Machinability of aluminum 7075 alloys

Tahmasebi Kanjour, Seyed Mohammad Ali (2024). Machinability of aluminum 7075 alloys. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

Prévisualisation

PDF Télécharger (12MB) | Prévisualisation

Résumé

This study delves into the dry and wet end milling of three distinct Aluminum 7075 alloys: AL7075, AL7075 – Sc (with a 0.1% Sc addition), and AL7075 – Sc – Li (featuring a 0.1% Sc and 2.2% Li addition). The primary objective is to explore how cutting parameters (cutting speed and feed rate), heat treatment, alloy composition, and cooling methods influence three key machinability factors: surface roughness, cutting force, and particle emission. In the initial phase of the investigation, all three alloys underwent heat treatment at five different aging times and temperatures. Subsequently, the machining process focused on the alloys' hardest and softest conditions achieved through these heat treatments, aiming to analyze the impact of hardness on machinability. The second phase involved end milling using the same tool and a consistent depth of cut under both dry and wet conditions. This was done to scrutinize the effects of feed rate, cutting speed, and cooling methods on the specified machinability criteria. The study employed a multi-level experimental approach to generate machining results, which would then undergo statistical analysis.

The results in the heat treatment process showed that between all alloys, 24-hour heat treatment at 120°C leads to highest hardness and in contrast the lowest hardness values were observed in both single aging (8 hours at 280°C) and double aging (8 hours at 280°C followed by 24 hours at 120°C) that underscores the primary role of aging temperature in influencing alloy hardness and strength, regardless of whether the aging process is single or double.

The machining results illustrated that in all three alloys used in our study, the feed rate had the most significant effect on surface roughness (Ra). The cutting speed and higher hardness had negative effect on surface quality. The results also revealed that feed rate is the most significant affective parameter on cutting force. Wet machining significantly reduces cutting force, and this reduction is relatively more when machining hard alloys. It was also evident that higher hardness results in increased cutting force in all three alloys. In this study cutting speed did not show significant effect on the cutting force. Particle emission was significantly affected when using cutting fluid. Cutting speed was the second significant effective parameter on particle emission.

Titre traduit

Usinabilité des alliages d'aluminium 7075

Résumé traduit

Cette étude porte sur le fraisage (à sec et lubrifié) de trois alliages d'aluminium 7075: Al7075, Al7075 - Sc (avec un ajout de 0,1 % de Sc), et Al7075 - Sc - Li (avec un ajout de 0,1 % de Sc et de 2,2 % de Li). L'objectif principal est d'explorer comment les paramètres de coupe (vitesse de coupe et vitesse d'avance), le traitement thermique, la composition de l'alliage et les méthodes de refroidissement influencent les trois facteurs clés de l'usinabilité : la rugosité de la surface, les forces de coupe et l'émission de particules. L’étude d'usinage était concentrée sur les conditions de traitement thermique qui ont donné les duretés les plus élevées et les plus faibles, afin d'analyser l'impact de la dureté sur l'usinabilité. L'objectif était d'examiner les effets de la vitesse d'avance, de la vitesse de coupe et des méthodes de refroidissement sur les critères d'usinabilité spécifiés. L'étude a utilisé une approche expérimentale à plusieurs niveaux pour générer des résultats d'usinage, qui ont ensuite fait l'objet d'une analyse statistique.

Les résultats du processus de traitement thermique ont montré que de tous les alliages, le traitement thermique de 24 heures à 120°C conduit à la dureté la plus élevée et, en revanche, les valeurs de dureté les plus faibles ont été observées à la fois dans le vieillissement simple (8 heures à 280°C) et le vieillissement double (8 heures à 280°C suivies de 24 heures à 120°C), ce qui souligne le rôle primordial de la température de vieillissement sur la dureté, indépendamment du fait que le processus de vieillissement soit simple ou double.

Les résultats de l'usinage montrent que dans les trois alliages utilisés dans notre étude, la vitesse d'avance a l'effet le plus significatif sur le paramètre Ra de rugosité. La vitesse de coupe et la dureté plus élevée ont eu un effet négatif sur la qualité de la surface. Les résultats ont également révélé que la vitesse d'avance est le paramètre affectant le plus significativement la force de coupe. L'usinage sous arrosage a réduit considérablement la force de coupe, et cette réduction est relativement plus importante lors de l'usinage d'alliages durs. Il a été également observé qu'une dureté plus élevée entraîne une augmentation de la force de coupe pour les trois alliages. Dans cette étude, la vitesse de coupe n'a pas eu d'effet significatif sur la force de coupe. L'émission des particules a été significativement affectée par l'utilisation d'un liquide de coupe. La vitesse de coupe a été le deuxième paramètre significatif sur l'émission de particules.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Thesis presented to École de technologie supérieure in partial fulfillment for a master’s degree with thesis in mechanical engineering". Comprend des références bibliographiques (pages 144-149).
Mots-clés libres:	Usinabilité, aluminium, Al7075, traitement thermique, rugosité de surface, forces de coupe, émission de particules
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Songmene, Victor
Codirecteur:	Codirecteur Samuel, Fawzy Hosny
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt:	14 mai 2024 14:19
Dernière modification:	14 mai 2024 14:19
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/3446

Gestion Actions (Identification requise)

Dernière vérification avant le dépôt