MEKANK ZELLK VE KESME GEOMETRSNN AA2014 ALAIMININ LENEBLME ZELLKLERNE ETKLER
 

ZET 
Bu almada, AA2014 alamna 160 C scaklkta 4, 12, ve 24 saat sreli yalandrma sl ilemleri uygulanmtr. Isl ilemler sonucu, sertlikleri 120-150 BSD ve ekme dayanmlar 505-541 N/mm2 arasnda deien numuneler elde edilmitir. Bu numuneler, farkl kesme hzlarnda ve deiik geometriye sahip iki ayrkesici ula ilenerek tala kk morfolojisi, yzey przll ve tala kaldrma kuvvetleri incelenmitir. Yksek sertlik ve ekme dayanmna sahip numunenin yksek kesme hzlarnda, byk tala al kesici ula ilenmesinin ynt tala (YT) oluumunu nledii, yzey przll ve tala kaldrma kuvvetlerini drd grlmtr. 

1. GRAl-Cu alamlarndan biri olan AA2014 alam, 
genellikle talal imalat yntemleriyle ekillendiril-Al-Cu alamlar, dier bir ok metal alamna gre mektedir. Tornalama ilemleri talal imalatn byk stn zellikleri sebebiyle gnmz endstrisinin bir ksmn iermektedir. deal talal ileme vazgeilmez malzemelerinden birisidir. Endstride zelliklerinin salanmasnda, malzemenin mekanik yaygn olarak kullanlmasnn nemli sebeplerinden zelliklerinin yannda kesme hz ve kesici u birisi, yalandrma (T6) sl ilemi uygulanabilmesidir geometrisi gibi ileme parametreleri etkili olmaktadr [1-5]. [6-8]. AA2014 alamnn ilenmesinde dk kesme 
hzlarnda oluan ynt tala (YT) yzey Yalandrma sl ileminin Al-Cu alamnn mekanik przllnn artmasna sebep olmaktadr [9,10]. zelliklerini gelitirmesinin yannda ilenebilirliine Artan kesme hzyla birlikte YT oluma eilimi de olumlu etkisi mevcuttur. T6 sl ilemi, bu alamn azalmakta ve ilenmiyzey kalitesi artmaktadr [11]. sertliini ve ekme dayanmn arttrmakla birlikte Ayn zamanda, dk kesme hzlarnda oluan YTnin yzey przllnn azalmasnda nemli bir etkiye etkin tala asn artrmas sebebiyle tala kaldrma sahiptir [6]. kuvvetlerinde azalma grlmektedir [12-16]. 
Y. zatalba ve B. Aydn Mekanik zellik ve Kesme Geometrisinin AA2014 Alamnn lenebilme zelliklerine Etkileri 
Kesici ucun geometrisi ise tala oluumu, yzey przll ve tala kaldrma kuvvetleri zerinde etkili olmaktadr. Kesici ucun pozitif tala asnn artmas takm/tala temas alann daraltmaktadr. Bu durum, takm/tala ara yzeyindeki srtnme kuvvetini azalttndan tala kaldrma kuvvetleri de dmektedir. Ayn zamanda, artan tala asyla dk kesme hzlarnda oluan YT boyutlar azalmakta ve yzey przll dmektedir [12]. Belirtilen literatr zetine ramen, sl ilemle deitirilen mekanik zellikler ve kesici takm geometrisinin bu alamn talal ileme zelliklerine etkileri konusunda ayrntl bir almaya rastlanmamtr. 
Sunulan almada, yalandrma sl ilemi ve takm geometrisinin, talal imalat endstrisinde yaygn kullanm alanna sahip AA2014 alamnn talalileme zelliklerine etkilerinin aratrlmasamalanmtr. 

2. MALZEME VE METOT 

2.1. Malzeme 
izelge 1de kimyasal bileimi verilen 50 mm apndaki deney malzemesi, ETAL 21 ingot malzemeden 450Cde yatay direkt ekstrzyon yoluyla retilen, T6 sl ilemine (zndrme, su verme ve yapay yalandrma) [4] tabi tutulmuAA2014 alamdr. 
izelge 1. Deney malzemesi kimyasal 
bileimi (arlka %) 
Si  Fe  Cu  Mn  Mg  Zn  Al  
0,693  0,521  4,21  0,574  0,379  0,184  Kalan  

