Al 6061/B4C/GNP Hibrit Kompozitin İşlenmesinde Takım Aşınma Davranışlarının İncelenmesi

Selçuk Yağmur; Muharrem Pul

doi:10.29137/umagd.1096103

EN TR

Investigation of Tool Wear Behaviors in The Machining of Al 6061/B4C/GNP Hybrid Composite

Abstract

In this study, the wear behavior of the used cutting tools was investigated by performing lathe machining experiments of the hybrid composite material reinforced with borcarbide (B4C) and graphene nanoplate (GNP) in different proportions into the Al 6061 alloy. It was aimed to determine the effect of B4C and GNP additives on tool wear. In the first stage of the experimental study, hybrid composite materials with different B4C and GNP reinforcement ratios were produced by vortex method. Machining experiments were carried out on the produced composite specimens in dry machining conditions, at constant cutting depth, using three different cutting speeds and feed rates. The wear behavior of the cutting tools used in machining experiments was evaluated by taking digital microscope images. Due to the increase in the B4C reinforcement ratio in the hybrid composite structure, significant increases in tool wear were observed in all cutting parameters. It has been understood that the GNP additive in the composite structure facilitates the machinability somewhat, graphene exhibits solid lubricant properties and reduces tool wear

Keywords

Al 6061 alloy, B4C, GNP, Composite, Machinability, Tool wear

Al 6061/B4C/GNP Hibrit Kompozitin İşlenmesinde Takım Aşınma Davranışlarının İncelenmesi

Abstract

Bu çalışmada Al 6061 alaşımı içerisine farklı oranlarda borkarbür (B4C) ve grafen nanoplaka (GNP) takviye edilen hibrit kompozit malzemenin tornada işleme deneyleri yapılarak kullanılan kesici takımların aşınma davranışları incelenmiştir. B4C ve GNP katkısının takım aşınması üzerindeki etkisinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Deneysel çalışmanın ilk aşamasında vortex yöntemiyle farklı B4C ve GNP takviye oranlarında hibrit kompozit malzemeler üretilmiştir. Üretilen kompozit numuneler üzerinde kuru işleme koşullarında, sabit kesme derinliğinde, üç farklı kesme hızı ve ilerleme değeri kullanılarak CNC tornada işleme deneyleri gerçekleştirilmiştir. İşleme deneylerinde kullanılan kesici takımların dijital mikroskop görüntüleri çekilerek aşınma davranışları değerlendirilmiştir. Hibrit kompozit yapı içerisindeki B4C takviye oranının artışına bağlı olarak, tüm kesme parametrelerinde takım aşınmalarında önemli miktarlarda artışlar olduğu görülmüştür. Kompozit yapı içerisindeki GNP katkısının işlenebilirliği bir miktar kolaylaştırdığı, grafenin katı yağlayıcı özellik sergilediği ve takım aşınmalarını azaltıcı etki gösterdiği anlaşılmıştır.

