Publication: AA7075-T6 alüminyum alaşımının uzay çalışmaları için sert anodlama yöntemi ile kaplanması, mekanik-çevresel testleri ve karakterizasyonu
Abstract
AA7075-T6 Alüminyum Alaşımının Uzay Çalışmaları için Sert Anodlama Yöntemi ile Kaplanması, Mekanik-Çevresel Testleri ve KarakterizasyonuÇalışmamızda ESA ve NASA tarafından onaylı hafif metallerden olan AA7075-T6 alüminyum alaşımı yine kabul edilmiş bir kaplama yöntemi olan sert anodlama yöntemi ile kaplamanmıştır. Tezimizin ana amacı en uygun kaplama kalınlığı belirlemek ve karakterize etmektir. AA7075-T6 Alaşımını tercih etmemizin nedeni 2,8 g/ cm3 düzeyinde düşük özkütlesi ve yüksek mekanik dayanımı dolayısı ile uzay ve uydu teknolojilerinde en yaygın kullanıma sahip yapısal malzemelerden bir tanesi oluşudur.Çalışmamızda kullandığımız AA7075-T6 alüminyum malzeme, havacılık ve uzay sanayi için yüksek nitelikli metal alaşımları üreten AMI Metals Inc.den 3/ 16”(4.8 mm) kalınlığa sahip plaka şeklinde tedarik edilmiştir. Numuneler; temin sonrası MIL-A-8625 standardı, Alüminyum Anodlamacılar Birliği ve belirlenen diğer testlere uygun ölçülerde kesilip işlenerek anodlanmaya hazır biçimde hazırlanmıştır.Numuneler, otomatik sülfürik asit anodlama makinesi ile MIL-A-8625 standardı TipIII’te sert anodlama için belirtilen asit derişim, voltaj değerleri sabit tutulup, zaman parametresinde değişiklik yapılarak 20 µm, 50 µm ve 100 µm kalınlıklarda kaplanmıştır. Uydunun mekanik isterlerine en uygun kaplama kalınlığı yapılan test, inceleme ve muayeneler ile belirlenmiştir.Mekanik birleştirme yöntemlerinden vida ile birleştirmede karşılaşılma ihtimali olan risklerden vidalamaya bağlı çapak ortaya çıkmasının sert anodlama yöntemi ile en aza indirilmesi, en uygun sert anodlama parametresini bulmak ve buna uygun test ve değerlendirme metodolojisi geliştirme yolunda ön çalışma yapılması tezimizin ikinci amacıdır. Bunun için 100x100mm ebatlarında kesilen numunelere 4 sıra halinde her sırada 4 adet olmak üzere toplam 16 adet M8 vida deliği açılmıştır, sonrasında numuneler 20 µm, 50 µm ve 100 µm kalınlıklarda kaplanmıştır. Kaplama yapılmış numunelerin ilk sıra deliklerine herhangi bir işlem yapılmamıştır. 2. sıra deliklerinin tamamına M8 ebatta A270 çelik vida ile 10 tur vidalama yapılmış temizlenip tartılmıştır. 3. sıra deliklerinin tamamına M8 ebatta A270 çelik vida ile 20 tur vidalama yapılmış temizlenip tartılmıştır. 4. sıra deliklerinin tamamına M8 ebatta A270 çelik vida ile 50 tur vidalama yapılmış temizlenip tartılmıştır. Bu işlemler sonrası ağırlık kaybı, numunelerin işlem sonrası fotoğrafları ve çıkan tozların görsel incelemesi vasıtası ile amacımıza en uygun kaplama kalınlığı ve vidalama turu saptanmıştır. Ayrıca anodlanmış vida yataklarıdaki kayıplar konusunda ağırlık kaybının hesaplanması yolu ile bir test ve değerlendirme metodolojisi geliştirmenin mümkün olabileceği görülmüştür.Vidalama sonrası vida yataklarında oluşan kayıpların kesit alanda görülen kaplama fotoğraflarının incelenmesi sonucu uyumlu bir kayıp profili gözlenememiştir ve kesit alan değerlendirilmesi yolu ile bir test ve değerlendirme metodolojisi geliştirmenin mümkün olmayacağı görülmüştür.
