Vakumlu infiltrasyon yöntem ile üretilmiş TiB2 parçacık takviyeli alüminyum matrisli kompozitlerin elektro erozyon ile işleme ile işlenmesi ve işleme parametrelerin incelenmesi
Experimental investigation of machining characteristics for al2014 alloy reinforced with TiB2 composites in power-mixed EDM
Yazar: JAVAD JOUDI
Danışman: DOÇ. DR. GÖKHAN KÜÇÜKTÜRK
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Metal Matrisli kompozitler (MMK) yüksek elastik modülü, yüksek aşınma direnci, yüksek mukavemet, ısıya karşı dirençli olan yeni geliştirilmiş malzemelerdendir. Yüksek sertlik ve aşınma direnci gibi fiziksel özellikler MMK'lerin geleneksel işleme yöntemler ile işlenmelerini zorlaştırmıştır. Geleneksel işleme yöntemlerini kullanarak çok sert seramik takviyeli kompozit malzemelerin işlenmesi seramik partiküllerinin aşındırıcı özelliği nedeni ile yüksek takım aşınmasına sebep olduğu bilinmektedir, aşınma ise takım ömrünü azaltmaktadır. Su jeti ve lazer ışını ile işleme gibi gelişmiş geleneksel olmayan işleme yöntemlerinde bu malzemelerin işlenmesinde uygulanmaktadır, fakat bu yöntemlerde takım maliyeti ve işparçanın boyutsal kıstlamaları gibi problemler meydana çıkmaktadır. Bu nedenle, Elektro Erozyon ile İşleme (EEİ) Yöntemi ile üç boyutlu karmaşık şekilli geometrilerin geleneksel yöntemlere kıyasla, takım ve işparçası arasında bir temas olmaksızın işlenmesi bu yöntemi ön plana çıkarmaktadır. Bu çalışma, TiB2 ile takviye edilmiş Al 2014 metal matris kompozitin (MMK) EEİ Yöntemi ve toz- katkılı Elektro Erozyon ile İşleme (TKEEİ) Yöntem ile işlenebilirliği araştırılmıştır. %2, %4 ve %8 TiB2 oranı ile takviye edilmiş üç farklı Al 2014 kompozit numunesi, vakumlu infiltrasyon yöntemi kullanılarak optimum koşullarda üretilmiştir. Farklı takviye hacim oranlarına sahip kompozit numunelerin, proses parametrelerine bağlı olarak işlenebilirliği deneysel olarak incelenmiştir. Deneyler, TiB2 içeriğinin işparça işleme hızı (İİH) ve takım aşınma hızı (TAH) üzerindeki etkisini belirlemek için farklı akımlar ve takviye oranları ile yapılmıştır. Elde edilen sonuçlara bakıldığında, İİH ve TAH karşılaştırıldığında TKEEİ yönteminin EEİ yöntemine göre daha iyi olduğunu göstermektedir. Uygulanan akım ve takviye oranı da İşparça İşleme Hızı (İİH) üzerinde önemli bir etkiye sahip olmuştur. Deneysel çalışmalar sonucunda, uygulanan akımın artmasıyla birlikte İİH'nın arttığı ancak İİH'nın daha yüksek takviye oranlarında azaldığı gözlemlenmiştir. Bununla birlikte, daha yüksek akımlar ve takviye oranlarında, takım aşınma hızının arttığı da görülmüştür. İşleme parametrelerinin yüzey pürüzlülüğü üzerindeki etkileri ayrıca araştırılmıştır. Uygulanan akımın ve takviye oranın artması yüzey pürüzlülüğünün artmasına sebep olmuştur. Elde edilen sonuçlarla ANOVA analizi yapılmış, parametrelerin yüzde olarak etkileri belirlenmiştir.

Abstract:
Metal Matrix Composites (MMC) are newly developed materials with high elastic modulus, high abrasion resistance, high strength, heat resistance. Physical properties such as high hardness and abrasion resistance make it difficult for MMCs to be processed with conventional processing methods. Processing of very hard composite materials using conventional machining methods has resulted in high tool wear due to the abrasive nature of reinforcement particles, which reduces tool life. In advanced non- traditional machining methods such as water jet machining and laser beam machining, these materials are applied in machining, but in these methods, there are problems such as tool cost and work piece dimensional constraints. This study investigated the processing properties of TiB2-reinforced Al 2014 metal matrix composite (MMC) with electro-discharge machining (EDM) and powder-mixed electro- discharge machining (PMEDM). Three different Al 2014 composite samples supplemented with 2%, 4% and 8% TiB2 were produced under optimum conditions using a vacuum infiltration method. Composite samples with different reinforcement volume ratios were examined to show the effect of different reinforcement ratios and different process parameters on the machinability of MMKs. The experiments were carried out with different currents and reinforcement ratios to determine the effect of TiB2 content on the workpiece speed (HR) and tool wear rate (TAH). When the results obtained from the experiments are compared, it is seen that when compared to İHI and TAH, the method of TEEI is better than EEI method. The applied current and the reinforcement rate also had a significant effect on the Workpiece Machining speed (IR) value. Studies have shown that with the increase of the applied current, IHI increases, however, IGE has decreased in higher reinforcement ratios. The results also show an increased tool wear rate at higher currents and reinforcement ratios. The effects of surface roughness on the processing parameters were also investigated. The increase in the applied current and the reinforcement rate caused the surface roughness to increase. Moreover, ANOVA analysis was performed on the results obtained in this study and the effects of the parameters as a percentage were determined. In addition, the regression equation obtained as a result of the analysis is given.