Yaşlandırma uygulanmış 6063-T6 alüminyum alaşımının frezeleme işleminde kesme parametrelerinin form hatalarına ve yüzey pürüzlülüğüne etkisi
The effect of cutting parameters on form errors and surface roughness in millig process of aging treated applied 6063-T6 aluminum alloy
Yazar: YAVUZ ÇODUR
Danışman: PROF. DR. HALİL DEMİR ; ÖĞR. GÖR. BARIŞ ÖZLÜ
Karabük Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İmalat Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Alüminyum alaşımları = Aluminum alloys ; Kesme parametreleri = Cutting parameters ; Optimizasyon = Optimization ; Takım yolu = Tool path ; Yaşlandırma = Ageing ; Yüzey pürüzlülüğü = Surface roughness

Özet:
Bu çalışmada, ilk olarak yaşlandırma işlemi uygulanan AA 6063 T6 alaşımına ait numunelerin mikroyapı ve sertlik değişimleri değerlendirilmiştir. İkinci bölümde, farklı mikroyapı ve sertliğe sahip numunelerin serbest formlu yüzeylerin farklı takım yolu ve kesme parametreleri ile işlenmesi sonucu elde edilen form hataları ve yüzey pürüzlülüğü değerlendirilmiştir. Son olarak optimum kesme parametrelerini ve kesme parametrelerinin çıktı parametreleri üzerine etkilerini belirlemek için istatiksel analizleri yapılmıştır. Bunun için, hazırlanan her numune kuru işleme şartlarında küresek karbür parmak freze ile CNC freze tezgahında farklı takım yolu, kesme hızı ve ilerleme miktarında işlenmiştir. Deney tasarımı her bir numune için Taguchi L16 ortogonal dizilimine göre hazırlanmıştır. İşlenen yüzeylerde meydana gelen en düşük form hatasının ve yüzey pürüzlülüğünün belirlenmesi için CMM ve yüzey pürüzlülük ölçüm cihazı ile ölçümler yapılmıştır. Farklı yaşlandırma sürelerinde elde edilen her numunenin işlenmesinde form hatası ve yüzey pürüzlülüğü için takım yolu ve kesme parametrelerinin etkileri değerlendirilmiştir. Ayrıca form hatası ve yüzey pürüzlülüğünün en düşük değeri için optimum takım yolu ve kesme parametrelerinin belirlenmesinde S/N oranları kullanılmıştır. Takım yolu ve kesme parametrelerinin etki oranlarının belirlenmesi için ANOVA analizi yapılmıştır. Sonuç olarak; yaşlandırma işlemi sonucu OM numuneye göre solüsyona alınan 520-2S numunesinin mikroyapısı kaba tanelerden oluşurken sertliği de azalmıştır. Daha sonra yaşlandırma süresinin 18 saate kadar çıkarılması ile daha ince taneli yapılar oluşurken sertlik en yüksek değere çıktığı görülmüştür. İşleme deneyleri sonucu en düşük form hatası 133 Hv1 sertliğe sahip 155-18H numunesinin 4 nolu takım yolunda, 0,04 mm/diş ilerleme miktarı ve 105 m/dak kesme hızında 0,008 mm ölçülmüştür. En yüksek form hatası 75,7 Hv1 sertliğe sahip 520-2S numunesinin 4 nolu takım yolunda, 0,16 mm/diş ilerleme miktarı ve 60 m/dak kesme hızında 0,13 mm olmuştur. En düşük yüzey pürüzlülüğü 133 Hv1 sertliğe sahip 155-18H numunesinin 4 nolu takım yolunda, 0,04 mm/diş ilerleme miktarı ve 105 m/dak kesme hızında 0,66 µm ölçülmüştür. En yüksek form hatası 75,7 Hv1 sertliğe sahip 520-2S numunesinin 4 nolu takım yolunda, 0,16 mm/diş ilerleme miktarı ve 60 m/dak kesme hızında 2,88 µm olmuştur. Yapılan istatiksel analizle sonucu bütün numuneler için optimum kesme parametrelerelerinin kombinasyonu A4B1C4 olmuştur. Buda yapılan deneysel çalışmalar ile istatiksel analizlerin uyum içinde olduğu görülmüştür.

Abstract:
In this study, the microstructure and hardness changes of the samples of the AA 6063 T6 alloy, which was first of all aged, were evaluated. In the second part, form errors and surface roughness obtained as a result of machining free-form surfaces of samples with different microstructure and hardness with different tool path and cutting parameters were evaluated. Finally, statistical analysis were performed to determine the optimum cutting parameters and the effects of cutting parameters on output parameters. For this, each prepared sample was machined with spherical carbide end mill with CNC milling machine at different tool path, cutting speed and feed rate under dry machining conditions. The experimental design was prepared for each sample according to the Taguchi L16 orthogonal arrangement. Measurements were made with

 
CMM and surface roughness measuring device to determine the lowest form error and surface roughness on the machined surfaces. The effects of tool path and cutting parameters were evaluated for form error and surface roughness in the machining of each sample obtained at different aging times. In addition, S/N ratios were used to determine the optimum tool path and cutting parameters for the lowest value of form error and surface roughness. ANOVA analysis was performed to determine the effect ratios of tool path and cutting parameters. As a result; As a result of the aging process, the microstructure of the 520-2S sample, which was taken into solution compared to the OM sample, consisted of coarse grains, while its hardness decreased. Then, by increasing the aging time up to 18 hours, it was observed that while finer grained structures were formed, the hardness reached the highest value. As a result of the machining experiments, the lowest form error was measured at 0.04 mm/tooth feed rate and 0.008 mm at a cutting speed of 105 m/min in tool path 4 of the 155-18H sample with a hardness of 133 Hv1. The highest form error of the 520-2S sample with 75.7 Hv1 hardness was 0.13 mm in tool path 4, 0.16 mm/tooth feed rate and 60 m/min cutting speed. The lowest surface roughness was measured at 0,04 mm/tooth feed rate and 0,66 µm at a cutting speed of 105 m/min in tool path 4 of 155-18H sample with 133 Hv1 hardness. The highest form error was 2.88 µm in tool path 4 of 520-2S sample with 75.7 Hv1 hardness, 0.16 mm/tooth feed rate and 60 m/min cutting speed. As a result of the statistical analysis, the combination of optimum cutting parameters for all samples was A4B1C4. It has been seen that the experimental studies and statistical analyzes are in harmony.