Numuneler, maksimum 1400C scaklk kapasiteli,  3C lm hassasiyetindeki dey tp frnda, 505C scaklkta 2,5 saat zelti sl ilemine tabi tutulmu ve akabinde ~ 16C scaklndaki su verme ortamna drlerek ani soutulmutur. Su verilen numuneler daha sonra izelge 2de belirtilen artlarda 160C scaklkta 4, 12 ve 24 saat sreli yalandrma ilemine tabi tutulmutur. Farklsl ilem artlar iin ikier numune hazrlanarak bu numunelerden birisi mekanik zelliklerin belirlenmesinde, dieri ise talakk morfolojisi, yzey przll ve tala kaldrma kuvvetleri deneylerinde kullanlmtr. 
Sertlik deneyi, yzeyleri hassas ilenmi 10 mm kalnlndaki numuneler zerinde Brinell sertlik 
izelge 2. Isl ilem parametreleri 

Numune kodu  zndrme sresi (Saat)  Yalandrma scakl(C)  Yalandrma sresi (Saat)  
4SY  4  
12SY  2,5   160  12  
24SY  24  

lm cihazyla yaplmtr. Sertlik lm deneyinde 2,5 mm apnda bilye u ve 187,5 kg yk kullanlmtr. 
Sertlik deeri, numune zerinde d yzeyden merkeze doru yaplan 10 lmn ortalamasalnarak belirlenmitir. ekme deney numuneleri TSE 138 EN 10002-1 EK-C ye [17] gre ilk kesit alan100 mm2 lsnde hazrlanmtr. Her bir sl ilem durumu iin drt adet ekme numunesi, 10 ton kapasiteli ekme cihaznda 15 m/s ene hznda deneye tabi tutulmutur. 


2.2. lenebilirlik 
lenebilirlik deneylerinde, K10 kalitesinde iki farklgeometriye sahip mekanik skmal tip sert metal kesici u kullanlmtr. SEGN ve CCGT kesici u geometrilerinin her ikisi iinde yanama alar (75), u yaraplar (0,8 mm) ve kesici u malzemeleri aynolmakla birlikte yan boluk as, u as ve esas olarak tala alarnda belirgin bir farkllk mevcuttur. Bu sebeple, deney sonularnn tartlmasnda kesici ularn tala alarndaki farkllk gz nne alnmtr. lenebilirlik deneylerinde kullanlan kesme artlarve kesici u geometrisi izelge 3de verilmitir. Tala kaldrma deneyleri 7 kW gcndeki bir torna tezgahnda ilerleme hz(f) 0,24 mm/dev ve tala derinlii (a) 1,6 mm seilerek yaplmtr. 
izelge 3. Kesme geometrisi 
Kesici geometrisi  SEGN  CCGT  
Tala as (.)  6  30  
U as 90  100  
Yan boluk as 14  7  
Geriye tala as - 20  
Ayar as (Kr)  75  75  
U yar ap 0,8 mm  0,8 mm  
Kesici ISO kodu  SEGN 120308  CCGT 120408  
Kater ISO kodu  CSBPR 25x25 L12  SCRCR 25x25 L12  

ki farkl geometrideki kesici ula ilenen yzeylerin przll, yzey profilometresi ile ilerleme ynnde llmtr. Profilometre inesinin u yarap 5 m ve lme kuvveti 0,4 gf, ilerleme hz 0,5 mm/s, rnekleme uzunluu ise 0,8 mm dir. Belirtilen kesme parametreleri ve yedi farkl kesme hznda tornalama yaplrken kesme (Fc) ve ilerleme (Ff) kuvvetleri uzama lerli (strain-gauge) bir dinamometre ile llmtr. Kesici u geometrisi ve sl ilemlerin tala oluum mekanizmasna etkisini inceleyebilmek iin iki farkl kesme hznda ileme srasnda ani durdurma cihaz kullanlarak talakkleri hazrlanmtr. Tala kkleri metalografik muayene iin epoksi reineye gmlm ve 2,5 ml HNO3, 1 ml HCl, 1,5 ml HF ve 95 ml su ieren modife edilmi Keller reaktifi ile 60 - 90 s dalanarak optik mikroskopta incelenmitir. 
Gazi niv. Mh. Mim. Fak. Der. Cilt 21, No 1, 2006 



3. DENEY SONULARI VE TARTIMA 
3.1. Mekanik zellikler 
Mekanik zelliklerle ilgili deney sonular izelge 4de verilmitir. En yksek sertlik ve ekme dayanmdeerleri, 160C scaklkta 12 saat yalandrlan 12SY numunesinde elde edilmitir. 
izelge 4. Deney numunelerinin mekanik zellikleri 
Numune  kodu  Sertlik (BSD)  ekme  mukavemeti (N/mm2)  Kopma  uzamas (%)  
4SY  120  508  20  
12SY  150  541  12  
24SY  131  505  11  

