Alüminyum 7075-T6 malzemenin ısı desteği ile işlenmesi ve yüzey pürüzlülüğü üzerindeki etkilerinin araştırılması
Thermal assisted machining of AA7075-T6 and investigating the surface roughness
Yazar: ÜMİT KARABUĞA
Danışman: PROF. DR. ABDULKADİR GÜLLÜ ; DOÇ. DR. ŞENER KARABULUT
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Alüminyum alaşımları = Aluminum alloys ; Yağlama = Lubrication ; Yüzey pürüzlülüğü = Surface roughness

Özet:
Alüminyum 7075-T6 alaşımı, yüksek mukavemeti ve düşük yoğunluğu sebebiyle uzay ve havacılık başta olmak üzere birçok alanında sıkça kullanılmaktadır. En yüksek dayanıma sahip alüminyum alaşımlarından biri olan AA7075-T6 malzemenin talaşlı imalatla şekillendirilebilirliği zayıftır. Malzemenin yüksek mukavemeti ve sıvanma özelliği, işleme esnasında yüzey pürüzlülüğünü olumsuz etkilemektedir. Bu olumsuz durumları mümkün olduğunca ortadan kaldırarak yüzey pürüzlülüğünü iyileştirmek maksadıyla kesme yağları kullanılmaktadır. Ancak geleneksel yağlayıcılar insan ve çevre sağlığına ciddi tehdit oluşturduğundan, Minimum Miktarda Yağlama (Minimum Quantity Lubrication, MQL) yöntemi üzerine çalışmalar artmaktadır. Ayrıca yüksek dayanıma sahip alaşımların şekillendirilmesinde Termal Destekli İşleme (Thermal Assisted Machining, TAM) yöntemi de son yıllarda üzerine çalışmalar yapılan bir yöntemdir. Geleneksel işleme ile çelişkili görünen bu yöntemde, iş parçası malzemesinin mukavemetini azaltarak kesme kuvvetlerini düşürmek, takım aşınmasını azaltmak ve malzemeyi daha kolay işlenebilir hale getirerek yüzey pürüzlülüğünü iyileştirmek için harici bir ısı kaynağı kullanılmaktadır. Fakat AA7075-T6 alaşımı üzerine TAM yöntemi ile yapılan bir çalışmaya rastlanmamıştır. Bu çalışmada üç farklı soğutma/yağlama yöntemi (Kuru, MQL, MMY+TAM), üç farklı kesme hızı (200-240-290 m/min), üç farklı ilerleme oranı (0,14-0,16-0,2 mm/rev.) ve 1 mm sabit talaş derinliği kullanılarak 27 deney yapılmış sonuçları incelenmiştir. Özellikle yüksek kesme hızlarında Minimum Miktarda Yağlama ile Termal Destekli İşlemenin birlikte uygulandığı deneylerde yüzey pürüzlülüğünün diğer deney sonuçlarına göre düşük olduğu tespit edilmiştir. Tüm deneylerde en düşük yüzey pürüzlülüğüne MQL ile TAM'ın birlikte uygulandığı deneyde (Vc:290 m/min, Fz:0,2 mm/rev) ulaşıldığı görülmüştür. Yağlayıcı kullanmadan yapılan deneylerde, alüminyum alaşımının ısı altında takıma yapıştığı ve devamında takımda mikro kırılmalara yol açtığı gözlemlenmiştir. SEM görüntüleri incelendiğinde, en düşük takım aşınmasının MQL+TAM deneyinde oluştuğu görülmüştür. TAM deneyleri sonucunda malzeme sertliğinin, ısıtma işleminden olumsuz etkilenmediği ve malzeme yapısında herhangi bir bozulma olmadığı görülmüştür.

Abstract:
Aluminum 7075-T6 alloy is frequently used in many fields, especially in aerospace and aviation, due to its high strength and low density. In the AA7075-T6 material, which is one of the aluminum alloys with the highest strength, the formability of the material by machining is poor. The high strength and plastering feature of the material adversely affects the surface roughness during processing. Cutting oils are used to eliminate these negative situations as much as possible and to improve the surface roughness. However, since traditional lubricants pose a serious threat to human and environmental health, studies on the Minimum Quantity Lubrication (MQL) method are increasing. In addition, the Thermal Assisted Machining (TAM) method in shaping high strength alloys is a method that has been studied in recent years. Appearing in contradiction with traditional machining, this method uses an external heat source to reduce the strength of the workpiece material, cutting forces, tool wear and improve the surface roughness by making the material easier to cut. However, no study on AA7075-T6 alloy was found using the TAM method. In this study, 27 tests were performed under three different cooling/lubrication methods (Dry, MQL, MQL + TAM), three different cutting speeds (200-240-290 m / min), three different feed speeds (0.14-0.16-0.2 mm / rev.) at 1 mm constant depth of cut and their results were evaluated. The test results revealed that the surface roughness was lower than in the other experiments where the Minimum Quantity Lubrication and Thermal Assisted Machining were applied together, especially at high cutting speeds. In all experiments, it was seen that the lowest surface roughness was achieved in the experiment (Vc: 290 m/min, Fz: 0.2 mm/rev) in which MQL and TAM were applied together. In experiments without using lubricant, it was observed that the aluminium alloy adhered to the tool under heat and caused micro cracks. SEM images indicated that the lowest tool wear occurred in MQL + TAM experiment. The microhardness measurements depicted that the hardness of the machined specimen under TAM was not negatively affected by the heating process, and no deterioration occurred in the material structure.