Theses supervised by Prof. Dr. Süleyman Karadeniz
21 theses · Dokuz Eylül University
Aşınmaya maruz parçaların aşınma dayanımlarının araştırılması
Endüstriyel üretim alanında, makine parçalarının teknik hasarlarının yüzde on biri aşınma nedeni ile ortaya çıkar. Ekonomik açıdan bu orana baktığımız zaman büyük maliyete neden olur. Aşınmaya maruz kalan parçalar zaman içerisinde makinenin tahrip olmasına sebep olabilir. Aşınmanın farklı türleri için farklı araştırmalar yapılmıştır. Triboloji teorilerine ve aşınma mekanizmalarına dayanıklı olan, aşınmayı önlemek ve azaltmak için farklı yöntemler kullanılmaktadır. Tamir bakım kaynağı bu yöntemlerden bir tanesidir. Bu yöntemde mevcut yüzeyin mevcut ana malzemeden aşınma direnci daha iyi verimli olması neden ile endüstriyel işletmelerde çok kullanılan bir metottur.Çimento üretim fabrikalarında çimento üretim sırasında öğütücü plakalar sürekli abrasif aşınmaya maruz kalmaktadır. Bu deneysel çalışmada çimento ara hammaddesi olan Farin ve ondan elde edilmiş Klinker tozu aşındırıcı olarak kullanarak 5 farklı sert dolgu kaynağı ile hazırlanmış numunelerin üzerinde abrasif aşınma deneyi yapılmıştır. Aşınma testlerinin sonuçları incelenip değerlendirildikten sonra mikro yapı resimlerini desteklemek için XRD testi yapılmıştır. Fazer 55, Thremo Dur, Unibase 660, Fazer 63 (kromca zenginleşmiş) Fazer 65 (kompleks karbürlü) elektrotlar bu deneyde kullanılmıştır.XRD analizi sonucunda, Fazer 65 (kompleks karbürlü) sert dolgu kaynağının iç yapısında MC karpitleri ve M7C3'den oluşan fazlar nedeni ile en yüksek sertlik ve ona doğru orantılı olarak artan aşınma direncine sahip olduğu saptanmıştır. Ayrıca içyapı matrislerinde Cr ve Mo ve W alaşımlarını oluşturan karpit fazların aşınma direncinin artmasında etkileyici oldukları tespit edilmiştir.
Karbon çelik malzemelerin fırında sert lehimlemesine etki eden parametrelerin deneysel olarak optimizasyonu
Fırında sert lehimleme, benzer olmayan malzemelerin birleştirmesi, yüksek üretim hızı, farklı kalınlıktaki malzemelerin birleştirmesi ve çok sayıdaki diğer özelliklerinden dolayı, günümüzde çok sık kullanılan ve gittikçe yeni uygulama alanları bulan birleştirme metodlarından birisidir. Bu birleştirme yöntemini doğru uygulamak ve sağladığı avantajlardan tam olarak yararlanabilmek için, yöntem hakkında yeterli bilgi edinip ve elde edilen bilgileri praktikte uygulayabilmek gerekir.Fırında sert lehimlemeyi etkileyen parametreleri belirlemek ve parametreler hakkında yeteri kadar bilgi edinmek işlemin ilk adımlarındandır. Bununla beraber, sert lehim birleşmesinden istenilen özellikleri göz önüne alarak, parametrelerin optimizasyonu, sert lehimleme kalitesinin artışında ve işlemin maliyetinin düşürülmesinde önemli rol taşımaktadır.Fırında sert lehimleme, karbonlu çeliklerin birleştirilmesinde geniş uygulama alanına sahiptir. Bu çalışmada, karbonlu çelik malzemeler bakır pastası kullanarak, indirgeyici atmosferi olan fırında sert lehimlenmiştir. Farklı nümuneler farklı lehim parametreleri ile birleştirildikten sonra, çekme deneyi ve sertlik deneyine tabi tutulmuştur ve parametrelerin lehim kalitesi üzerinde etkisi tartışılmıştır. Lehim parametreleri arasından, lehim kalitesi üzerinde yoğun etkisi tespit edilen lehim aralığı, lehim sıcaklığı ve fırında bekletilme süresi araştırılmış ve deneysel olarak optimize edilmiştir.Anahtar sözcükler: Fırında sert lehimleme, fırın atmosferi, lehim aralığı, lehim
Titanyuma PIII&D yöntemi ile farklı elementlerin implantasyonundan elde edilen implantların özelliklerinin incelenmesi
