The Optimization of Drilling Parameters for Hole Diameter Dimensional Accuracy and Minimum Roundness Error in the Drilling of Al/10B4C/3Gr Hybrid Composites with the Cryogenically Treated HSS Drills


MOTORCU A. R. , EKİCİ E.

8. International Advanced Technologies Symposium (IATS 2017), Elazığ, Turkey, 19 - 22 October 2017, vol.1, no.1, pp.624-631

  • Publication Type: Conference Paper / Full Text
  • Volume: 1
  • City: Elazığ
  • Country: Turkey
  • Page Numbers: pp.624-631

Abstract

Hybrid metal matrix composites have attracted the attention of the aerospace and automotive industry due to their excellent mechanical and physical properties, as well as their contribution to reducing the weight of the structural components and energy need for drive. Secondary processes are required to produce the components to be produced from the composite metal matrix composite to the desired dimensional tolerance. Drilling is one of these secondary processes. The reinforcement elements in the composite material increase tool wear and machining costs. In addition to reducing tool wear, cryogenic machining also has implications for dimensional accuracy and surface quality of the machined parts. In this study, the main effects, % additions and optimum values ??of drilling parameters on hole diameter dimensional accuracy and minimum roundness error were determined by using Taguchi Method, Variance Analysis and Gray Relational Analysis method in the drilling of Al/10B4C/3Gr with cryogenically treated HSS drills, respectively. Holes with the closest value to the nominal diameter and the least roundness error are obtained at V:26 m/min cutting speed and f:0.06 mm/rev feed rate in the drilling of Al/10B4C/3Gr composites with the cryogenically treated HSS drills. The most effective parameters on the dimensional accuracy were the cryogenic treatment applied to cutting tool, cutting speed, and feed rate, respectively, whereas the most effective parameters on the roundness error were the cutting speed, feed rate and cryogenic treatment applied to cutting tool, respectively.   

Karma metal matrisli kompozitler mükemmel mekanik ve fiziksel özelliklerinin yanısıra yapısal bileşenlerin ağırlığının ve tahrik için gerekli olan enerji ihtiyacının azaltılmasını sağladıklarından dolayı havacılık ve otomotiv endüstrisinin ilgisini çekmektedir. Karma metal matris kompozitten üretilecek bileşenlerin istenilen boyut toleransında üretilmesi için ikincil işlemlere ihtiyaç vardır. Delik delme bu ikincil işlemlerden biridir. Kompozit malzeme içerisindeki takviye elemanları takım aşınmasını ve işleme maliyetlerini arttırır. Kriyojenik işlemin takım aşınmasını azaltmasının yanı sıra dolaylı olarak işlenmiş parçaların boyutsal tamlığı ve yüzey kalitesi üzerine de etkileri vardır. Bu çalışmada, Al/10B4C/3Gr karma kompozitlerin kriyojenik işlem uygulanmış HSS matkaplarla delinmesinde, delik çapı boyutsal tamlığı ve minimum dairesellik hatası üzerinde delme parametrelerinin ana etkileri, % katkıları ve optimum değerleri Taguchi Yöntemi, Varyans Analizi ve Gri İlişkisel Analiz Yöntemi birlikte kullanılarak belirlenmiştir. Al/10B4C/3Gr karma kompozitlerin kriyojenik işlem görmüş HSS matkaplarla V=26 m/dak kesme hızı ve f=0.06 mm/dev ilerleme miktarı ile delinmesinde nominal çapa en yakın ve dairesellik hatası en az olan delikler elde edilmiştir. Boyutsal tamlık üzerinde en etkili parametreler sırasıyla kesici takıma uygulanan kriyojenik işlem, kesme hızı ve ilerleme miktarı olmuş iken dairesellik hatası üzerinde en etkili parametreler sırasıyla kesme hızı, ilerleme miktarı ve kesici takıma uygulanan kriyojenik işlem olmuştur.