Bu yalandrma sresinde elde edilen keltinin boyutlar ve dalmyla, en yksek mekanik zellik iin ideal kelti morfolojisine ulalddnlmektedir [1-3]. 4SY numunesinde kelti sertlemesi iin gerekli yalandrma sresinin ksa olmas sebebiyle (4 saat) sertlik ve ekme dayanmndaki artn yeterli miktarda olmadsylenebilir [3,13]. 24 saat sreyle yalandrlan 24SY numunesinde ise yalandrma sresinin fazla olmassebebiyle ar yalanma srecine girildii ve bu sebeple sertlik ve ekme dayanmnn 12SY numunesine gre daha dk olduu sylenebilir. 4SY numunesinde % uzama miktarnn dier numunelere gre byk olmas, kelmenin henz gereklememi olmasna ve dolaysyla Al matris ierisindeki Cunun ounlukla kat zelti halinde bulunmasna balanabilir [1-3]. 


3.2. Tala Kk Morfolojisi 
SEGN ve CCGT kesici ula 15 m/dak kesme hznda yaplan ilemede oluan tala kknn morfolojisini gsteren mikrograflar ekil 1 ve ekil 2de verilmitir. ekil 1de 4SY ve 12SY numunelerinin tala kk incelemelerinde srasyla yaklak 333 m ve 250 m yksekliklerinde (ekil 1ada h ile gsterilmitir) YT oluumu grlmektedir. 24SY numunesindeki tala kk incelemesinde ise daha kk boyutta ve kararsz YT oluumu grlmtr (ekil 1c). Yaklak 80 mye kadar byyen ve sonra takmn tala yzeyinden koparak talan akna katlan karasz YT oluumu, dier numunelere gre deforme olmu tala kalnlnn artmasna sebep olmutur. 
4SY numunesine gre sertlik ve ekme dayanmnda art salanan 12SY numunesinin YT boyutlarnda 4SY numunesine gre belirgin miktarda klme meydana gelmitir. Ayrca, 4SY numunesinde meydana gelen ar snekliin YT boyutlarnarttrd dnlebilir. 
CCGT kesici ula ilemede oluan YT boyutlar, SEGNde oluan YT boyutlarndan ok daha kktr (ekil 2). CCGT ula ilemede daha kk boyutlarda YT olumas, bu ucun tala asnn bykl 


ekil 1. 15 m/dak kesme hznda SEGN kesici ula ilemede oluan tala kk, a) 4SY, b) 12SY, c) 24SY 

ekil 2. 15 m/dak kesme hznda CCGT kesici ula ilemede oluan tala kk, a) 4SY, b) 12SY, c) 24SY 
Y. zatalba ve B. Aydn Mekanik zellik ve Kesme Geometrisinin AA2014 Alamnn lenebilme zelliklerine Etkileri 
nedeniyle ikincil deformasyon blgesinde takm/talatemas alannn daralmasna balanabilir. Dk kesme hzlarnda byk boyutlarda YTnin olumasise, kesme dzlemi asn (.) ve etkin tala asn (.) arttrmtr (ekil 1) [11,12]. Ancak, YTnin kesici takm kesme blgesinden uzaklatrarak kesici kenar gibi davranmas, ilenmi yzeyin deformasyon miktarn ve yzey hatalarn arttrmtr [15] (ekil 1a ve bde okla gsterildi). SEGN ve CCGT kesici ula 171 m/dak kesme hznda yaplan tornalama ileminde elde edilen tala kk morfolojilerine ait mikrograflar ekil 3 ve ekil 4de verilmitir. Bu kesme hznda her iki kesici ula yaplan ilemede de YT oluumu grlmemektedir. Ancak, CCGT kesici ucun tala asnn bykl nedeniyle deforme edilmi tala kalnlnda klme olmutur. Bu durum, byk tala al ula ileme srasndaki tala ylma faktrnn artmasna balanabilir.  