Çalışmada gümüşün sahip olduğu antimikrobiyal etkiyi ve titanyum nitrürün sahip olduğu mekanik ve kimyasal özelliklerini birleştirmek adına, ortopedik implant malzemesi olan Ti6Al4V 'un yüzeyine azot plazmasında plazma daldırma iyon implantasyonu ve biriktirme (PIII&D) yöntemi ile gümüş biriktirilmiştir. Kaplamalar, negatif darbeli yüksek gerilim, magnetron sıçratma gerilimi ve uygulanan gerilimlerin darbelerinin süreleri dikkate alınarak üretilmiştir. Oluşturulan kaplamaların yüzey morfolojileri atomik kuvvet mikroskobu (AFM), kesit morfolojileri ise alan emisyonlu taramalı elektron mikroskobu (FE-SEM) ile belirlenmiştir. Kaplamaların faz ve kimyasal kompozisyonları, sırasıyla, X-ışını difraksiyonu (XRD) ve X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS) ile belirlenmiştir. XPS derinlik profili analizi numunelerin yüzeyine gümüş ve azot iyonlarının nüfuziyetini belirlemek için yapılmıştır. In-vitro deneyleri ile, elde edilen kaplamaların yüzeylerine E-coli bakterilerinin tutunumları belirlenmiştir. In-vivo deneylerinde, PIII&D yöntemi ile yüzeyleri kaplanan Ti6Al4V ortopedik vidalar tavşan omurgasına cerrahi operasyon ile yerleştirilmiş ve vidaların yerleştirildiği bölgedeki dokuların patolojik muayeneleri yapılmıştır. 8 kV 'dan daha fazla negatif darbeli yüksek gerilim kullanımının yüzeyde gümüş birikimini azalttığı ve bunun yanında azot implantasyonunu belirgin şekilde arttırdığı tespit edilmiştir. Magnetron sıçratma geriliminin ve uygulanan gerilimlerin darbe sürelerinin artışı ile yüzeyde gümüş birikimi arttığı, bu artışta darbe sürelerinin magnetron sıçratma gerilimine göre daha etkili olduğu tespit edilmiştir. In-vitro deneyleri, PIII&D ile kaplanmış numunelerin yüzeylerine E-coli bakterilerinin daha az tutunduklarını göstermiştir. In-vivo deneyleri kapsamında yapılan patolojik incelemeler, elde edilen kaplamaların vücut içinde kullanılabilir olduğunu göstermektedir.
Plazma daldırma iyon implantasyonu ve biriktirmesi (PIII&D) ile elde edilen yüzeylerin incelenmesi
Plazma daldırma iyon implantasyonu ve biriktirmesi (PIIID), metallerin mekanik ve kimyasal yüzey özelliklerini modifiye etmek için geliştirilmiş olup, malzemelerin yüzeye yakın bölgesine aşılanmış enerji yüklü iyonları kullanır. PIIID'da numune plazma ortamında, negatif yüksek gerilim darbelerine maruz bırakılır. Elektrik alanı boyunca iyonlar (çoğunlukla azot iyonları), ivmelendirilerek numune yüzeyine aşılanırlar. PIIID işleminin sağladığı en büyük avantaj, numunenin bütün yüzeylerinde (numune tutucu ile temas eden kısmı hariç) eş zamanlı olarak gerçekleşmesidir. Yapılan bu çalışmada sahip olduğu özellikler nedeniyle son yıllarda pek çok alanda ve özellikle de protez malzemesi olması nedeniyle sağlık endüstrisinde yaygın olarak kullanılan ancak zayıf yüzey sertliği ve aşınma direncinden dolayı makine mühendisliğindeki kullanımları düşük olan Ti6Al4V alaşımının PIIID yöntemi ile azot plazması içerisinde işlem görmüş yüzey ve yüzey altı tabakaların atomik kuvvet mikroskobu (AFM) ve X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS) yapılmış, yüzeyde biriktirilen tabakaların elektrokimyasal korozyon direnci davranışları incelenmiştir. XPS analizi sonucunda Tİ6Al4V alaşımının yüzeyinde işlem süresiyle ve biriktirme gerilimi doğru orantılı, olarak artan zirkonyum (Zr) tabakalarının oluştuğu tespit edilmiş bu tabakalar AFM analizleri ile de desteklenmiştir. Bu tabakaların elektrokimyasal korozyon direnci davranışları incelenmiştir.
