Çelik esaslı metal disklerin üzerine lazer metal biriktirme (LMD) yöntemi ile kaplanan süperalaşımların yüksek sıcaklıklarda sürtünmesi sonucunda oluşan aşınma davranışlarının incelenmesi - Öner, Alper (My University, 2022)
Süper alaşımlar kayıpları azaltmak için özellikle zor şartlar olarak kabul edilen uzay ve havacılık, savunma sanayi, petrol çıkarma ve taşımacılık sektörü, madencilik vb sektörlerde süper alaşımların kullanımı artmaktadır. Yüksek sıcaklıklarda sadece ısı değil onun tetiklediği korozif, erozif, yorulma, yapışma ve aşındırıcı aşınmalar önemli olmaktadır. Zor şartlarda yapılan çalışmaların zorluklarının çözümünde Nikel (Ni) ve Kobalt (Co) esaslı süper alaşımların kullanılması önemli bir yer tutmaktadır. Bunların özellikle dökümü ve döküm malzemelerinin işleme zorlukları pahalı çözümler olmaktadır. Artan kaplama teknolojileri ile birçok alanda süper alaşımlar yerine dayanıklı daha düşük alaşımlı malzemeler tercih edilmektedir. Gelişen teknoloji ile birlikte bu ürünler, döküm ve işleme maliyetlerinden dolayı ve işlenmesi zor malzemelerin üzerlerine şartları karşılayacak süper alaşımlar kaplanmaktadır. Deneysel çalışmada, savunma sanayinde, Otomotiv sanayinde, kalıpçılık teknolojilerinde, hareket ileten mil ve dişlilerde yaygın olarak kullanılan düşük alaşımlı ve orta karbonlu AISI4140 çeliği kullanıldı. Deney malzemesi olarak çapı 100 mm ve kalınlığı 10 mm olacak şekilde 18 adet AISI4140 çelik disk hazırlanmıştır. Lazer Eritme Biriktirme (LMD) yöntemiyle kaplamalar yapıldı. Bunlar önce 6 adet diskin üzerine 0,7 mm kalınlığında kobalt esaslı süperalaşım kaplama yapılmıştır. 6 adet diskin üzerine 0,7 mm kalınlığında demir esaslı süper alaşım kaplanmıştır. Son olarak 6 disk AISI4140 kaplamasız olarak deneysel uygulamada kullanılmıştır. Aşınma konusunda gerçeğe en yakın kabul edilen ve en yaygın olarak kullanılan test yöntemi olan Disk Üzerinde Pim yöntemi seçilerek amaca uygun test cihazı tasarlanmıştır ve yapılmıştır. Bu cihaz Otimsa firmasında yüksek gürültü çıkarttığından dolayı cihaz, firmanın boş köşelerinde veya tenha köşelerinde kullanılmıştır. Yüksek ısılara çıkabilen test cihazıyla diskler oda sıcaklığı (25oC), 200oC, 300oC, 450oC, 500oC, 650oC, 800oC’lerde 50 N yük altında ortalama 10,000 mm mesafe katedecek kadar teste tabii tutulmuştur. Yapılan testler sonucunda diskler hassas terazide tartılarak değerlendirilmiştir. Oksitlenmenin ağırlık yapması sonucu net sonuç alınamadığından dolayı disklerin SEM mikroskobunda EDS analizleri yapılmıştır. SEM mikroskobundan her deney parçasına ait 15mm x 15mm boyutlarında numuneler kesilmiştir. Numuneler Tel Erezyon yöntemi ile elde edilmiştir. Tel Erezyon Yöntemiyle kesim için her bir diskin kesiminin başlayacağı nokta belirlenmiş ve her diskten numune alınmıştır. Fakat Tel Erezyon yönteminde, metal kesim sırasında tel başka bir malzemeye denk gelirse tel erezyon makinesi kendini güvene almak için kesme işlemini durdurur ve bu durum kesimler sırasında çokça yaşanmıştır. Tel Erezyon yöntemiyle elde edilen numuneler SEM Mikroskobuna yerleştirilmiştir. Sem Mikroskobunda görüntüler Bartın Üniversitesi’nde alınmıştır. Her numune için 100µm uzaklık ve 20µm uzaklık olacak şekilde ikişer görüntü alınmış ve 20 µm mesafede çizgisel analizleri yapılmıştır. Ağırlık yorumlamaları ve analizler sonucu kobalt esaslı süper alaşım kaplamanın yüksek sıcaklıklarda diğerlerine göre daha iyi olduğu sonucu elde edilmiştir.
Keywords: Aşınma; Çelik; LMD; Makine; Makine mühendisliği; Mechanical engineering; Sıcaklık; Süperalaşım