme tipleri hakkında yaklaşımlar geliştirilmiştir. Ekonomik değeri yüksek olan bu malzeme için uyarlanan Taguchi metodu ile maliyetler azalmış, modelleme yöntemi ile de işleme süresi ve çok daha az maliyetlerin ortaya çıkması sağlanmıştır.

Abstract:
In this experimental research, turning machinability of AZ91D magnesium alloy has been investigated by using Taguchi method. Results of surface roughness obtained from the experiments are modeled with Artificial Neural Networks (ANN), and experimental data as well as ANN model are compared. In the experiments, turning parameters were selected by taking into consideration the parameters used for machining other materials which show similar mechanical properties to magnesium in the literature. Uncoated DCGT, VCGT and CCGT carbide inserts were used for the experiments.  Dry cutting and minimum quantity lubrication conditions were applied due to different chemical and physical characteristics of magnesium alloys. In the experiments, three different cutting speeds (500, 750 and 1000 m/min), three different cutting depths (0,5, 1 and 1,5 mm) and three different feed rates (0,05, 0,1 and 0,2 mm/dev) were used. The results of cutting force, surface roughness and wear/ build-up edge obtained from the experiments conducted by cutting values and cooling type have been investigated. The results showed that relatively lower cutting forces have been detected during turning of magnesium alloys. Each experimental result of cutting forces was evaluated. According to the experimental findings, surface roughness values increased as the cutting forces increased. Moreover, adhesion of magnesium alloys has been has been observed on the cutting tools. Comparison of the data obtained from the ANN and experimental results showed that they showed a good compatibility.

In this work, a novel results and approaches have been developed about the machining of AZ91D magnesium alloys. The Taguchi method greatly reduces the cost of time and of machining to find the optimum machining solution for this expensive material.