Publication: Evaluation of tool wear and machined surface integrity when drilling aluminium alloy 7075 under cold air and dry conditions
dc.contributor.affiliation | #PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE# | en_US |
dc.contributor.author | Nur Munirah Meera Mydin | en_US |
dc.contributor.supervisor | Aishah Najiah Dahnel, Ph.D | en_US |
dc.contributor.supervisor | Natasha A. Raof, Ph.D | en_US |
dc.contributor.supervisor | Nor Khairusshima Muhamad Khairussaleh, Ph.D | en_US |
dc.contributor.supervisor | Suhaily Mukhtar, Ph.D | en_US |
dc.date.accessioned | 2024-10-08T03:18:38Z | |
dc.date.available | 2024-10-08T03:18:38Z | |
dc.date.issued | 2022 | |
dc.description.abstract | Application of aluminium alloy 7075 (Al7075) in automotive components is in demand due to its high strength-to-weight ratio. For assembly purposes, drilling operations need to be performed on the components for joining using mechanical fasteners. Drilling in dry condition is typically conducted in industry to avoid environmental pollution caused by the usage and disposal of cutting fluid. However, dry drilling is challenging as it often results in high tool wear rates and poor machined surface finish. Using cold air in drilling operations is seen as an alternative to achieve a hygienic and clean process. This study investigates the tool wear mechanisms and machined surface integrity of Al7075 under dry and cold air (10°C) conditions. Drilling experiments were conducted using tungsten carbide cutting tools at cutting speeds of 82 - 163 m/min and feed rates of 0.01 - 0.1 mm/rev. The least tool wear was found to occur when drilling with the lowest cutting speed of 82 m/min and the highest feed rate of 0.1 mm/rev, which is 0.06 mm after 140 holes in dry condition, compared to 0.18 mm when using cold air. Whereas, the highest tool wear occurred when drilling with the highest cutting speed of 163 m/min at all feed rates in which the tool broke after only 10 holes in both dry and cold air conditions. The tool failure in dry drilling of Al7075 was found to be due to adhesive wear mechanisms as a result of chip adhesion on the cutting edges that led to cutting edge chipping. Whereas, drilling with cold air resulted in more fracture and edge chipping compared to dry drilling due to work hardening. Nevertheless, the application of cold air during drilling Al7075 at cutting speeds of 82 – 123 m/min and feed rates of 0.05 – 0.1 mm/rev particularly when the wear is minimum (hole 10) was found to improve the surface roughness (Sa) by 14% - 52% than dry drilling. This is due to less material adhesion on the machined surfaces when using cold air which caused 22 ºC lower temperature than dry drilling. As for burr height, the usage of cold air in drilling at cutting speeds of 82 – 123 m/min and feed rate of 0.1 mm/rev resulted in 38% - 68% lower burr height than dry drilling at the 10th holes. As more holes were drilled (hole 80), the use of cold air in drilling Al7075 still resulted in 78% lower burr than dry drilling at the cutting speed of 123 m/min and feed rate of 0.1 mm/rev. This study shows the usage of cold air when drilling Al7075 was not favourable to reduce tool wear, however, it can be beneficial in improving the quality of machined surface in terms of surface roughness and burr formation. Keywords: aluminium alloy 7075; drilling; cold air; tool wear; surface roughness; burr | en_US |
