Sert Eloksal ve Ni-B Kaplama İşlemi Uygulanmış Al7Si Alaşımının Aşınma Özellikleri ve ZrN Kaplanmış Karbür Takımlarla Frezeleme Performansının İncelenmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında, imalat sanayisinde yaygın olarak kullanılan Al7Si alaşımının farklı yüzey işlemleri ile aşınma dayanımının arttırılması ve söz konusu alaşımın talaşlı imalatta verimli/ekonomik bir şekilde işlenebilmesi için etkili bir kesici takım kaplaması önerilmesi amaçlanmıştır. Bu doğrultuda döküm Al7Si alaşımı numunelere çökelme sertleşmesi ısıl işlemi, Sert Eloksal ve Ni-B kaplama işlemleri uygulanmıştır. Uygulanan yüzey işlemleri sonrası numunelerin yapısal, mekanik ve tribolojik özellikleri karakterize edilmiştir. Ayrıca Al7Si alaşımının, kaplanmamış ve ZrN ile kaplanmış karbür parmak frezelerle talaşlı imalat performansı araştırılmıştır. Takımların gerçek çalışma performanslarının belirlenmesi için gerçekleştirilen frezeleme işlemlerinde, geleneksel yöntemlerde kullanılan takım yolları yerine son dönemde yaygınlaşan akıllı imalat (intelligent machining) olarak adlandırılan SolidCAM i-machining modülü kullanılmıştır. Alaşıma uygulanan çökelme sertleşmesi ısıl işlemi, Sert Eloksal ve Ni-B kaplama işlemi sonrası aşınma hacimleri büyük oranda azalmıştır. En düşük aşınma hacmi, aynı zamanda en düşük sürtünme katsayısının elde edildiği Ni-B kaplı Al7Si alaşımı için elde edilmiştir. Talaşlı imalat çalışmaları sonrası ZrN kaplamanın WC takım üzerinde oluşan aşınmayı yaklaşık 4 kat azalttığı ve kaplanmamış takıma oranla iş parçası yüzey kalitesini artırdığı tespit edilmiştir.

In this thesis, it is aimed to increase the wear resistance of Al7Si alloy, which is widely used in the manufacturing industry, with different surface treatments and to propose an effective cutting tool coating in order to machining process efficiently/economically. Accordingly, precipitation hardening heat treatment, Hard Anodizing and Ni-B coating processes were applied to cast Al7Si alloy samples. The structural, mechanical and tribological properties of the samples were characterized after the surface treatments. In addition, the machining performance of Al7Si alloy with uncoated and ZrN coated carbide end mills was investigated. The milling processes was performed to determine the actual working performance of the tools. SolidCAM i-machining module, which has become widespread recently, was used as intelligent machining instead of the tool paths used in traditional methods. After the precipitation hardening heat treatment, Hard Anodizing and Ni-B coating process applied to the alloy, the wear volumes were greatly reduced. The lowest wear volume was obtained for the Ni-B coated Al7Si alloy, which also achieved the lowest coefficient of friction. After machining studies, it was determined that the ZrN coating reduced the wear on the WC tool approximately 4 times and increased the workpiece surface quality compared to the uncoated tool.