TiB2/B4C karma parçacık takviyeli alüminyum kompozitlerin üretilmesi ve frezelemede işlenebilirliğinin araştırılması

Abstract

Bu çalışmada, üç farklı hacim oranında TiB2 ve B4C takviyeli alüminyum esaslı kompozitler toz metalürjisi yöntemiyle üretilmiştir. Eşit oranda kullanılan TiB2 ve B4C takviyelerinin toplam hacim oranları ise %6, 12 ve 18'dir. Tozlar hassas terazide tartıldıktan sonra 5 mm çapında zirkonya bilyeler kullanılarak 3 boyutlu karıştırıcıda 2 saat karıştırılmıştır. Sonrasında numunelere 400 MPa basınçta soğuk sıkıştırma ve ardından argon gazı ortamında 620 °C sıcaklıkta 45 dakika süreyle mikrodalgalı sinterleme uygulanmıştır. Üretilen kompozitlerin içyapıları ve makro sertlikleri incelendikten sonra bilgisayarlı sayısal denetimli freze tezgahında 0,10 ve 0,18 mm/diş ilerleme ve 150, 200 ve 250 m/dk kesme hızlarında TiAlN-TiN kaplamalı semente karbür uç kullanılarak işlenmiştir. Kullanılan kesici uçların yanal aşınmaları ve numunelerin yüzey pürüzlülükleri incelenerek kompozitlerin işlenebilirlikleri araştırılmıştır. Yapılan çalışma sonucunda, en yüksek takım ömrü hacimce %6 takviyeli numunede 0,18 mm/diş ilerleme ve 150 m/dk kesme hızında görülürken, en düşük yüzey pürüzlülüğü ise hacimce %18 takviyeli numunede 0,10 mm/diş ilerleme ve 250 m/dk kesme hızında gözlemlenmiştir. Üretilen kompozit numunelerde, takım ömrünün kesme hızı ve takviye oranı ile ters orantılı iken ilerleme ile doğru orantılı olarak değiştiği belirlenmiştir. Ayrıca, kesme hızı ve takviye oranı artarken yüzey pürüzlülüğünün azaldığı ve ilerleme arttıkça ise yüzey pürüzlülüğünün arttığı tespit edilmiştir.In this study, aluminum-based composites reinforced with TiB2 and B4C in three different volume ratios were produced by the powder metallurgy method. The total volume ratios of TiB2 and B4C reinforcements, which are used in equal proportions, are 6, 12 and 18%. After weighing the powders on a precision scale, they were mixed for 2 hours in a 3D mixer using 5 mm diameter zirconia balls. Afterward, the cold compression at 400 MPa pressure and then microwave sintering at 620 °C for 45 minutes in an argon gas environment were applied to the samples. After examining the microstructures and measuring the macro hardness of the produced composites, the composites were machined using TiAlN-TiN coated cemented carbide inserts at 0.10 and 0.18 mm/tooth feed and 150, 200 and 250 m/min cutting speeds on a computer numerical control milling machine. The machinability of the composites was investigated by examining the flank wear of the used cutting tips and the surface roughness of the samples. As a result of the study, the highest tool life was observed at 0.18 mm/tooth feed and 150 m/min cutting speed for the 6 vol% reinforced sample, while the lowest surface roughness was observed at 0.10 mm/tooth feed and 250 m/min cutting speed for the 18 vol% reinforced sample. In the composite samples produced, it was determined that the tool life was inversely proportional to the cutting speed and reinforcement ratio, while it was directly proportional to the feed. In addition, the surface roughness decreased as the cutting speed and reinforcement ratio increased, and the surface roughness increased as the feed increased.