Keywords

Al 6061 alaşımı, B4C, GNP, Kompozit, İşlelebilirlik, Takım aşınması

References

Anthony, X. M., & Ajith Kumar J. P. (2017). Machinability of Hybrid Metal Matrix Composite -A Review. Procedia Engineering, 174, 1110–1118. doi:10.1016/j.proeng.2017.01.264
Mannaa, A., & Bhattacharayya, B. (2003). A study on machinability of Al/SiC-MMC. Journal of Materials Processing Technology, 140(1-3), 711–716. doi:10.1016/S0924-0136(03)00905-1
Ajithkumar, J. P., & Anthony Xavior, M. (2019). Flank and crater wear analysis during turning of Al 7075 based hybrid composites, Mater. Res. Express, 6(8), 086560. doi:10.1088/2053-1591/ab196e
Davima, J. P., Silva, J., & Baptista, A.M. (2007). Experimental cutting model of metal matrix composites (MMCs), J. Mater. Process. Technol., 183(2-3), 358–362. doi:10.1016/j.jmatprotec.2006.10.025
Ding, X., Liew, W.Y.H.,& Liu, X.D. (2005). Evaluation of machining performance of MMC with PCBN and PCD tools, Wear, 259(7-12), 1225–1234. doi:10.1016/j.wear.2005.02.094
Gökkaya H., & Nalbant, M. (2007). Investigating the effects of cutting speeds over the built-up layer and built-up edge formation with SEM. J. Fac. Eng. Arch. Gazi. Univ., 22(3), 481-488.
Hameed Najem, S. (2013). Machinability of Al-2024 reinforced with Al2O3 and/or B4C. University of Babylon Journal, 21, 84-96.
Na, H.B., Xu, L.H., Han, G.C., Liu, S.K., Lu, L.H. (2019). Machinability Research on the Micro-Milling for Graphene Nano-Flakes Reinforced Aluminum Alloy. Metals, 9, 1102. doi:10.3390/met9101102
Kannan, S., & Kishawy, H.A. (2008). Tribological aspects of machining aluminium metal matrix composites. Journal of Material Processing Technology, 198(1-3), 399-406. doi:10.1016/j.jmatprotec.2007.07.021
Kannan, S., & Kishawy, H.A. (2006). On the role of reinforcements on tool performance during cutting of metal matrix composites. J. Manuf. Processes., 8(2), 67–75. doi.org/10.1016/S1526-6125(07)00006-0

Kılıçkap, E., Çakır, O., Aksoy, M., & İnan, A. (2005). Study of tool wear and surface roughness in machining of homogenised SiC-p reinforced aluminium metal matrix composite. Journal of Materials Processing Technology, 164-165, 862-867. doi:10.1016/j.jmatprotec.2005.02.109
Lin, J.T., Bhattacharyya, D., & Kecman, V. (2003). Multiple regression and neural Networks analyses in composites machining. Composites Scienceand Technology, 63(3-4), 539-548. doi:10.1016/S0266-3538(02)00232-4
Lin J.T., Bhattacharyya, D., Fergusod, W.G. (1998). Chip formation in the machining of SiC-particle-reinforced aluminium-matrix composites. Compos. Sci. Technol., 58(2), 285-291. doi:10.1016/S0266-3538(97)00126-7
Tabandeh-Khorshid, M., Omrani, E., Menezes, P.L., & Rohatgi, P.K. (2016). Tribological performance of self-lubricating aluminum matrix nanocomposites: Role of graphene nanoplatelets. Engineering Science and Technology, an International Journal, 19(1), 463-469. doi:10.1016/j.jestch.2015.09.005
Montoya-Dávila, M., Pech-Canul, M.A., & Pech-Canul, M.I. (2007). Effect of bi-and trimodal Size Distribution on the Superficial Hardness of Al/SiCp Composites Prepared by Pressureless Infiltration. PowderTechnology, 176(2-3), 66-71. doi:10.1016/j.powtec.2007.02.008
Özçatalbas, Y. (2003). Investigation of themachinability behaviour of Al4C3 reinforced Al-based composite produced bymechanical alloying technique. Composites Science and Technology, 63(1), 53-61. doi:10.1016/S0266-3538(02)00177-X
Özcatalbaş, Y. (2003). Chip and built-up edge formation in the machining of in situ Al4C3–Al composite. Materials & Design, 24(3), 215–221. doi:10.1016/S0261-3069(02)00146-2
Pedersen, W., & Ramulu, M. (2006). Facing SiCp/Mg metal matrix composites with carbide tools. Journal of Materials Processing Technology, 172(39, 417-423. doi:10.1016/j.jmatprotec.2005.07.016
Sur, G., Şahin, Y., & Gökkaya, H. (2005). Ergimiş Metal Karıştırma ve Basınçlı DökümYöntemi ile Alüminyum Esaslı Tanecik Takviyeli Kompozitlerin Üretimi, Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der., 20(2), 233-238.
Verma, N., Vettivel, S.C., Rao, P.S., & Zafar, S. (2019). Processing tool wear measurement using machine vision system and optimization of machining parameters of boron carbide and rice husk ash reinforced AA 7075 hybrid composite. Mater. Res. Express, 6(8), 0865f3. doi:10.1088/2053-1591/ab2509
Zhang, H. (2000). Plastic Deformation and chip Formation Mechanics during Machining of Copper, Aluminium and an Aluminium Matrix Composite, PhD. Thesis, University of Windsor, Canada.