3.3. Yzey Przll 
Farkl srelerde yalandrma sl ilemi uygulanan numunelerin kesici u geometrisine ve kesme hzna bal yzey przllklerindeki deiim ekil 5de verilmitir. En byk yzey przll, 4SY numunesinin SEGN kesici ula dk kesme hzlarnda ilenmesi srasnda elde edilmitir (ekil 5a). 4SY numunesinin dier numunelere gre sertlik ve ekme mukavemetinin dk, snekliinin ise yksek olmas bu duruma sebep olarak gsterilebilir. Zira bu malzemede, dk kesme hzlarnda ana malzemeden daha sert ve byk boyutlarda oluan YTnin, kesici kenar gibi davranmas ve kesici kenarn alt ksmna doru byyerek ilenmi yzeyi dzensiz deforme etmesi yzey przllnn artmasna sebep olmutur [15,16]. Kesme hznn artmasyla birlikte YT oluumu nlenmi ve yzey przll Ra ~ 2,7 mye kadar dmtr. 24SY numunesinde ise dk kesme hzlarnda kk boyutlarda oluan kararsz YTnin ilerleyen kesme hzlarnda ortamdan kalkmas yzey przllnn bir miktar azalmasna sebep olmutur. SEGN kesici ula en dk yzey przll (Ra ~ 2,4 m) en yksek sertlik ve ekme dayanmndaki 12SY numunesinde elde edilmitir. 


Dk kesme hzlarnda byk boyutta YT olumasyzey przllnn artmasna sebep olmakla birlikte, artan kesme hz ve SEGN u ile minimum yzey przll elde edilmitir. CCGT kesici ula yaplan ilemede de numunelerin przllk sralamasnda belirgin deiiklik olmamtr. Ancak, CCGT kesici ula farkl kesme hzlarnda ileme srasnda oluan przllk deerleri arasndaki fark bymtr. Bu ula ilemede en dk yzey przll 12SY numunesinde Ra . 1,8 m olarak elde edilmitir. Bu durumda, 12SY numunesinin stn mekanik zelliklerinin yannda CCGT kesici ucun tala asnn bykl nedeniyle takm/talatemas alannn dar olmas ve tala ylma faktrndeki artn yzey przlln olumlu etkiledii grlmektedir. 


ekil 3. 171 m/dak kesme hznda SEGN kesici ula ilemede oluan tala kk, a) 4SY, b) 12SY, c) 24SY 

ekil 4. 171 m/dak kesme hznda CCGT kesici ula ilemede oluan tala kk, a) 4SY, b) 12SY, c) 24SY 
Gazi niv. Mh. Mim. Fak. Der. Cilt 21, No 1, 2006 


a)     b)ekil 5. Numunelerin yzey przllne kesici u geometrisi ve kesme hznn etkisi 

3.4. Tala Kaldrma Kuvvetleri 
Farkl srelerde yalandrlan numunelerin ilenmesi srasnda, kesici u geometrisine ve kesme hzna bal oluan tornalama kuvvetlerindeki deiim ekil 6 ve ekil 7de verilmitir. ekil 6ada SEGN kesici ula yaplan tala kaldrma ilemleri sonucunda oluan kesme kuvvetlerinin kesme hzna gre deiimleri grlmektedir. Yaklak 90 m/dak kesme hzna kadar her  numunenin kesme kuvvetlerinde belirgin dmevcuttur. Bu kesme hzna kadar oluan YT, kesme kuvvetinde azalmaya sebep olmutur.  
Takm/tala ara yzeyinde kararl YTnin varl, kesici takmn etkin tala asn arttrr. Artan talaas ise kesme dzlemi asn (.) arttrarak kesme dzlemi alan ve dolaysyla tala kaldrma kuvvetlerini drr [6,13,16]. Ayrca, takmn talayzeyinde YTnin varl takm/tala temas alann da ksaltmaktadr. Bu sebeple, azalan srtnme kuvvetleri de kesme ve ilerleme kuvvetlerinin azalmasna sebep olur [6,13]. 
SEGN ula 240 m/dak kesme hznda ileme srasnda oluan Fcnin deeri yaklak 355 Ndur ve bu hzda numunelerin mekanik zelliklerine bal Fcde belirgin deiiklik grlmemitir. Kesme hzyla birlikte malzemenin tala kaldrma blgesinde artan scaklk [7], tala kaldrma annda malzemenin akma dayanmn drr [7]. Bu sebeple yaklak 120 m/dak kesme hzndan sonra Fcde hzl bir dbelirlenmitir. 


