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Drilling and tapping characteristics of Al-Cu and Al-Si cast alloys

Barakat Hussein Mohamed Aly Abdelsalam. (2019). Drilling and tapping characteristics of Al-Cu and Al-Si cast alloys. Mémoire de maîtrise, Université du Québec à Chicoutimi.

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Résumé

The present study was performed on an Al-6% Cu-0.7%Si alloy, and 319 and 356 alloys following different heat treatments. The main task was to evaluate the drilling and tapping characteristics of the Al-Cu alloy with respect to the Al-Si based 319 and 356 alloys. The drilling work was carried out on a Huron K2X8five CNC machine at 15,000rpm with continuous cooling to absorb the heat and to clean the holes from the chips formed during the drilling operation. The results show that addition of Si coupled with T6 aging treatment produces the highest cutting forces (about 360N) among the alloys studied (approximately 270N) after 2500 holes. Considering the Al-Cu based alloys, varying the aging treatment has practically no significant bearing on the cutting forces. Apparently, a high Cu content acts as a self-lubricant, facilitating the drilling process up to 2700 holes, with no sign of tool wear. However, due to the low level of Si in the Al-Cu based alloy, built up edge (BUE) is more frequent, with conical chips, which would affect the precision of the size of the drilled hole. The chips are normally dull and characterized by their rough surfaces compared to those obtained from A356.0 alloy. Tapping of the drilled holes was carried out using Guhring 971 H6 M6 6HX- Carbide taps. The HT200 Al-Cu based alloys revealed excellent machinability with no sign of tool wearing after 2500 holes. In contrast, the tool was failed after 1600 holes in case of 356 alloy and 2160 holes for 319 alloy. Thus, it is concluded that the presence of 3.5% Cu in the 319 alloy helped in reducing the severity of wearing due to eutectic Si particles. However, the tapping forces reached to 120N prior to failure compared to about 75 N in the case of T200 based alloys.

La présente étude a été réalisée sur un alliage Al-6% Cu-0,7% Si, et sur des alliages 319 et 356 après différents traitements thermiques. La tâche principale consistait à évaluer les caractéristiques de forage et de taraudage de l'alliage Al-Cu par rapport aux alliages à base d'Al-Si 319 et 356. Les travaux de forage ont été effectués sur une machine à commande numérique Huron K2X8five à 15000 tr/min avec refroidissement continu pour absorber la chaleur et nettoyer les trous des copeaux formés lors du forage. Les résultats montrent que l'addition de Si couplée au traitement de vieillissement T6 produit les forces de coupe les plus élevées (environ 360N) parmi les alliages étudiés (environ 270N) après 2500 trous. Compte tenu des alliages à base d’Al-Cu, la modification du traitement de vieillissement n’a pratiquement aucune incidence sur les forces de coupe. Apparemment, une teneur élevée en Cu joue le rôle d'autolubrifiant, facilitant le processus de forage jusqu'à 2700 trous, sans aucun signe d'usure de l'outil. Cependant, en raison du faible niveau de Si dans l'alliage à base d'Al-Cu, le BUE est plus fréquent, avec des copeaux coniques, ce qui affecterait la précision de la taille du trou foré. Les copeaux sont normalement mats et caractérisés par leurs surfaces rugueuses comparées à celles obtenues avec l'alliage A356.0. Le taraudage des trous forés a été réalisé à l'aide de taraud Guhring 971 H6 M6 6HX-Carbide. Les alliages à base de HT200 ont révélé une excellente usinabilité sans signe d'usure de l'outil après 2500 trous. En revanche, l’outil a cédé après 1600 trous dans le cas d’un alliage 356 et 2160 trous dans l’alliage 319. Ainsi, il est conclu que la présence de 3,5% de Cu dans l'alliage 319 a contribué à réduire la sévérité de l'usure due aux particules de Si eutectique. Cependant, les forces de taraudage ont atteint 120N avant la rupture, contre environ 75 N dans le cas des alliages à base de T200.

Type de document:Thèse ou mémoire de l'UQAC (Mémoire de maîtrise)
Date:2019
Lieu de publication:Chicoutimi
Programme d'étude:Maîtrise en ingénierie
Nombre de pages:156
ISBN:Non spécifié
Sujets:Sciences naturelles et génie > Génie > Génie des matériaux et génie métallurgique
Sciences naturelles et génie > Génie > Génie mécanique
Sciences naturelles et génie > Génie > Génie industriel
Département, module, service et unité de recherche:Départements et modules > Département des sciences appliquées > Programmes d'études de cycles supérieurs en ingénierie
Directeur(s), Co-directeur(s) et responsable(s):Samuel, Fawzy Hosny
Mots-clés:Al-Cu, Al-Si, aluminum cast alloys, machinability, machining, aluminium, alliage, alliage coulé, traitement thermique, silicium, cuivre, propriétés mécaniques, perçage, taraudage, machinage, machinabilité, fer, intermétallique, microstructure, 356, 319, 200, aluminum, alloy, cast alloy, heat treatment, silicon, copper, mechanical properties, drilling tapping, threading, iron, intermetallic
Déposé le:04 juill. 2019 14:29
Dernière modification:08 juill. 2019 18:20
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