Journals / Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji / 2019 / Cilt: 7 - Sayı: 1
Investigation of Design, Manufacturing and Performance of Light Metal Matrix Composite Material Production System
- Pages
- 63–79
- DOI
- —
Abstract
n this study, a production unit for light metal based particle reinforced composite material with stir casting technique was designed, manufactured and experiments related to performance have been carried out. In production system design, it is aimed to provide ease of use and ergonomics of usage compared to similar ones. In line with this objective, the size and location of the melting furnace and the mixing system were determined, a compact design of the reinforcing element with mechanical and electrical components related to the movement of the melting pot in / out of the furnace. In the performance tests of the unit, the characteristics of melting the matrix material and obtaining homogeneous particle distribution in the production of composite material were investigated. For this purpose; one unreinforced AA 6060 aluminum alloy material and SiC particle reinforced AA 6060 matrix two composites were manufactured. Average particle size 200 mesh SiC particles were used in the production of composites. The volume of SiC reinforcing ratio of the manufactured composites is 7% and 10%. Microstructure, density and hardness properties of the produced samples were investigated in the direction of the unit's performance tests. According to the microstructure analysis, it has been observed that composite with metal matrix is homogeneous in part. According to the hardness analysis, it has been identified that metal matrix composite containing 10% SiC has the highest hardness. As a result of the density measurement, as the volume of the reinforcement ratio in the metal matrix composite with SiC reinforcement increases, the density and porosity of the material increases.
Özet
Bu çalışmada, ergimiş metal karıştırma tekniği ile hafif metal matrisli parçacık takviyeli kompozit malzeme üretimine yönelik bir üretim sistemi tasarlanmış, imal edilmiş ve başarımı ile ilgili deneyler gerçekleştirilmiştir. Üretim sistemi tasarımında, benzerlerine kıyasla kullanım kolaylığı ve kullanım ergonomisinin sağlanması amaçlanmıştır. Bu hedef doğrultusunda ergitme fırını ile karıştırma sistemi ebat ve konumu belirlenmiş, takviye elemanı ilave etme yeri ile ergitme potasının fırın içine/dışına hareketleri ile ilgili mekanik-elektrik bileşenlerden oluşan kompakt bir tasarım gerçekleştirilmiş ve üretilmiştir. Üretim sisteminin başarım testlerinde, matris malzemesini ergitme kabiliyeti ve kompozit malzeme üretiminde homojen parçacık dağılımının elde edilmesiyle ilgili bazı karakteristik özellikleri incelenmiştir. Bu amaçla; bir adet takviyesiz AA 6060 alüminyum alaşım malzemesi ve AA 6060/SiC parçacık takviyeli iki adet kompozit üretilmiştir. Kompozitlerin imalinde ortalama tane boyutu 200 mesh SiC parçacıkları kullanılmıştır. Takviye oranı ise hacimce %7 ve %10’dur. Üretim sisteminin başarım testleri doğrultusunda, üretilen numunelerin mikroyapı, yoğunluk ve sertlik özellikleri incelenmiştir. Mikroyapı incelemelerinde kompozit numunelerde takviye elemanının kısmen homojen dağılım sergilediği görülmüştür. Yapılan sertlik ölçümleri hacimce %10 SiC içeren metal matrisli kompozitin en yüksek sertliğe sahip olduğunu göstermiştir. Yoğunluk ölçümleri, SiC takviyeli kompozitin takviye hacim oranı arttıkça, yoğunluğunun ve gözenek miktarının arttığını göstermiştir.