Demir dışı malzemelerin plazma daldırma iyon implantasyonu ve depozisyonu (PIII&D) yöntemi ile yüzey işlemi yapılarak incelenmesi
Plazma daldırma iyon implantasyonu ve biriktirmesi (PIIID), metallerin mekanik ve kimyasal yüzey özelliklerini modifiye etmek için geliştirilmiş, konvansiyonel ışın huzmesi iyon implantasyonu gibi, malzemelerin yüzeye yakın bölgesine aşılanmış enerji yüklü iyonları kullanır. PIIID'da numune plazma ortamında, negatif yüksek gerilim darbelerine maruz bırakılır. Elektrik alanı boyunca iyonlar (çoğunlukla azot iyonları), ivmelendirilerek numune yüzeyine aşılanırlar. PIIID işleminin sağladığı en büyük avantaj, numunenin bütün yüzeylerinde (numune tutucu ile temas eden kısmı hariç) eş zamanlı olarak gerçekleşmesidir. Yapılan bu çalışmada sahip olduğu özellikler nedeniyle son yıllarda pek çok alanda ve özellikle de protez malzemesi olması nedeniyle sağlık endüstrisinde yaygın olarak kullanılan ancak zayıf yüzey sertliği ve aşınma direncinden dolayı makine mühendisliğindeki kullanımları düşük olan Ti6Al7Nb alaşımının PIIID yöntemi ile azot plazması içerisinde işlem görmüş yüzeyin atomik kuvvet mikroskobu (AFM), X-ışını fotoelektron spektroskobisi (XPS) ve yüzeyde biriktirilen tabakaların elektrokimyasal korozyon direnci davranışları incelenmiştir. XPS analizi sonucunda Tİ6Al7Nb alaşımının yüzeyinde darbe süresi ve biriktirme gerilimiyle doğru orantılı olarak artan gümüş tabakalarının oluştuğu tespit edilmiş bu tabakalar AFM analizleri ile de desteklenmiştir. Bu tabakaların elektrokimyasal korozyon direnci davranışları incelenmiştir.
Plazma daldırma iyon implantasyonu uygulanmış AISI 4140 çeliğinin yüzey özelliklerinin incelenmesi
Plazma daldırma iyon implantasyonu yöntemi dünya üzerinde çok yeni bir teknolojidir, parçaların hem ömrünün uzatılması ve hem de parçanın kullanım ömrü süresince kullanım kalitesinin arttırılmasını sağlayan bir yöntemdir. Plazma daldırma iyon implantasyonu, azot, karbon ve bor gibi elementlerin iyonlarının bir katı kütle içine herhangi bir yöntemle enjekte edilmesini amaçlamaktadır. Plazma daldırma iyon implantasyonu (PIII veya PI3) yöntemi, yüksek enerjiye sahip iyonların yüzeye bombardımanı ile iyi bir yüzey modifikasyonu sağlar.Modern yüzey kalitesi geliştirme yöntemlerinden biri olan plazma daldırma iyon implantasyonu, yarı iletkenlerin üretiminden, makine parçalarının yüzey özelliklerinin iyileştirilmesine hatta bio-uyumlu vücut içi protez malzemelerinin geliştirilmesine kadar pek çok uygulama alanına sahiptir. Iyon implantasyonu yöntemi uygulanmış malzeme yüzeylerinde, yüksek sertlik, yorulma ve aşınma dayanımı ile korozyon direnci yüksek bir tabaka elde edilir.Bu tez çalışmasında AISI 4140 (42CrMo4) ıslah çeliği 8 ? 40 kV, 150 ? 1500 Hz ve 10 ? 55 mikrosaniye değerleri arasında farklı parametrelerde azot gazı kullanılarak 2 saat sabit süreyle Plazma Daldırma İyon İmplantasyonu işlemine tabi tutulmuştur. İşlem parametrelerine bağlı olarak elde edilen tabakaların yapıları, bu yapıların değişimine etki eden faktörler SEM ve XRD analizleri ile incelenmiştir. Ayrıca oluşan tabakaların sertlik değişimleri mikrosertlik yöntemiyle incelenmiş ve tabakaların özellikleri üzerine işlem parametrelerinin etkisi araştırılmıştır.
