Year 2020, Volume 12 , Issue 2, Pages 618 - 623 2020-06-30

Comparison of the Cutting Performance of Uncoated and CVD-TiCN Coated Inserts in Machining of Al-25Zn-3Cu-3Si Alloy
Al-25Zn-3Cu-3Si Alaşımının İşlenmesinde Kaplamasız ve CVD-TiCN Kaplamalı Kesici Uçların Kesme Performansının Karşılaştırılması

Şenol BAYRAKTAR [1] , Çiğdem ÇAMKERTEN [2]


In this study, Al-25Zn-3Cu-3Si alloy was produced in medium frequency induction melting furnace using the gravity casting method. Turning tests were carried out with uncoated and CVD-TiCN coated carbide inserts using 450 m/min cutting speed, 0.05 mm/rev feed rate and 1.5 mm depth of cut parameters. While Kistler 9273 dynamometer was used for cutting force measurement, Mahr Perthometer tracer-tip device was used for surface roughness measurement. As a result of cutting experiments, it was determined that uncoated inserts provide lower cutting force and surface roughness. It was observed that a built-up edge (BUE) was formed on the CVD-TiCN coated insert while a built-up layer (BUL) layer was formed on the uncoated insert. Brittle chips were formed during the machining of the alloy with both inserts. However, it was found that the chip form was longer and curved using uncoated insert. The experimental results are explained based on the fact that the uncoated insert has a bigger rake angle than the CVD-TiCN coated insert.
Bu çalışmada, bir adet Al-25Zn-3Cu-3Si alaşımı orta frekanslı indüksiyon ergitme ocağında kokil kalıba döküm yöntemi ile üretildi. Alaşımın tornalama işleminde işlenebilirliğinin incelenmesi için kaplamasız ve CVD-TiCN kaplamalı karbür kesici uçlar, 450 m/dak kesme hızı, 0,05 mm/dev ilerleme ve 1,5 mm sabit kesme derinliği kullanıldı. Kistler 9273 dinamometre ile kesme kuvveti ve Mahr Perthometer izleyici uçlu cihaz ile yüzey pürüzlülükleri ölçüldü. Kesme deneyleri sonucunda, kaplamasız kesici uçlar ile daha düşük kesme kuvveti ve yüzey pürüzlülüğünün elde edildiği tespit edildi. CVD-TiCN kaplamalı kesici uçta yığıntı talaş oluşurken kaplamasız kesici uçta ise yığıntı katmanın oluştuğu gözlenmiştir. Her iki kesici uç ile alaşımın işlenmesi esnasında kırılgan talaş oluşmuştur. Ancak, kaplamasız kesici uç ile oluşan talaş formunun daha uzun ve kıvrımlı olduğu tespit edilmiştir. Elde edilen deneysel sonuçlar, kaplamasız kesicinin daha büyük talaş açısına sahip olmasına dayandırılarak açıklanmıştır.
  • Aydın, B., Özçatalbaş, Y. (2003). AA2014 (T6) Alaşımının İşlenebilirlik Özelliklerine Kesici Takım Geometrisinin Etkisi. Makina Tasarım ve İmalat Dergisi, 5(2), 89-95.
  • Bayraktar, Ş., Çamkerten, Ç., Salihoğlu, N. (2020). Bakır ve Silisyum İlavelerinin Al-25Zn Alaşımının CVD Al2O3 Kaplamalı Takımlarla Tornalanmasında İşlenebilirliğe Etkisinin İncelenmesi. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji, Kabul edilmiş makale.
  • Bayraktar, Ş., Hekimoğlu, A.P. (2020). Effect of Zinc Content and Cutting Tool Coating on the Machinability of the Al-(5–35) Zn Alloys. Metals and Materials International, 1-14. doi:10.1007/s12540-019-00582-y.
  • Bican, O., Savaşkan, T. (2014). A comparative Study of Lubricated Friction and Wear Behaviour of Al–25Zn–3Cu–3Si Bearing Alloy. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part J: Journal of Engineering Tribology, 228(8), 896-903. doi:10.1177/1350650114537473.
  • Ceretti, E., Fallböhmer, P., Wu, W.T., Altan, T. (1996). Application of 2D FEM to Chip Formation in Orthogonal Cutting. Journal of Materials Processing Technology, 59(1-2), 169-180. doi:10.1016/0924-0136(96)02296-0.
  • Dwivedi, D., Sharma, A., Rajan, T. (2008). Machining of LM13 and LM28 Cast Aluminium Alloys: Part I. Journal of Materials Processing Technology, 196(1), 197-204. doi:10.1016/j.jmatprotec.2007.05.032.
  • Hekimoğlu, A.P., Bayraktar, Ş., Turgut, Y. (2018). Kesme Hızı ve İlerlemenin Al-35Zn Alaşımının İşlenebilirliğine Etkisinin İncelenmesi. 2nd International Symposium on Innovative Approaches in Scientific Studies, 77-83, Samsun, Turkey.
  • Jeelani, S., Musial, M. (1986). Dependence of Fatigue Life on the Surface Integrity in the Machining of 2024-T351 Aluminum Alloy-Unlubricated Conditions. Journal of Materials Science, 21, 155-160. doi:10.1007/BF01144714.
  • Lo, S.P. (2000). An Analysis of Cutting Under Different Rake Angles Using the Finite Element Method. Journal of Materials Processing Technology, 105(1-2), 143-151. doi: 10.1016/S0924-0136(00)00650-6.
