Cu, Si katkıları ve ısıl işlemin ZN-40Al alaşımının işlenebilirlik özelliklerine etkisinin incelenmesi
Investigation of the effects of Cu, Si additives and heat treatment on machinability properties of ZN-40Al alloy
Yazar: GÜLŞAH PEHLİVAN
Danışman: DOÇ. DR. ŞENOL BAYRAKTAR
Recep Tayyip Erdoğan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, Zn-40Al, Zn-40Al-2Cu ve Zn-40Al-2Cu-2Si alaşımları kokil kalıba döküm yöntemi ile üretildi. Bu alaşımlar, hem dökülmüş hemde T6 ısıl işlem görmüş durumda üretilerek yapısal ve mekanik özellikleri belirlendi. Buna göre dökülmüş durumdaki Zn-40Al alaşımının içyapısı, alüminyum ve çinko bakımından zengin sırasıyla α ve η fazlarından oluştuğu gözlendi. Isıl işlem görmüş durumdaki içyapı dendritik yapıdan taneli yapıya dönüştüğü tespit edildi. Dökülmüş durumdaki Zn-40Al-2Cu alaşımı, alüminyum, çinko ve bakırca zengin sırasıyla α, η ve ε fazlarından oluştuğu belirlendi. Bu alaşımda ısıl işlem ile α fazında bulunan η ve ε fazlarının çökeldiği belirlendi. Dökülmüş durumdaki Zn-40Al-2Cu-2Si alaşımının içyapısı α, η, ε ve silisyum parçacıklarından oluştuğu gözlendi. Bu alaşımda ısıl işlem ile α fazını oluşturan tanelerin iç kısmında ve sınır bölgelerindeki fazlar çökelirken, silisyum parçacıklarında genel olarak bir farklılık oluşmadığı belirlendi. Cu, Si ilavesi ve ısıl işlem, alaşımların kırılma yüzeylerinde klivaj düzlem oluşumunu arttırdı. Cu, Si ilaveleri ve ısıl işlem, sertlik ve çekme mukavemetini arttırırken kopma uzamasını azalttığı tespit edildi. İşlenebilirlik deneyleri, PVD-ZrN+TiAlN kaplamalı DCGT 11T304-270 kesici uç ile farklı kesme hızı (150, 200 ve 250 m/dak), ilerleme (0,04; 0,08 ve 0,12 mm/dev) ve sabit kesme derinliği (1,5 mm) parametreleri kullanılarak gerçekleştirildi. Zn-40Al alaşımına %2 Cu ilavesi, kesme kuvveti ve yüzey pürüzlülüğünü azaltırken, Zn-40Al-2Cu alaşımına %2 Si ilavesi, kesme kuvveti ve yüzey pürüzlülüğünü arttırmıştır. Alaşımlara uygulanan ısıl işlem ile kesme kuvveti ve yüzey pürüzlülüğü azaldı. Cu, Si ilaveleri ve ısıl işlem daha kısa ve kopuklu talaş oluşumuna sebep olmuştur. Alaşımların işlenmesinde yığıntı talaşın (YT) oluştuğu ve ısıl işlem ile YT azaldı. 


2021, 61 sayfa
Anahtar Kelimeler: Zn-Al Alaşımları, Isıl İşlem, Kesme Kuvveti, Yüzey Pürüzlülüğü

Abstract:
In this study, Zn-40Al, Zn-40Al-2Cu and Zn-40Al-2Cu-2Si alloys were produced by permanent mould casting method. These alloys were produced in both the as-cast and T6 heat-treated condition, and their structural and mechanical properties were determined. Accordingly, the internal structure of the as-cast Zn-40Al alloy was observed to consist of α and η phases in aluminium-rich and zinc-rich, respectively. It was determined that the internal structure in the heat-treated condition changed from dendritic structure to granular structure. It was determined that the as-cast Zn-40Al-2Cu alloy consisted of aluminum, zinc and copper-rich α, η and ε phases, respectively. It was found that the η and ε phases in α phase were precipitated using heat treatment in this alloy.  It was observed that the internal structure of the as-cast Zn-40Al-2Cu-2Si alloy consisted of α, η, ε and silicon particles. The phases in the interior and boundary regions of the grains forming α phase were precipitated using heat treatment in this alloy. In addition, it was stated that there was no difference in the silicon particles in general. The addition of Cu, Si and heat treatment increased the cleavage plane formation on the fracture surfaces of the alloys. Cu, Si additions and heat treatment increased the hardness and tensile strength of these alloys while decreasing the elongation to fracture. Machinability experiments were performed using PVD-ZrN+TiAlN coated DCGT 11T304-270 cutting insert, different cutting speed (150, 200 and 250 m/min), feed (0.04; 0.08 and 0.12 mm/rev) and constant depth of cut (1.5 mm) parameters. The addition of 2% Cu to the Zn-40Al alloy decreased the cutting force and surface roughness, while the addition of 2% Si to the Zn-40Al-2Cu alloy increased the cutting force and surface roughness. The cutting force and surface roughness reduced with heat treatment in all alloys. Cu, Si addition and heat treatment caused shorter and brittle chips. Built up edge (BUE) formed in the machining of alloys and BUE decreased with heat treatment.
 
2021, 61 pages
Keywords: Zn-Al Alloys, Heat Treatment, Cutting Force, Surface Roughness