Plazma nitrürleme yöntemi ile demir dışı metallerin nitrlenmesi
Ti6Al4V alaşımının sahip olduğu biyouyumluluk ve korozyon direnci özellikleri nedeniyle son yıllarda pek çok alanda yaygın olarak kullanılmaktadır. Titanyum ve titanyum alaşımlarının, zayıf yüzey sertliği ve aşınma direncinden dolayı makina mühendisliğindeki kullanımları düşüktür. Bu problemlerin termokimyasal işlemler gibi bazı yüzey mühendisliği teknolojileri kullanarak üstesinden gelinebilmektedir.Ti6Al4V, titanyum alaşımının yüzeyinin sertleştirilmesinin ve aşınma direncinin geliştirilmesinin amaçlandığı bu çalışmadaki plazma nitrürleme işlemi 80% N2+20% H2 gaz karışımında, 1, 2 ve 4 saatlik işlem sürelerinde ve 600, 650, 700, 750, 800 ve 900 oC sıcaklıklarda gerçekleştirilmiştir. İyonitrürasyon işlemi sonucunda Ti6Al4V alaşımı numunelerinin SEM analizi, X-Ray difraksiyon analizleri yapılmış ve yüzeyde gelişen tabakaların mikroyapıları, kalınlıkları, mikrosertlikleri ve aşınma davranışları incelenmiştir.Optik incelemeler sonucunda Ti6Al4V alaşımı üzerinde bileşik ve difüzyon tabakası olarak adlandırılan iki tabaka saptanmıştır. Bileşik tabaka TiN ve Ti2N nitrürlerini içerir ve XRD sonuçları bu oluşumları desteklemektedir. Bu çalımsa da yapılan mikrosertlik ölçümlerinin sonuçlarına göre en fazla difüzyon tabakası sertliğinin 4 saat 800 oC'de oluştuğu görülmüştür. Ayrıca mikroskop incelemelerinde difüzyon tabakası kalınlığı, artan işlem süresi ve sıcaklığı ile birlikte artmaktadır. Pim disk sisteminde yapılan aşınma testi sonucunda, plazma nitrürleme sıcaklık ve süresinin artmasının aşınma direncini artırdığı saptanmıştır.
Plazma daldırma iyon implantasyonu (PIII) yöntemi ile demir dışı metallerin nitrürlenmesi
Plazma daldırma iyon implantasyonu (PIII), metallerin mekanik ve kimyasal yüzey özelliklerini modifiye etmek için geliştirilmiş, konvansiyonel ışın huzmesi iyon implantasyonu gibi, malzemelerin yüzeye yakın bölgesine aşılanmış enerji yüklü iyonları kullanır. PIII'da numune plazma ile sarılır ve negatif yüksek gerilim darbelerine maruz bırakılır. Elektrik alanı boyunca iyonlar (çoğunlukla azot iyonları), ivmelendirilerek numune yüzeyine aşılanırlar. PIII işleminin sağladığı en büyük kolaylıklardan biri, iyon ışınını ve numuneyi elle hareket ettirmeye gerek kalmadan aşılamanın numunenin her tarafında (numune tutucu ile temas eden kısmı hariç) eş zamanlı olarak gerçekleşmesidir.Yapılan bu çalışmada sahip olduğu özellikler nedeniyle son yıllarda pek çok alanda ve özellikle de protez malzemesi olması nedeniyle sağlık endüstrisinde yaygın olarak kullanılan ancak zayıf yüzey sertliği ve aşınma direncinden dolayı makina mühendisliğindeki kullanımları düşük olan Ti6Al4V alaşımının PIII yöntemi ile azot plazması içerisinde işlem görmüş yüzey ve yüzey altı tabakaların taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve X-ışını difraksiyonu analizleri (XRD) yapılmış, yüzeyde gelişen tabakaların mikroyapıları ve aşınma davranışları incelenmiştir.XRD analizi sonucunda Tİ6Al4V alaşımının yüzeyinde sıcaklık ve işlem süresiyle doğru orantılı olarak artan TiN ve Ti2N tabakalarının oluştuğu tespit edilmiş bu tabakalar SEM analizleri ve mikroyapı resimleri tarafından da desteklenmiştir. Bu çalışmada oluşan en kalın tabakanın işlem sıcaklığının en fazla yükseldiği 12. deney grubunda olduğu görülmüştür. Pin-on disk aşınma cihazında yapılan aşınma testi sonucunda, PIII işleminde frekans ve darbe süresinin arttırılmasının aşınma direncini arttırdığı saptanmıştır.
