Alüminyum al-6082 alaşımının ultrasonik ezerek parlatılması ve yüzey bütünlüğü analizi
Ultrasonic assisted roller burnishing of aluminum al-6082 alloy and surface integrity analysis
- Tez No: 985529
- Danışmanlar: PROF. DR. ALPER UYSAL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Endüstriyel sürdürülebilirlik, Yüzey pürüzlülüğü, Çevresel sürdürülebilirlik, Industrial sustainability, Surface roughness, Sustainable environment
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: İmal Usulleri Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Alüminyum malzemeler genel olarak hafif, dayanıklı, kolay şekillendirilebilir, korozyona karşı dirençli olmaları yanı sıra yüksek ısı ve elektrik iletimi özellikleri ile bilinmektedir. Ayrıca manyetik olmamalarından ötürü günümüzde havacılık, uzay, otomotiv, elektronik ve savunma sanayi alanında teknolojik cihaz üretimi ve geliştirilmesi aşamasında tercih edilmektedir. 6000 serisi alüminyum alaşımlarının özellikleri alüminyum malzemelerin genel özellikleri ile örtüşmekte olup Al-6082- T6 alaşımı mekanik özellikleri, ekstrüzyon ve kaynaklanabilirlik gibi bazı üstün nitelikleri ile öne çıkmaktadır. Plastik şekil verme operasyonlarının bir alt işlemi olarak bilinen ezerek parlatma uygulaması geçmişten günümüze farklı koşullar ve teknolojik imkanlar doğrultusunda gelişmiş olup sürdürülebilirlik temelli çalışmalarda da araştırma konusu olmaya devam etmektedir. Ezerek parlatma operasyonu diğer yüzey iyileştirme yöntemlerinde olduğu gibi malzeme üzerinden talaş kaldırarak gerçekleşmediğinden ötürü malzeme kütlesinin korunumu, daha iyi yüzey sonuçları ve daha iyi mekanik özellikler elde edilebilmesi bakımından avantajlı olduğu söylenebilir. Talaşlı imalatta operasyon bakımından bir son adım olarak değerlendirecek olursak soğutma ve yağlama şartları ile ezerek parlatma gibi çeşitli yüzey iyileştirme yöntem ve teknolojilerinin avantajlı yönlerinin bir arada uygulanması hibrit imalat için olumlu bir örnek teşkil etmektedir. Bu çalışmada Al-6082 alüminyum alaşımının kuru, Ranque-Hilsch vorteks tüple (RHVT) soğuk hava uygulaması, ticari bitkisel kesme yağı kullanılan minimum miktarda yağlama (MMY) ve çok duvarlı karbon nanotüp katkılı ticari bitkisel kesme yağı kullanılan minimum miktarda yağlama (MWCNT-NMMY) koşulları altında geleneksel ve ultrasonik titreşim destekli yöntemler ile ezerek parlatma deneyleri yapılmıştır. Ezerek parlatma deneyleri sabit parlatma hızı (455 dev/dak), sabit ilerleme (0,05 mm/dev) ve üç farklı ezme derinliği (0,05 mm, 0,1 mm ve 0,15 mm) değerleri ile gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmanın özgün değeri literatürden farklı olarak, uluslararası düzeyde şu ana kadar araştırılmayan hibrit olarak ultrasonik titreşim destekli ezerek parlatma prosesinde MWCNT-NMMY ve RHVT ezerek parlatma koşullarının kullanılmasının, işleme performansı açısından parlatma kuvveti ve tüketilen enerjiye etkisi, yüzey bütünlüğü açısından ise yüzey pürüzlülüğü, mikrosertlik ve mikroyapıya etkisi incelenmiştir. İşleme performansı genetik algoritma yöntemi kullanılarak optimize edilmiştir. Deneysel çalışmalar sonucunda, aynı koşullar altında geleneksel ve ultrasonik titreşim uygulaması fark etmeksizin sırası ile kuru, RHVT, MMY ve MWCNT- NMMY koşulları altında yüzey pürüzlülük değerleri giderek iyileşme göstermiştir. Tüm koşul ve parametrelere ek olarak ezme derinliğinin artırılmasıyla parlatma kuvvetleri ve harcanan enerji miktarları artış göstermiş olup yüzey pürüzlülük değerleri daha da iyileşerek sonuç vermiştir. En yüksek enerji tüketimi geleneksel RHVT soğuk hava uygulaması sırasında elde edilmiştir. Hem geleneksel hem de ultrasonik destekli ezerek parlatma işlemlerinde en düşük enerji tüketimi NMMY uygulaması altında gözlenmiştir. Ezme miktarı artışı ile yüzey sertliğinin de yükseliş göstermesi kuvvetlerde de artışa sebebiyet vermiştir. Buna rağmen ultrasonik titreşim destekli ezme operasyonu esnasında MWCNT-NMMY uygulaması etkin soğutma yağlama özellikleri ile kuvvet artışını azaltmıştır. Yağlama koşulları dikkate alındığında en iyi sonuçlar MWCNT-NMMY kullanılan deneyler ile elde edilebilmiştir. Ardından sırası ile bitkisel yağ bazlı minimum miktarda yağlama (MMY), soğuk hava (RHVT) uygulaması ve kuru koşullar takip etmiştir. Yapılan optimizasyon sonucunda en iyi şart ezme derinliği 0,15 mm iken MWCNT-NMMY koşulu altında ultrasonik titreşim destekli uygulama ile elde edilmiştir. Sonuç olarak, yüksek ezme derinliğinde MWCNT-NMMY nanoakışkan ile ultrasonik titreşim destekli ezerek parlatma uygulaması, en iyi yüzey pürüzlülüğü, en düşük parlatma kuvveti, en düşük enerji tüketimi, iyileştirilmiş malzeme yüzeyi ve olumlu sürdürülebilirlik verileri oluşturduğundan optimum yöntem konumuna gelmiştir.
