Susuz boraks maddesinin basınçsız döküm ile üretilen alüminyum malzemesinin reolojik ve mekanik özelliklerine etkisinin deneysel tasarım yöntemi ile eniyilenmesi
Optimisation of the effect of anhydrous borax substance on the rheological and mechanical properties of aluminum producing with non pressurized casting method by experimental design method
Yazar: AYŞEGÜL YILMAZ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ŞENOL ŞAHİN
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Alüminyum kompozitler = Aluminum composites ; Metal matrisli kompozitler = Metal matrix composites ; İstatistiksel deney tasarımı = Statistical experimental design

Özet:
Bu çalışmada, susuz boraks (SB) maddesinin (rafine bor ürününün) Etial 150 (EA150) alüminyum alaşımının (saf olmayan alüminyum malzemesinin) reolojik ve mekanik özelliklerine etkisinin deneysel tasarım yöntemi ile eniyilenmesi çalışılmıştır. 
Bu kapsamda nihai ürüne (EA150/SB kompozit malzemesine) farklı reolojik ve mekanik özellikler kazandırmak üzere, farklı % hacim (1, 2,5 ve 5) SB oranında katkılı kompozit malzemeler, Taguchi deney tasarım yöntemi kullanılarak, uygun deney tasarım planına göre, farklı üretim (800oC, 900oC ve 1000oC ergitme sıcaklığı, 20dak, 40dak ve 60dak ergime sıcaklığında tutma süresi ve 20oC, 0oC, -75oC kalıp soğutma sıcaklığı) parametrelerinde basınçsız döküm yöntemi ile imal edildi. SB katkılı alüminyum alaşımlı kompozit malzemelerin reolojik ve mekanik özelliklerine tasarım ve imalat parametrelerinin etkisi araştırıldı. 
İlgili standartlarda belirtilen ve makine ile işlenerek imal edilen ilgili deney numunelerine yoğunluk, pürüzlülük, farklı sertlik, aşınma ve üç nokta eğme deneyleri ve testleri yapıldı. Kompozit malzemelerin eğme akma gerilmesi, eğme akma uzaması, sürtünme katsayısı, aşınma hızı, Brinell sertliği, Martens sertliği, Vickers sertliği ve EIT modülü (girinti modülü) verileri belirlendi. Elde edilen tüm deneysel verilerin istatistiksel analizleri yapıldı. Taguchi deney tasarım yöntemiyle reolojik ve mekanik özelliklere ait modeller oluşturuldu. Ayrıca fragtografik inceleme için ise SEM (scanning electron microscope) ve XRD (X-Ray Diffraction) ile analizleri yapılmıştır.
800oC ergitme sıcaklığında üretilen numunelerin sertliklerinde artış görülürken 900oC ve 1000oC ergitme sıcaklıklarıyla birlikte orantılı olarak sertlik değerlerinde azalma olduğu tespit edildi. Üretilen kompozit malzemenin sürtünme katsayısının saf malzemeye kıyasla istenen şekilde azaldığı ve eğme akma gerilmesi ve eğme akma uzaması üzerinde tüm parametrelerin etkili olduğu tespit edildi.

Abstract:
In this study, optimization of the effect of anhydrous borax (SB) substance (refined boron product) on the rheological and mechanical properties of Etial 150 (EA150) aluminum alloy (impure aluminum material) was studied by experimental design method.
In this context, in order to give different rheological and mechanical properties to the final product (EA150 / SB composite material), different volume% (1, 2,5 and 5) SB ratio additives and different production parameters (800oC, 900 oC and 1000oC melting temperature, 20min, 40min and 60min holding time at melting temperature and 20oC, 0oC, -75oC mold cooling temperature) was used. Taguchi experiment design method was used to create appropriate experiment design plan to produce of composite metarials with non pressurized casting method. The effects of design and manufacturing parameters on the rheological and mechanical properties of aluminum composite materials with SB additives were investigated.
Density, roughness, different hardness, wear and three point bending tests were performed on the relevant test specimens specified in the relevant standards and manufactured by machining. The bending yield stress, bending yield strain, friction coefficient, Brinell hardness, Martens hardness, Vickers hardness and EIT modulus (indentation modulus) data of composite materials were determined. Statistical analysis of all experimental data obtained was made. Rheological and mechanical properties were created by using Taguchi experimental design method. In addition, for fragtographic examination, SEM (scanning electron microscope) and XRD (X-Ray Diffraction) analysis were performed.
While the hardness of the composites produced at 800 oC melting temperature increased, it was determined that there was a proportional decrease in the hardness values with the 900 oC and 1000 oC melting temperatures. It was determined that the friction coefficient of the composite material decreased compared to the pure material and all parameters were effective on the bending yield stress and bending yield strain.