  • Nouari, M., List, G., Girot, F., Coupard, D. (2003). Experimental Analysis and Optimisation of Tool Wear in Dry Machining of Aluminium Alloys. Wear, 255(7-12), 1359-1368. doi: 10.1016/S0043-1648(03)00105-4.
  • Prasad, B.K., Patwardhan, A.K., Yegneswaran, A.H. (1997). Dry Sliding Wear Response of a Modified Zinc-Based Alloy. Materials Transactions, 38(3), 197-204. doi: 10.2320/matertrans1989.38.197.
  • Pul, M., Şeker, U. (2004). Metal Matrisli KompozitlerinTornalanmasında İlerleme Oranının Kesici Takım Aşınma Davranışlarına Etkisi. Politeknik Dergisi, 17(3), 99-106. doi: 2339/2014.17.399-106. Sadiq, T.O., Hameed, B.A., Idris, J., Olaoye, O., Nursyaza, S., Samsudin, Z.H., Hasnan, M.I. (2019). Effect of Different Machining Parameters on Surface Roughness of Aluminium Alloys Based on Si and Mg Content. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, 41(10), 1-11. doi: 10.1007/s40430-019-1948-8.
  • Sánchez, J.M., Rubio, E., Álvarez, M., Sebastián, M.A., Marcos, M. (2005). Microstructural Characterisation of Material Adhered Over Cutting Tool in the Dry Machining of Aerospace Aluminium Alloys. Journal of Materials Processing Technology, 164, 911-918. doi:10.1016/j.jmatprotec.2005.02.058.
  • Savaskan, T., Azaklı, Z. (2008). An Investigation of Lubricated Friction and Wear Properties of Zn–40Al–2Cu–2Si Alloy in Comparison with SAE 65 Bearing Bronze. Wear, 264(11-12), 920-928. doi:10.1016/j.wear.2007.06.008.
  • Savaşkan, T., Bican, O., Alemdağ, Y. (2009). Developing Aluminium–Zinc-Based a New Alloy for Tribological Applications. Journal of Materials Science, 44(8), 1969-1976. doi: 10.1007/s10853-009-3297-y.
  • Savaşkan, T., Bican, O. (2010). Dry Sliding Friction and Wear Properties of Al–25Zn–3Cu–3Si Alloy. Tribology International, 43(8), 1346-1352. doi: 10.1016/j.triboint.2010.01.001.
  • Savaşkan, T., Bican, O. (2010). Dry Sliding Friction and Wear Properties of Al–25Zn–3Cu-(0–5)Si Alloys in the As-Cast and Heat-Treated Conditions. Tribology letters, 40(3), 327-336. doi: 10.1007/s11249-010-9667-4.
  • Savaşkan, T., Hekimoğlu, A.P. (2016). Relationships Between Mechanical and Tribological Properties of Zn-15Al-Based Ternary and Quaternary Alloys. International Journal of Materials Research, 107(7), 646-652. doi: 10.3139/146.111390.
  • Savaşkan, T., Pürçek, G., Hekimoğlu, A.P. (2003). Effect of Copper Content on the Mechanical and Tribological Properties of ZnAl27-Based Alloys. Tribology Letters, 15(3), 257-263. doi:10.1023/A:1024817304351.
  • Sekmen, M., Günay, M., Şeker, U. (2015). Alüminyum Alaşımlarının İşlenmesinde Kesme Hızı ve Talaş Açısının Yüzey Pürüzlülüğü, Yığıntı Talaş ve Yığıntı Katmanı Oluşumu Üzerine Etkisi. Politeknik Dergisi, 18(3), 141-148. doi: 10.2339/2015.18.3141-148.
  • Tay, A.A.O., Lee, K.H. (1992). Calculation of Temperature Distributions in Machining Using a Hybrid Finite-Element-Boundary-Element Method. Journal of Materials Processing Technology, 29(1-3), 47-62. doi: 10.1016/0924-0136(92)90424-Q.
  • Trujillo, F.J., Sevilla, L., Marcos, M. (2014). Cutting Speed-Feed Coupled Experimental Model for Geometric Deviations in the Dry Turning of UNS A97075 Al-Zn Alloys. Advances in Mechanical Engineering, 6, 1-11. doi: 10.1155/2014/382435.
  • Yanda, H., Ghani, J.A., Haron, C.H.C. (2010). Effect of Rake Angle on Stress, Strain and Temperature on the Edge of Carbide Cutting Tool in Orthogonal Cutting Using FEM Simulation. Journal of Engineering and Technological Sciences, 42(2), 179-194. doi:10.5614/itbj.eng.sci.2010.42.2.6.
Primary Language tr
Subjects Engineering, Mechanical
Journal Section Articles
Authors

Orcid: 0000-0001-8226-0188
Author: Şenol BAYRAKTAR (Primary Author)
Institution: Recep Tayyip Erdogan University
Country: Turkey


Orcid: 0000-0003-4207-6954
Author: Çiğdem ÇAMKERTEN
Institution: RECEP TAYYİP ERDOĞAN ÜNİVERSİTESİ
Country: Turkey


Supporting Institution Tübitak-Bideb
Project Number 1919B011702369
Thanks Bu çalışma, “2209-A Üniversite Öğrencileri Araştırma Projeleri Destekleme Programı” kapsamında 1919B011702369 numaralı proje ile TÜBİTAK tarafından desteklenmiştir.
Dates

Publication Date : June 30, 2020

APA Bayraktar, Ş , Çamkerten, Ç . (2020). Al-25Zn-3Cu-3Si Alaşımının İşlenmesinde Kaplamasız ve CVD-TiCN Kaplamalı Kesici Uçların Kesme Performansının Karşılaştırılması . International Journal of Engineering Research and Development , 12 (2) , 618-623 . DOI: 10.29137/umagd.705125