Characterisation and Mechanical-Environmental Testings of AA7075-T6 Aluminium Alloy Coated by Hard Anodising Method for Space WorksIn our work, ESA and NASA approved light weight metal AA7075-T6 aluminium alloy was coated by sulphuric acid anodizing method called hard anodizing which is an accepted method of NASA and ESA. Main purpose of our thesis is to get and characterized most useful coating thickness. The reason for prefering AA7075-T6 alloy is that it is one of the widely used structural materials in space and satellite technologies due to its low density with 2.8 g/ cm3 and high mechanical strength.AA7075-T6 aluminium material we used in our study is supplied as plate with thickness of 3/ 16” (4.8 mm) by AMI Metals Inc. which produces high quality metal alloys for aerospace industry. After providing, specimens were prepared to be anodized with suitable dimensions defined in MIL-A-8625 standard, Aluminum Anodizers Council Association and other tests.Specimens were coated in thicknesses of 20 µm, 50 µm and 100 µm with automatic sulfuric acid anodizing machine according to MIL-A-8625 standard TypeIII hard anodizing process by keeping acid concentration, voltage values constant and varying time parameter. The most suitable coating thickness according to mechanical requirements of the satellite, was determined by the tests, inspections and examinations.Second purpose of our thesis is to minimize occurrence risk of burrs due to screwing in a mechanical joining method by hard anodization method, to find the most suitable hard anodizing parameter and to carry out a preliminary study to develop the appropriate test and evaluation methodology. For this purpose, a total of 16 M8 screw holes were opened in 4 rows in 4 lines of 100x100 mm specimens then specimens were coated in thicknesses of 20 µm, 50 µm and 100 µm.First row holes of the coated samples was not treated. All of the 2nd row holes screwed 10 turns with M8 size A270 steel screws then were cleaned and weighed. All of the 3rd row holes screwed 20 turns with M8 size A270 steel screws then were cleaned and weighed. All of the 4th row holes screwed 50 turns with M8 size A270 steel screws.After this process; the weight loss, post-processing photos of the samples and the visual inspection of the burrs and dust by means of the most suitable coating thickness and screwing turns has been determined. In addition, it was seen that it is possible to develop a test and evaluation methodology by calculating the weight loss on the losses in anodized screw bearings.As a result of examinations done on cross-sectional areas of the screw bearings after screwing, a compatible loss profile could not be observed. It was seen that it is not possible to develop a test and evaluation methodology by means of cross-sectional area evaluation.
Characterisation and Mechanical-Environmental Testings of AA7075-T6 Aluminium Alloy Coated by Hard Anodising Method for Space WorksIn our work, ESA and NASA approved light weight metal AA7075-T6 aluminium alloy was coated by sulphuric acid anodizing method called hard anodizing which is an accepted method of NASA and ESA. Main purpose of our thesis is to get and characterized most useful coating thickness. The reason for prefering AA7075-T6 alloy is that it is one of the widely used structural materials in space and satellite technologies due to its low density with 2.8 g/ cm3 and high mechanical strength.AA7075-T6 aluminium material we used in our study is supplied as plate with thickness of 3/ 16” (4.8 mm) by AMI Metals Inc. which produces high quality metal alloys for aerospace industry. After providing, specimens were prepared to be anodized with suitable dimensions defined in MIL-A-8625 standard, Aluminum Anodizers Council Association and other tests.Specimens were coated in thicknesses of 20 µm, 50 µm and 100 µm with automatic sulfuric acid anodizing machine according to MIL-A-8625 standard TypeIII hard anodizing process by keeping acid concentration, voltage values constant and varying time parameter. The most suitable coating thickness according to mechanical requirements of the satellite, was determined by the tests, inspections and examinations.Second purpose of our thesis is to minimize occurrence risk of burrs due to screwing in a mechanical joining method by hard anodization method, to find the most suitable hard anodizing parameter and to carry out a preliminary study to develop the appropriate test and evaluation methodology. For this purpose, a total of 16 M8 screw holes were opened in 4 rows in 4 lines of 100x100 mm specimens then specimens were coated in thicknesses of 20 µm, 50 µm and 100 µm.First row holes of the coated samples was not treated. All of the 2nd row holes screwed 10 turns with M8 size A270 steel screws then were cleaned and weighed. All of the 3rd row holes screwed 20 turns with M8 size A270 steel screws then were cleaned and weighed. All of the 4th row holes screwed 50 turns with M8 size A270 steel screws.After this process; the weight loss, post-processing photos of the samples and the visual inspection of the burrs and dust by means of the most suitable coating thickness and screwing turns has been determined. In addition, it was seen that it is possible to develop a test and evaluation methodology by calculating the weight loss on the losses in anodized screw bearings.As a result of examinations done on cross-sectional areas of the screw bearings after screwing, a compatible loss profile could not be observed. It was seen that it is not possible to develop a test and evaluation methodology by means of cross-sectional area evaluation.