(a)    (b) 
ekil 6. Numunelerin kesme kuvvetine kesici u geometrisi ve mekanik zelliklerin etkisi 
Y. zatalba ve B. Aydn Mekanik zellik ve Kesme Geometrisinin AA2014 Alamnn lenebilme zelliklerine Etkileri 
CCGT kesici uca ait kesme kuvvetlerinde ise YT etkisi belirgin deildir (ekil 6b). Ancak, bu kesici ula daha dk kesme kuvvetleri elde edilmitir. Nihai kesme hznda dk sertlik ve yksek sneklikdeki malzemede yksek Fc kuvvetleri olumasna ramen, malzemenin mekanik zelliklerinden daha ok kesici u geometrisinin Fcyi nemli derecede etkiledii grlmektedir. 
Farkl srelerde yalandrlm numunelerin deiik kesici ularla ilenmesi srasnda elde edilen ilerleme kuvveti-kesme hz ilikisi (ekil 7), kesme kuvvetleri-kesme hz ilikileri ile yakn benzerlik gstermektedir. zellikle SEGN kesici ula ileme srasnda 120 m/dak kesme hzna kadar 24SY numunesinde oluan YTnin, ilerleme kuvvetine etkisi aka grlmektedir (ekil 7a). Bu hza kadar btn numuneler iin varln srdren YTnin her iki tornalama kuvvetine de (Fc, Ff) etkisinin benzer olduu sylenebilir. CCGT kesici ula ileme srasnda ise (ekil 7b), SEGN uca gre ilerleme kuvvetlerinde belirgin avantalar salanmtr. Ancak en byk sertlik ve ekme dayanmna sahip 12SY numunesinde kesme hzna bal ilerleme kuvvetindeki azalma eilimi daha yavatr. Bu durum, orta kesme hz aralnda 12SY numunesi ile dier numunelerin ilerleme kuvvetleri arasndaki farkarttrmtr. Fc kuvvetine etkisinde olduu gibi, kesici takm geometrisinin Ff kuvvetine de etkisi byk olmutur. Numunelerin mekanik zelliklerinden daha ok kesme geometrisi ilerleme kuvvetini etkilemitir. Malzemenin artan sertlii ve ekme dayanmyla birlikte ksalan takm/tala temas uzunluu talakaldrma kuvvetlerini drmtr [7]. Ancak, aynzamanda bu mekanik zelliklerdeki art zgl kesme kuvvetini arttrdndan tala kaldrma kuvvetlerinin de artmasna sebep olur [7]. Bu durum ise, malzeme mekanik zellikleri ile tala kaldrma kuvvetleri arasndaki ilikiyi karmak hale getirmektedir [18]. 



4. SONU 
Bu almann amac gerei elde edilen sonular aadaki gibi zetlenebilir: 
1.	
AA2014 alamnn 160C scaklkta 12 saat yalandrlmas ile en yksek sertlik (150 BSD) ve ekme dayanm (541 N/mm2) elde edilmitir. 

2.	
Tala kk morfolojisi incelemelerinde her iki kesici ula (byk ve kk tala al) 171 m/dak kesme hznda yaplan ilemede YT olumadgrlmtr. Ancak dk kesme hzlarnda, yksek tala al kesici u geometrisinin YT oluumunu engelledii ve kk tala al takma gre daha kk boyutlu YT oluumunu saladbelirlenmitir. 

3.	
Minimum yzey przll, 12 saat yalandrma sl ilemi uygulanm numunenin byk tala alkesici ula ilenmesi srasnda olumutur. Byk tala asnn, numunelerin yzey przll zerinde mekanik zelliklerden daha etkili olduu grlmtr. 

4.	
Nihai kesme hzlarnda, genellikle en yksek sertlik ve ekme mukavemetindeki numunede minimum tornalama kuvvetleri elde edilirken, dk sertlik ve ar sneklie sahip malzemede en yksek tala kaldrma kuvvetleri meydana gelmitir. Ancak tornalama kuvvetlerinin drlmesinde tala asnn, malzemenin mekanik zelliklerinden ok daha etkili olduu ve byk tala al kesici ula ilemede minimum tornalama kuvvetlerinin olutuu grlmtr. 




TEEKKR 
Makalenin yazarlarndan Ar.Gr. Bayram 


(a)	    (b) 
ekil 7. Numunelerin ilerleme kuvvetine kesici u geometrisi ve mekanik zelliklerin etkisi 
Gazi niv. Mh. Mim. Fak. Der. Cilt 21, No 1, 2006 

AYDIN sevgi ve rahmetle anyor bu makaleyi kendisine atfediyorum. Yazar, 07/2001-04 proje kodu ile maddi destekte bulunan Gazi niversitesi Rektrlne teekkr eder.  





