Kokil kalıba döküm yöntemi ile üretilmiş Al-5Si-1Cu-Mg alaşımının delinmesinde kesme parametrelerinin yanıt yüzey metodolojisi kullanarak optimizasyonu
Optimization of cutting parameters using response surface methodology in drilling of Al-5Si-1Cu-Mg alloy produced by permanent mold casting method
Yazar: ÇİĞDEM ÖZHABİBOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. ŞENOL BAYRAKTAR
Recep Tayyip Erdoğan Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, kokil kalıba döküm tekniği ile Al-5Si-1Cu-Mg alaşımı üretildi. Bu alaşıma T6 ısıl işlem uygulanarak dökülmüş durumdaki yapısal, mekanik ve delme işleminde işlenebilirlik özellikleri karşılaştırıldı. Mikroyapısal özellikler bakımından dökülmüş durumdaki alaşımın alüminyumca zengin α-Al, β-Al5FeSi, π-Fe (Al8Mg3FeSi6), ötektik Si fazları ve birincil Si partiküllerinden oluştuğu tespit edilmiştir. Isıl işlem sonucunda içyapıda bulunan fazlarda küreselleşme meydana gelirken, β fazının Ɵ (Al7FeCu2) fazına dönüştüğü gözlenmiştir. T6 Isıl işlem ile alaşımın sertlik, akma ve çekme mukavemeti değerleri sırasıyla %35,42, %76,28 ve %40,74 oranında artarken, kopma uzaması değeri %47,36 oranında azalmıştır. İşlenebilirlik testlerinde kesme hızı parametresindeki artış ile ilerleme kuvveti, ortalama yüzey pürüzlülüğü, moment ve yığıntı talaş oluşumu azalırken ilerleme parametresindeki artış ile artmıştır. Isıl işlemin sonucu olarak aynı kesme parametrelerinde dökülmüş durumdaki alaşıma göre daha düşük ilerleme kuvveti, moment, yüzey pürüzlülüğü ve yığıntı talaş elde edilmiştir. İşlenmiş yüzey altı mikro sertliklerinin ısıl işlem ve kesme hızı ile arttığı tespit edilmiştir. Yüzey yanıt yöntemi ile optimum bağımsız değişkenler, minimum amaç fonksiyonuna göre kesme hızı ve ilerleme için sırasıyla 125 m/dak ve 0,05 mm/dev olarak belirlenmiştir. Deneysel ve istatistiksel sonuçlar arasındaki hata oranının maksimum %1,36 ile %4,73 arasında değiştiği ve sonuçların oldukça uyumlu olduğu gözlenmiştir. ANOVA ile kesme hızı ve ilerleme değişkenlerinin %95 güvenirlik seviyesinde deneysel çıktılar üzerinde istatistiksel olarak etkiye sahip olduğu ortaya konulmuştur.         

Anahtar Kelimeler:  Al-Si-Cu-Mg alaşımı, Isıl işlem, Mikroyapı, Delme, Yüzey yanıt  metodolojisi

Abstract:
In this study, Al-5Si-1Cu-Mg alloy was produced by the permanent mold casting technique. Structural, mechanical, and drilling machinability properties of this alloy in the as-cast condition were compared by applying T6 heat treatment. It was determined that the cast alloy consists of aluminum-rich α-Al, β-Al5FeSi, π-Fe (Al8Mg3FeSi6), eutectic Si phases, and primary Si particles in terms of microstructural properties. As a result of the heat treatment, while spheroidization occurred in the phases in the microstructure, it was observed that the β phase transformed into the Ɵ (Al7FeCu2) phase. The hardness, yield, and tensile strength values of the alloy with T6 heat treatment increased by 35.42%, 76.28%, and 40.74%, respectively, while the elongation to fracture value decreased by 47.36%. The thrust force, average surface roughness, moment, and built-up edge formation in the machinability tests decreased with the increase in the cutting speed parameter, while it increased with the increase in the feed rate parameter. As a result of the heat treatment, lower thrust force, moment, surface roughness, and built-up edge were obtained compared to the as-cast alloy at the same cutting parameters. It was determined that the machined subsurface microhardness increased with heat treatment and cutting speed. Optimum independent variables with the response surface method were determined as 125 m/min and 0.05 mm/rev for cutting speed and feed rate according to the minimum goal function, respectively. It was observed that the error rate between the experimental and statistical results varied between a maximum of 1.36% and 4.73%, and the results were quite consistent. It was revealed that the cutting speed and feed variables had a statistical effect on the experimental outputs at the 95% confidence level with ANOVA.

Keywords: Al-Si-Cu-Mg alloy, Heat treatment, Microstructure, Drilling, Response surface methodology