Muhtelif kaynak yöntemlerinde doğru akımlı kaynakta kutuplamanın kaynak dikiş formuna etkilerinin araştırılması
Bu çalışmanın amacı, muhtelif kaynak yöntemlerinde doğru akımlı kaynakta düz ve ters kutuplamanın kaynak dikiş formuna etkilerinin araştırılmasıdır.Tezin araştırma aşamasında ark fiziği, kaynak makinalarının özellikleri ve kullanım alanları, kaynak dikiş formunu etkileyen ark kaynağı değişkenleri, ark kaynağı yöntemlerinde kutup değişimi ve etkileri, ark kaynağında dalga formu kontrol teknolojisinin kaynak dikiş formuna etkileri incelenmiştir. Yapılan araştırmalar sonucunda doğru akımda düz ve ters kutuplama durumlarının TIG, MIG ve toz altı kaynağında kaynak dikiş formunda nüfuziyete, kaynak dikiş yüksekliğine ve kaynak dikiş genişliğine etkileri bulunmuştur. Kutuplama çeşidinin (düz ya da ters) özellikle nüfuziyet ve dikiş yüksekliği değerlerine oldukça büyük etkisi olduğu görülmüştür. Elde edilen bu değerler kaliteli ve ekonomik bir kaynak dikişi için önemi ortaya çıkmıştır. Kaynak işlemi esnasında kutup değişiminin yanı sıra kaynak akım ve hızı da değişken olarak testlerde kullanılmıştır. Burada kaynak akımı ve hızın diğer değişkenler olarak seçilmesinde en önemli sebep kaynak işleminin ekonomisine etkilerinin göz önüne alınmasıdır.Kutuplama çeşidinin etkileri üzerine yapılan çalışmalar günümüzde yeni teknolojilerin yaratılmasında katkı sağlamıştır. Örneğin günümüzde kullanılan dalga formu kontrol teknolojisinin ortaya çıkmasında bu tip deneysel sonuçlardan yararlanılmıştır.
Lazer ışını ile metallerin kesilmesine etki eden parametrelerin incelenmesi
Parçaların üretilmelerinde birçok termik kesme yöntemleri mevcuttur. Termik kesme yöntemlerinin her birinin birbirine göre avantajları ve dezavantajları mevcuttur. Bu çalışmada, termik kesme yöntemlerinden biri olan lazer yönteminde, lazer ışını elde edilme yöntemleri, kesme yönteminde kullanılan CO2 lazer sistemi yapısı, lazer ışını ile kesme çeşitleri ve bunların etkilerinin neler olduğu hakkında bilgiler verilmiştir. CO2 lazeri kesme yönteminde kesme işlemini etkileyen parametreler vardır. Bu parametreler; lazer ışını odak noktası, kesme hızı, kesme gazı basıncıdır. Bu parametrelerin değiştirilmesi ile elde edilen numuneler kesim yüzeyleri, içyapıları ve sertlikleri bakımlarından karşılaştırılarak, parametrelerdeki değişimlerin etkileri analiz edilmiştir.
Koruyucu gaz kaynağında (MIG/MAG) gaz debisinin kaynak nüfuziyeti ve kaynak hızına etkisi
Kaynak, günümüzde bağlantı yöntemlerinden biri olarak imalatın birçok aşamasında sıkça karşımıza çıkmasının yanı sıra, bakım ? onarım işlemlerinde de sıkça başvurulan bir yöntemdir.Yöntemin ilk keşfedilişinden günümüze kadar, birçok farklı şekilde uygulaması bulunmasına rağmen sonsuz kaynak teli kullanımı, mekanize oluşu, her pozisyonda kolaylıkla kaynak yapılabilmesi vb. gibi nedenlerle MIG ? MAG Gazaltı Kaynak Yöntemi diğer yöntemlere nazaran daha fazla kullanım şansı bulmuştur.Kaynak işlemi sırasında elektrodun kaynak dikişi boyunca ilerleme hızı; birleştirilecek malzemelere verilen ısıyı, dolayısı ile kullanılan enerjiyi, dolgu teli miktarını ve nüfuziyet gibi bir takım değişkenleri etkileyeceğinden optimum bir değerde seçilmelidir.Birleştirme işlemi yapılırken birleştirilecek malzemelere enerjinin yanı sıra gerekli hallerde dolgu metali verilerek malzemelerin tek bir parça şeklinde birleştirilmesi sağlanır. Bu nedenle malzemelere mümkün olduğunca yoğun enerji verilmesi gerekmektedir. Yapılan çalışmalar arkın soğutularak enerji yoğunluğunun arttırılabileceğini göstermektedir.Çalışmamın ilk aşamasında, kaynak hızının nüfuziyet üzerindeki etkisi ile arkın çevresinden geçmekte olan gazı soğutmanın nüfuziyete etkisi incelenmiş, ikinci aşamada ise kaynak ağzı açılmamış numunenin su soğutmalı ve su soğutmasız nozul ile kaynak yapılması sonucunda oluşan nüfuziyet miktarları ayrıntılı biçimde incelenmiştir.