dc.description.abstractarabic | يشتد الطلب على استعمال سبائك الألومنيوم 7075(A17075) في مكونات السيارات؛ وذلك لأنها تمتلك القدر العالي من نسبة القوة-إلى-الوزن. ويتطلب تركيب هذه المادة إجراءَ عمليات الحفر على المكونات للتوصيل مستعينًا بالمثبتات الميكانيكية. إن إجراء الحفر في الصناعة عادة ما يتم في حالة جافة لتجنب التلوث البيئي الناتج عن استخدام سوائل القطع والتخلص منها. وعلى الرغم من ذلك، يعاني الحفر الجاف من بعض المشكلات لأنه غالبًا ما يؤدي إلى معدلات تآكل عالية للأداة وضعف السطح المشكَّل في نهاية العملية. وينظر إلى استعمال الهواء البارد في عمليات الحفر على أنه بديل لتحقيق عمليات صحية ونظيفة. ويهدف البحث الحالي إلى دراسة آليات تآكل الأداة وسلامة السطح المشكَّل لـ A17075 تحت ظروف الهواء الجاف والبارد (10 درجة مئوية). وأجريت تجارب الحفر باستخدام أدوات القطع (المسمى بــ:كربيد التنغستين / tungsten carbide) بسرعات قطع 82-163 متر (م) / دقيقة ومعدلات تغذية تتراوح من 0.01 إلى 0.1 ميليمتر (مم) / دورة (rev). وأشارت الدراسة إلى أقل تآكل للأداة عند الحفر بأقل سرعة قطع تبلغ 82 م / دقيقة وأعلى معدل تغذية يبلغ 0.1 مم / دورة، وهو بنسبة 0.06 مم بعد 140 ثقبًا في حالة الجفاف، مقارنة بـ 0.18 مم عند استخدام الهواء البارد. وبالمقابل، كشفت هذه الدراسة عن حدوث أعلى تآكل للأداة عند الحفر بأعلى سرعة قطع تبلغ 163 م / دقيقة في جميع معدلات التغذية التي انكسرت فيها الأداة بعد 10 ثقوب فقط في كل من ظروف الهواء الجاف والبارد. كما تلاحظ الدراسة فشل الأداة في الحفر الجاف لـ A17075؛ وذلك عائد إلى آليات التآكل اللاصقة نتيجة التصاق الرقاقة، والذي أدى إلى تشقق الحافات لأداة القطع، في حين أن الحفر بالهواء البارد أدى إلى مزيد من التصدع وتشقق الأداة مقارنة بالحفر الجاف بسبب تصليد المواد المقطوعة. ومع ذلك، فإن استخدام الهواء البارد أثناء عملية حفر A17075 بسرعات قطع تبلغ 82 - 123 م / دقيقة ومعدلات تغذية تتراوح ما بين 0.05 إلى 0.1 مم / دورة خاصة عندما يكون التآكل ضئيلًا (الثقب العاشر / 10) قد ساعد على تحسين خشونة السطح (Sa) بنسبة 14٪ - 52٪ مقارنة بالحفر الجاف. ويعود ذلك إلى قلة التصاق المواد على الأسطح المشكَّلة عند استخدام الهواء البارد، الأمر الذي أدى إلى انخفاض درجة الحرارة بمقدار 22 درجة مئوية إذا ما قُورِن بعملية الحفر الجاف. وبالنسبة لارتفاع الحوافيburr/ (وهي عبارة عن حواف بارزة من المادة تظل متصلة بقطعة معدنية بعد عملية الحفر)، فإن استخدام الهواء البارد في الحفر بسرعات قطع تبلغ 82 - 123 م / دقيقة ومعدل تغذية يبلغ 0.1 مم / دورة يسبب في الانخفاض لارتفاع الحوافي بنسبة 38٪ - 68٪ من الحفر الجاف في الفتحات العاشرة. وبعد حفر المزيد من الثقوب حيث وصل إلى (الثقب الثمانين / 80)، فما زال استخدام الهواء البارد في حفر A17075 يؤدي إلى حدوث حواف أقل بنسبة 78 ٪ مقارنة بالحفر الجاف بسرعة قطع تصل إلى 123 م / دقيقة ومعدل تغذية يصل إلى 0.1 مم / دورة. وتوصلت هذه الدراسة إلى أن استخدام الهواء البارد عند حفر A17075 لم يكن ملائمًا للتخفيف من تآكل الأدوات، لكن بإمكانه أن يكون مفيدًا في تحسين جودة السطح المشكَّل من حيث خشونة السطح وتشكيل الحوافي البارزة. الكلمات المفتاحية: سبائك الألومنيوم 7075؛ حفر؛ هواء بارد؛ تآكل أداة؛ خشونة سطح؛ حافة بارزة. | en_US |
dc.description.callnumber | t TJ 1260 N9744E 2022 | en_US |
dc.description.identifier | Thesis : Evaluation of tool wear and machined surface integrity when drilling aluminium alloy 7075 under cold air and dry conditions / by Nur Munirah binti Meera Mydin | en_US |
dc.description.identity | t11100484555NurMunirahBintiMeeraMydin | en_US |
dc.description.kulliyah | Kulliyyah of Engineering | en_US |
dc.description.nationality | Malaysian | en_US |
dc.description.notes | Thesis (MSMFG)--International Islamic University Malaysia, 2022. | en_US |
dc.description.physicaldescription | xv, 102 leaves : color illustrations ; 30cm. | en_US |
dc.description.programme | Master of Science in Engineering | en_US |
dc.identifier.uri | https://studentrepo.iium.edu.my/handle/123456789/7150 | |
dc.language.iso | en | en_US |
dc.publisher | Kuala Lumpur : Kulliyyah of Engineering, International Islamic University Malaysia, 2022 | en_US |
dc.subject.lcsh | Drilling and boring machinery -- Testing | en_US |
dc.subject.lcsh | Aluminum alloys | en_US |
dc.title | Evaluation of tool wear and machined surface integrity when drilling aluminium alloy 7075 under cold air and dry conditions | en_US |
dc.type | Master Thesis | en_US |
dspace.entity.type | Publication |
Files
Original bundle
1 - 2 of 2
Loading...
- Name:
- t11100484555NurMunirahBintiMeeraMydin_24.pdf
- Size:
- 2.91 MB
- Format:
- Adobe Portable Document Format
- Description:
- 24 pages file
Loading...
- Name:
- t11100484555NurMunirahBintiMeeraMydin_SEC.pdf
- Size:
- 16.69 MB
- Format:
- Adobe Portable Document Format
- Description:
- Full text secured file
License bundle
1 - 1 of 1