Drilling of hybrid reinforced magnesium matrix composites

Bu tez çalışmasında, magnezyum matrisli, karbür ve nanografen katkılı/katkısız metal hibrit (Mg-MMCs) kompozit malzemelerin farklı işleme parametreleri ve matkap uçları kullanılarak delme ile işlemelerinin deneysel, istatiksel ve Taguchi metodu ile incelenmeleri detaylı olarak gerçekleştirilmiştir. Bu tez çalışmasının motivasyonu; çeşitli endüstriyel uygulamalarda minyaturize edilmiş yapı bileşenlerine olan talebin büyük bir hızla artarak büyümesidir. Mg-MMC'ler yüksek sürünme direnci, yüksek aşınma direnci yüksek dayanım düşük ağırlıkları sebebiyle mükemmelliğe aday bir malzemedir. Bu tezdeki araştırmaya esas incelenen malzeme grup ve kombinasyonu; nanografen katkısı (GNPs) ve mikro-boyutlu silikon karbür (SiC) partiküllerinden oluşmaktadır. Delme işlenebilirlik deney numuneleri Mg-MCs; (Mg/0.25GNPs) ve hibrid Mg-MCs (Mg/10SiC/0.25GNPs) olmak üzere iki grup olarak klasik toz metalürjisi (T/M) yöntemi ile üretilmiştir. Mikroyapı, kesme parametreleri, kesme kuvvetleri, tork, işlenmiş yüzey topografyası, deleminasyon, kesme takımı hasarları ve aşınma mekanizmaları; işlenebilirliğini tam olarak anlaşılması ve arzu edilyen olumsuz etkilerin minimize edilmesi için gruplandı ve optimizasyon yapıldı. Taguchi yaklaşımı ve regresyon analizi, kompozit/hibrid kompozit malzemelerin işlenebilirliğinin anlaşılması için uygulandı. Deneysel çalışmalar (delme işleme) kaplamasız PVD (TiN) ve CVD (AlTiN) nitrür kaplamalı matkap uçlarıve üç farklı kesme kesme hızı ( 30, 40 and 50 m/dk), yanında üç farklı ilerleme hızı (0.10, 0.15 ve 0.20 mm/dev) ve kuru işleme şartlarında yapılmıştır.Varyans analizleri ANOVA yöntemi ile kesme parametreleri çıktılarının kesme kuvvetleri, yüzey prüzlülüğü ve deleminasyon üzerindeki etkisinin belirlenmesi için kullanıldı. SiCP ve GNP' nin Mg metal matris içerisinde homojen dağılımlı gösterdiği tespit edildi ve metalurjik yapı makro hatalar içermiyordu. Deneysel çalışmalar, kesme kuvvetleri, tork, yüzey pürüzlülüğü ve deleminasyon oluşumu üzerinde ilerleme hızı, kesme hızı ve düşürülmüş ilerleme hızı ile yüksek kesme hızına tam bağlı olarak Mg-MMC'ler tercih edilebilir bir pozisyondaydı. Kuatratik regrasyon analiz modelinden türetilerek açıklanan değerler ve deneysel ölçülen değerler birbirleri ile yüksek bir uyum göterdi. Sonuç olarak literatürde geniş ve detaylı olarak yer almayan Mg-MMC'lerinişlenebilirliği teorik ve deneysel olarak ortaya konularak alanda literatüre önemli bir katkı sağlanmıştır. In this thesis research, a systematic drilling experimental study has been accomplished, with the aim of achieve an extra inclusive realization of the merits of Mg-MMCs machining aspects. This thesis research was motivated by growing demands of miniaturized components in various industrial applications. Mg-MMCs turn into one of the best alternatives because of its lightweight, strength, and elevated creep and wear resistance. The material system examined in this thesis research is Mg-MMCs which has been reinforced with nano-sized of the graphene nanoplatelets (GNPs) and micro-sized of the silicon carbide (SiC) particles. The machinability of two categories of Mg-MCs; (Mg/0.25wt%GNPs) and the hybrid Mg-MCs (Mg/10wt%SiC/0.25wt%GNPs) which are fabricated via the powder metallurgy procedure were investigated during dry drilling process. The microstructure, the cutting parameters influence, cutting forces, torque, machined surface topography, delamination, cutting tool failure and wear mechanisms were grouped and optimized for fully realization of the process mechanisms and to eliminate the undesirable effects.The Taguchi approach and regression analysis were applied with the aim of evaluate the machinability of the composite materials. The experiments were done with the uncoated, PVD (TiN) and the CVD (AlTiN) coated carbide bits at three different cutting speeds namely :( 30, 40 and 50 m/min), along with three different feed rates namely: (0.10, 0.15 and 0.20 mm/rev) under dry-machining conditions. The analysis of the variance (ANOVA) was utilized to assert the outcome of the process parameters on the torque, thrust force, surface roughness and delamination factor. The homogenous distribution of SiCP and GNPs into the Mg matrix was confirmed and the microstructure was free of macro defects. The experimental outcome point out that the thrust force, torque, surface roughness and the delamination formation were extremely reliant on the feed rate and cutting speed; and the higher cutting speed combine with lower feed rate was preferable in the drilling of Mg-MMCs. The predicted values derivate through the utilization of quadratic regression models and the measured values were very close to each other. 202