Titanyumun yüksek sıcaklıklarda iyonitrürasyonda sertleştirilip yüzey özelliklerinin incelenmesi
Bu çalışmanın amacı, Ti6Al4V titanyum alaşımının plazma nitrürleme yöntemi kullanılarak sertleştirilmesidir.Titanyum ve titanyum alaşımları, iyi korozyon direnci ve biyouyuşabilirliği gibi mükemmel özelliklerinden dolayı çoğu endüstri için çok çekici malzemelerdir. Ama Titanyum ve titanyum alaşımlarının, zayıf yüzey sertliği ve aşınma direncinden dolayı makine mühendisliğindeki kullanımları düşüktür. Bu problemlerin termokimyasal işlemler gibi bazı yüzey mühendisliği teknolojileri kullanarak üstesinden gelinebilmektedir. Plazma nitrürleme ile titanyum alaşımlarının yüzeyinde yüksek sertliğe sahip tabakalar oluşturularak onlara geniş bir uygulama alanı sağlanmaktadır. Tezin araştırma aşamasında, Ti6Al4V titanyum alaşımının yüzey modifikasyonunu içeren plazma nitrürleme işlemi incelenmiştir. Yapılan araştırma sonucunda elde edilen bilgiler doğrultusunda, plazma nitrürleme işlemi, sabit gaz karışımında, farklı işlem süreleri için değişik sıcaklıklarda gerçekleştirilmiştir.Çalışmada, iyonitrürasyon işlemi sonucunda Ti6Al4V alaşımı numunelerinin yüzeyinde gelişen tabakaların mikroyapıları, kalınlıkları, mikrosertlikleri, X-Ray difraksiyon analizi ve aşınma davranışları incelenmiştir. Optik incelemeler sonucunda Ti6Al4V alaşımı üzerinde bileşik ve difüzyon tabası olarak adlandırılan iki tabaka saptanmıştır. Bileşik tabaka titanyum nitrürlerini içerir ve XRD sonuçları bu oluşumları desteklemektedir. XRD analiz sonuçları, sıcaklığın yükselmesiyle bu fazların büyüdüğünü göstermektedir. Bu çalışmada yapılan mikrosertlik ölçümlerinin sonuçlarına göre artan işlem süresi ve sıcaklığı ile birlikte sertlik değeri artmaktadır. Difüzyon tabakası kalınlığı, artan işlem süresi ve sıcaklığı ile birlikte artmaktadır. Pim disk sisteminde yapılan aşınma testi sonucunda, plazma nitrürleme sıcaklık ve süresinin artmasının aşınma direncini artırdığı saptanmıştır. Aşınma miktarının artan bileşik tabaka kalınlığı ile azaldığı tespit edilmiştir.
Süperalaşımların nitrürlenerek yüzey özelliklerinin incelenmesi
Nikel bazlı süperalaşımlar yüksek sürünme ve oksidasyon dirençleri nedeniyle özellikle yüksek sıcaklıkta çalışan türbin kanatları ve uçak motorları gibi parçaların imalatında yaygın olarak kullanılmaktadır. Fakat bu malzemelerin aşınma dirençleri diğer mekanik özelliklerine nispeten çok düşüktür. Özellikle çeliklerin yüzey özelliklerini geliştirmek için kullanılan plazma nitrürleme yöntemi ile nikel bazlı süperalaşımların nitrürlenebilirliği hakkında yeterli ve detaylı çalışmalar henüz bulunmamaktadır. Nikel bazlı süperalaşımların plazma nitrürleme davranışı çok karmaşıktır ve henüz kesin olarak açıklaması yapılamamıştır.Bu çalışmada bir nikel bazlı süperalaşım olan Wirolloy alaşımı kullanılarak plazma nitrürleme yöntemi ile nitrürlenmiştir. Nitrürleme işlemi %85 H2+%15 H2 sabit gaz karşım oranında farklı işlem sıcaklıklarında ve işlem sürelerinde yapılmıştır. İşlem parametrelerine bağlı olarak elde edilen tabakaların yapıları, bu yapıların değişimine etki eden faktörler metalografik muayene ve XRD analizleri ile incelenmiştir. Ultra mikrosertlik yöntemiyle ve aşınma denyleri ile bu tabakaların mekanik özellikleri üzerine işlem parametrelerinin etkisi araştırılmıştır. Tüm incelemeler sonucunda Wirolloy nikel bazlı süperalaşımın nitrürlenme mekanizmasının açıklaması yapılmışılmıştır.