Özet (Çeviri)
Aluminum materials are generally known for their lightweight, durability, easy formability, corrosion resistance, and high thermal and electricity conductivity. Furthermore, due to their non-magnetic properties, they are currently preferred in the production and development of technological devices in aviation, aerospace, automotive, electronics, and defense industries. The properties of 6000 aluminum alloys overlap with the general properties of aluminum materials, and the Al-6082- T6 alloy stands out with some superior qualities such as mechanical properties, extrusion and weldability. The roller burnishing application, a sub-process of plastic forming operations, has evolved over time, driven by diverse conditions and technological opportunities, and continues to be a research issue in sustainability- based studies. Since the roller burnishing operation doesn't involve chip removal, unlike other surface improvement methods, it offers advantages in terms of preserving the material mass, achieving better surface finishes, and achieving better mechanical properties. If we consider it as a final step in machining operations, the combined application of the advantageous aspects of various surface improvement methods and technologies, such as cooling and lubrication conditions and roller burnishing, constitutes a positive example for hybrid manufacturing. In this study, roller burnishing experiments were carried out on Al-6082 aluminum alloy using conventional and ultrasonic vibration assisted methods under dry, Ranque-Hilsch vortex tube (RHVT) cold air application, minimum quantity lubrication (MMY) using commercial vegetable cutting oil, and minimum quantity lubrication using commercial multi-walled carbon nanotube-added vegetable cutting oil (MWCNT-NMMY). Roller burnishing experiments were conducted with constant burnishing speed (455 rpm), constant feed (0.05 mm/rev), and three different roller depths (0.05 mm, 0.1 mm, and 0.15 mm). The novelty of this study, unlike the literature, is that it examines the effects of MWCNT-NMMY and RHVT roller burnishing conditions on burnishing force and energy consumption in terms of machining performance, and on surface roughness, microhardness, and microstructure in terms of surface integrity in a hybrid ultrasonic vibration-assisted roller burnishing process that has not yet been investigated at the international level. Additionally, burnishing performance was optimized using a genetic algorithm method. Experimental studies revealed that, under the same conditions, surface roughness values showed gradual improvement under dry, RHVT, MMY, and MWCNT- NMMY conditions, respectively, regardless of whether the application of conventional or ultrasonic vibration was used. In addition to all conditions and parameters, increasing roller depth increased the burnishing forces and energy consumption, resulting in further improvements in surface roughness. The highest energy consumption was achieved during conventional RHVT cold air application. The lowest energy consumption was observed under NMMY application in both conventional and ultrasonic vibration-assisted roller burnishing processes. The increase in surface hardness with the increase in burnishing amount also led to an increase in forces. However, during the ultrasonic vibration-assisted burnishing, the application of MWCNT-NMMY reduced the force increase due to its effective cooling and lubrication properties. Considering the lubrication conditions, the best results were obtained in experiments using MWCNT-NMMY. This was followed by vegetable oil-based minimum quantity lubrication (MMY), cold air (RHVT), and dry conditions, respectively. As a result of the optimization, the best condition was achieved with ultrasonic vibration-assisted roller burnishing under the MWCNT-NMMY condition at a roller depth of 0.15 mm. As a result, ultrasonic vibration-assisted roller burnishing with MWCNT-NMMY nanofluid at high roller depth has become the optimum method as it produces the best surface roughness, lowest burnishing force, lowest energy consumption, improved material surface, and positive sustainability data.
Benzer Tezler
- Al-6082 alaşımının mikro ark oksidasyonunda elektrolit katkısı olarak karbon nanotüpün etkileri
The effects of carbon nanotube as electrolyte additive in micro arc oxidation of 6082 aluminum alloy
YAKUP YÜREKTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT BAYDOĞAN
- AA 6082 T6 alaşımının farklı kaplamalı matkaplarla delinmesinde kesme performansının deneysel ve istatiksel araştırılması
The experimental and statistical investigation of cutting performance in drilling of AA 6082-T6 alloy using different coated drills
İBRAHİM TURAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Mühendislik BilimleriKarabük Üniversitesiİmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİL DEMİR
DOÇ. DR. BARIŞ ÖZLÜ
- Ekstrüzyon parametrelerinin, Mn'ın ve suni yaşlandırmanın AA6082 alaşımlı profillerin mekanik özelliklerine etkileri
Effect of extrusion parameters, Mn and artificial aging parameters on the mechanical properties of AA6082 alloy
ENDAM TUNCER
Yüksek Lisans
Türkçe
2004
Metalurji MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Y.DOÇ.DR. NİL TOPLAN
- Zirkonyum ile modifiye edilmiş EN AW 6082 alüminyum alaşımının çökelme ve yeniden kristallenme kinetiklerinin incelenmesi
Investigation of the precipitation and recrystallization kinetics of zirconium modified EN AW 6082 aluminum alloy
FULYA KAHRIMAN
Doktora
Türkçe
2018
Metalurji MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUZAFFER ZEREN
- 6082 alüminyum alaşımının şekillendirme sınır diyagramının deneysel ve nümerik incelenmesi
Investigation of forming limit diagram of 6082 aluminum alloy by experimental and numeric methods
HALİT İLHAN SÜRÜCÜ
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Makine MühendisliğiNiğde Ömer Halisdemir ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SERKAN TOROS