Details

Primary Language

Turkish

Subjects

Mechanical Engineering

Journal Section

Research Article

Authors

Selçuk Yağmur
0000-0001-7036-297X
Türkiye

Muharrem Pul ^*
0000-0002-0629-3516
Türkiye

Publication Date

July 31, 2022

Submission Date

March 31, 2022

Acceptance Date

June 12, 2022

Published in Issue

Year 2022 Volume: 14 Number: 2

DOI

https://doi.org/10.29137/umagd.1096103

IZ

https://izlik.org/JA89EF43RZ

APA

Yağmur, S., & Pul, M. (2022). Al 6061/B4C/GNP Hibrit Kompozitin İşlenmesinde Takım Aşınma Davranışlarının İncelenmesi. International Journal of Engineering Research and Development, 14(2), 816-828. https://doi.org/10.29137/umagd.1096103

AMA

1.Yağmur S, Pul M. Al 6061/B4C/GNP Hibrit Kompozitin İşlenmesinde Takım Aşınma Davranışlarının İncelenmesi. IJERAD. 2022;14(2):816-828. doi:10.29137/umagd.1096103

Chicago

Yağmur, Selçuk, and Muharrem Pul. 2022. “Al 6061 B4C GNP Hibrit Kompozitin İşlenmesinde Takım Aşınma Davranışlarının İncelenmesi”. International Journal of Engineering Research and Development 14 (2): 816-28. https://doi.org/10.29137/umagd.1096103.

EndNote

Yağmur S, Pul M (July 1, 2022) Al 6061/B4C/GNP Hibrit Kompozitin İşlenmesinde Takım Aşınma Davranışlarının İncelenmesi. International Journal of Engineering Research and Development 14 2 816–828.

IEEE

[1]S. Yağmur and M. Pul, “Al 6061/B4C/GNP Hibrit Kompozitin İşlenmesinde Takım Aşınma Davranışlarının İncelenmesi”, IJERAD, vol. 14, no. 2, pp. 816–828, July 2022, doi: 10.29137/umagd.1096103.

ISNAD

Yağmur, Selçuk - Pul, Muharrem. “Al 6061 B4C GNP Hibrit Kompozitin İşlenmesinde Takım Aşınma Davranışlarının İncelenmesi”. International Journal of Engineering Research and Development 14/2 (July 1, 2022): 816-828. https://doi.org/10.29137/umagd.1096103.

JAMA

1.Yağmur S, Pul M. Al 6061/B4C/GNP Hibrit Kompozitin İşlenmesinde Takım Aşınma Davranışlarının İncelenmesi. IJERAD. 2022;14:816–828.

MLA

Yağmur, Selçuk, and Muharrem Pul. “Al 6061 B4C GNP Hibrit Kompozitin İşlenmesinde Takım Aşınma Davranışlarının İncelenmesi”. International Journal of Engineering Research and Development, vol. 14, no. 2, July 2022, pp. 816-28, doi:10.29137/umagd.1096103.

Vancouver

1.Selçuk Yağmur, Muharrem Pul. Al 6061/B4C/GNP Hibrit Kompozitin İşlenmesinde Takım Aşınma Davranışlarının İncelenmesi. IJERAD. 2022 Jul. 1;14(2):816-28. doi:10.29137/umagd.1096103

Cited By

Toz Metalurjisi Yöntemiyle Üretilmiş 6061 Al Matrisli B4C Takviyeli Kompozit Malzemelerin Radyasyon Absorbsiyon Özelliklerinin İncelenmesi

Teknik Bilimler Dergisi

https://doi.org/10.35354/tbed.1260061

AISI 1050 çeliğinin tornalanmasında minimum miktarda yağlamanın (MMY) kesme kuvvetleri ve yüzey pürüzlüğü üzerindeki etkisinin araştırılması

Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji

https://doi.org/10.29109/gujsc.1378275

Kırıkkale University, Faculty of Engineering and Natural Science, 71450 Yahşihan / Kırıkkale, Türkiye.

ijerad@kku.edu.tr