Girdap akımları ile malzeme muayenesinde malzeme ayırımı, yüzeysel çatlak kontrolü, boru, mil ve bilet kontrolü ve döner bobinli test sistemlerinde muayeneye etki eden parametrelerin deneysel olarak optimizasyonu
Yapılan çalışma, girdap akımlarının bir tahribatsız malzeme muayene yöntemi olarak sanayi ortamında kullanılabilirlik olanaklarının araştırılmasıdır. Öncelikle girdap akımlarının fiziksel prensipleri incelenmiş ve literatür araştırmaları yapılmış, ardından da değişik malzeme imalat proseslerinde girdap akımları ile tahribatsız muayene çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Online ve offline boru kontrolleri, yüzeysel çatlak kontrolleri, malzeme ayırımı ve kontrollerinde girdap akımları için en uygun test teknikleri belirlenmiş ve test parametreleri optimize edilmiştir. Standart girdap akımı test cihazları ile yapılan değişik sanayi uygulamaları laboratuar deneyleri ile karşılaştırılarak olumlu sonuçlar elde edilmiştir. Yöntemin laboratuar uygulamaları için çeşitli test aparatları imal edilmiştir.
Paslanmaz çeliklerin lazer kaynağında kaynak parametrelerinin bağlantının dayanım ve korozyon özelliklerine etkisinin incelenmesi
Bu çalışmada, lazerle kaynak edilmiş ostenitik paslanmaz çelik levhaların mekanik ve mikroyapı özellikleri, lazer kaynağı parametrelerinin bir fonksiyonu olarak araştırıldı. Lazer alın kaynaklı birleştirmeler bir darbeli Nd:YAG lazeri kullanılarak imal edildi. Darbeli lazer dikiş kaynağı çeşitli parametreler tarafından kontrol edilmektedir. Bu parametreler; darbe süresi, darbe enerjisi, kaynak hızı, lazer gücü, ortalama tepe güç yoğunluğudur. Temel işlem parametrelerinin özellikle birleştirme dayanımı ve kaynak kalitesi üzerindeki etkileri incelendi. Ayrıca paslanmaz çelik levhaların alın birleştimesi şeklinde, darbeli bir Nd:YAG lazer ışın kaynağıyla kaynak edilebilirliği incelendi. Sonuç olarak, doğru lazer kaynak parametrelerinin uygun şekilde seçimi lazer kaynaklı birleştirmelerin mekanik ve mikroyapı özelliklerini iyileştirdi.
Bir kompresör gövdesi imalatının toz metalürjisi ve difüzyon kaynağı yöntemleri uygulanarak optimizasyonu
Karmaşık şekilli makina parçalarının geleneksel imalat yöntemleri ile üretilmesi sırasında imalat zorluğu ve malzeme kaybı gibi olumsuz faktörlerle karşılaşılmaktadır. Bu problemlerin çözümü için toz metalürjisi ve difüzyon kaynağı yöntemlerinin kullanılması avantaj sağlamaktadır. Toz metalürjisi son dönemlerde sanayide geniş bir şekilde uygulanmaktadır. Bu çalışmada, halen dökme demirden üretilmekte olan döner rotorlu hermetik rotasyon kompresörleri ana elamanlarından olan kompresör gövdesinin imalatının toz metalürjisi ve difüzyon kaynağı yöntemleri uygulanarak, gövde imalatının optimizasyonuna çalışılmıştır. Karmaşık şekle sahip gövde, iki parçaya (çevrelenen ve çevreleyen parça olarak) ayrılmış, çevrelenen parça malzemesi olarak Fe-Cu-C toz metal karışımı ve çevreleyen parça malzemesi olarak da Fe-Zn-C toz metal karışımı kullanılmıştır. Gövdenin toz metalürjisi ve difüzyon kaynağı yöntemleri kullanılarak elde edilmesi; soğuk presleme basıncı, sinterleme sıcaklığı ve süresi gibi çeşitli parametrelere bağlı olarak incelenmiştir. Araştırmada soğuk presleme basıncı, sinterleme sıcaklığı ve süresinin gövdenin boyutsal özelliklerine, mekanik özelliklerine, iç yapısına ve kaynaklı birleştirmeye etkisi irdelenmiştir.
