Alüminyum levha kompozitlerin mikro delinebilirliğinin deneysel incelemesi
Experimental investigation of micro drillability of aluminum sheet composites
Yazar: ALİ YÜKSEL
Danışman: PROF. DR. BEKİR YALÇIN
Afyon Kocatepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Alüminyum kompozitler = Aluminum composites ; Kesme kuvveti = Cutting force ; Mikrodelme = Microdrilling

Özet:
Alüminyum kompozitler; otomotiv, savunma ve yapı mühendisliği gibi sektörlerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu tez çalışmasında, arasında düşük yoğunluklu polietilen bulunan (PE) 2 adet 3105 serisi alüminyum levhanın birleştirilmesiyle oluşan alüminyum kompozit panellerin mikro delinebilirliği üzerine deneysel çalışmalar yapılmıştır. Alüminyum-polietilen kompozit panelin (Al-PE) mikro delme işlemi sonrasında kesme kuvvetlerini, çıkışta meydana gelen çapak oluşumunu, mikro matkaplarda ki çap değişimlerini ve panel üzerine açılan deliklerin çapları araştırılmıştır. Mikro delme testi parametreleri, Taguchi'nin L16 (4^2 2^3) ortogonal dizisi kullanılarak tasarlanmış olup beş kontrol parametresi ile gerçekleştirilmiştir. Bunlar dört seviyeli kesme hızı (10 m/dk, 20 m/dk, 30 m/dk, 40 m/dk), dört seviyeli ilerleme hızı (0,5 µm/dev, 1 µm/dev, 2 µm/dev, 4 µm/dev), iki seviyeli takım çapı (700µ, 1000µ), 2 seviyeli kaplama durumu (AlTiN kaplamalı, kaplamasız) ve iki seviyeli (100°, 140°) takım ucu açısıdır. Varyans analizi (ANOVA) için maksimum delme kuvveti (Fz), maksimum çapak yüksekliği ve hem matkap takımı hem de delik çaplarındaki meydana gelen değişimler ölçülmüştür. Elde edilen sonuçlar alüminyum tabaka delinirken delme kuvvetinin maksimum seviyede olduğunu, polietilen tabakada delinirken ise delme kuvveti minimum düzeyde oluştuğunu göstermiştir. Matkap uç açısının delme kuvveti üzerinde en etkili parametre olduğu görülmüştür. Takım çapındaki değişim üzerinde en önemli etkiye matkap çapı (%26,15) sahipken, uç açısının takım aşınması üzerinde %25,79'luk etkisinin olduğu belirlenmiştir. Delik çapındaki değişimde en büyük etkiye matkap çapı (%36,67) ve kesme hızı (%25,15) sahiptir. Kesme hızının ve ilerleme hızının arttırılması da delik çapı değişimini azaltmıştır. Delme parametrelerinden ilerlemenin delik çapı değişimine etkisi %16,13'tür. AlTiN kaplamanın etkisi %12,38 iken takım uç açısının etkisinin (%0,64) ihmal edilebilir düzeyde olduğu söylenebilir. Delik çıkışındaki çapak yüksekliği üzerinde en büyük etkiye uç açısı (%67,80) sahip olup, AlTiN kaplama kompozitin orta katmanındaki polietilenin yumuşamasına sebep olmuş ve oluşan sıvanma ile birlikte delik çıkışındaki çapak yüksekliğinde artış gözlenmiştir.

Abstract:
Aluminium composites are widely used in sectors such as automotive, defence and structural engineering. In this thesis, experimental studies were carried out on the micro-drillability of aluminium composite panels formed by joining two 3105 series aluminium sheets with low density polyethylene (PE) in between. After micro drilling of aluminium-polyethylene composite panel (Al-PE), cutting forces, burr formation at the exit, diameter changes in micro drills and diameters of the holes drilled on the panel were investigated. The micro drilling test parameters were designed using Taguchi's L16 (4^2 2^3) orthogonal array with five control parameters. These are four levels of cutting speed (10 m/min, 20 m/min, 30 m/min, 40 m/min), four levels of feed rate (0.5 µm/rev, 1 µm/rev, 2 µm/rev, 4 µm/rev), two levels of tool diameter (0.7 mm, 1 mm), two levels of coating status (AlTiN coated, uncoated) and two levels of tool tip angle (100◦, 140◦). For the analysis of variance (ANOVA), the variations in maximum drilling force (Fz), maximum burr height and both drill tool and hole diameters were measured. The results showed that the drilling force was maximum when drilling through the aluminum sheet, while the drilling force was minimum when drilling through the polyethylene sheet. The drill bit angle is the most effective parameter on the drilling force. Drill diameter has the most significant effect on the change in tool diameter (26,15%), while the bit angle has an effect of 25,79% on tool wear. Drill diameter (36.67%) and cutting speed (25.15%) have the greatest effect on the change in hole diameter. Increasing the cutting speed and feed rate also decreased the hole diameter change. Among the drilling parameters, the effect of feed rate on hole diameter change is 16.13%. However, the effect of AlTiN coating is 12.38% while the effect of tool tip angle (0.64%) is negligible. The tip angle had the greatest effect (67.80%) on the burr height at the hole exit, and the AlTiN coating caused softening of the polyethylene in the middle layer of the composite and the resulting plastering caused an increase in the burr height at the hole exit.