Effects of parameters on flash welding using a magnetically controlled arc
Flash welding is used more than upset welding because of greater weld strength, no need for special preparation of weld surface, lower power demand with less power consumption, faster speed and smaller upset, and less heat in the work since mostheat appears at the interface. It is possible to weld dissimilar metals of widely differing melting points since flashing may be continued until both metals have reached their individual fusing temperatures. In this process the parts are brought together lightly with current flowing, and then separated slightly; a flashing action is created at the interface. This heats them to their fusion temperature and permits the pressure which is then applied to force the fused areas together and form the weld. In this study, the arc, which is initiated at the heating phase was rotated along the surfaces of the tubes to be welded by means of an external magnetic field to supply a uniform heating. The joints produced by the application of different welding heats and upset forces were mechanically tested and also examined under light-microscope. As a result, optimum parameters for flash welding of thin walled tubes were obtained.
The Investigation of contact resistance in resistance spot welding by using numerial and experimental methods
ABSTRACT The method of electric resistance spot welding has an ex tensive application in the joining of sheet metal not only in mild steels but also in stainless steels, heat resisting alloys, aluminium and copper alloys and reactive metals. Particularly attractive features of this process are the high speed of operation, ease of mechanization, the self- jigging nature of the lap joint and the absence of edge preparation or filler metal. The workpieces are joined to each other in resistance weld ing by using pressure and heat. The heat is generated by the resistance to the passage of the current according to the Joule's law. Temperature is the highest at the contact surface between the pieces. The contact resistance between sheets where nugget and, therefore, the heat is required is the most important resistance in early period of the weld ing. In this investigation, finite element method and an experi mental method have been used to find out the relationship between contact resistance and clamping force. Some experi mental measurements have also been carried out to show the validity of the solution. In the finite element process, isoparametric four-node quadrilateral element has been chosen and Lagrange polyno mial has been used as interpolation function. Various spe cial software computer programs have been developed to solve this problem. Mechanical properties of materials ob tained from tensile test results have been used in this in vestigation. Elasto-plastic analysis has been done to find out relationship between micro contact force and the radius of contacted area of a micro contact point by using * initial stress method". As a result of this study, the relationship between contact resistance and clamping force has been found and illus trated as graphics in figures. In addition, stress distri bution in the workpiece and on the spherical surface of the micro contact point, forces applied to the micro contact points, the effects of the thickness of the workpiece, and the radius of electrode tip, and the material of the work- piece to the contact resistance have been investigated.
Demir dışı metal ve alaşımlarda iyonitrasyon ile sertleştirme ve sertleştirme sonucu oluşan malzeme özelliklerinin tesbiti
IV ÖZET Titanyum ve alaşımları biomedikal uygulamalarda korozyon direnci ve biouyuşabiürliğl nedeniyle yaygın olarak kullanılır. Bununla birlikte, implantlar için bu malzemelerin kullanımı, yetersiz yüzey sertliği ve aşınma direnci nedeniyle bazen problem yaratır. Aşınmaya uğrayan cerrahi implantlarda kullanılan titanyum alaşımlarının yetersiz yüzey sertliğini ve aşınma direncini geliştirmek için plazma nitrürleme yapılmaktadır. Tİ6A14V titanyum alaşımının plazma nitrürleme yöntemi kullanılarak sertleştirilmesi amaçlanan bu çalışmamızda sıcaklık (600 °C'den 850 °C'ye), zaman (2 saatten 20 saate) ve H2+N2 gaz karışımında oluşan plazma atmosferindeki azot gazının hacimsel oranı işlem parametreleri olarak seçilmiştir. Plazma nitrürleme ile Tİ6A14V alaşımında işlem görmüş yüzey ve yüzey altı tabakaların mikroyapılan, sertlikleri, kalınlıkları ve aşınma davranışları incelenmiştir. Yapılan mikrosertlik ölçümlerinin sonuçlarına göre en fazla difüzyon tabakası sertliğinin 7 saat 850 °C'de %80 N2+ %20 H2 gaz karışımı kullanıldığı durumda oluştuğu görülmüştür. Difüzyon tabakası kalınlığı, artan işlem süresi ve sıcaklığı ile birlikte artmaktadır. Optik mikroskop incelemelerinde, en derin difüzyon tabakası 10 saat 850 °C'de %80 N2+ %20 H2 gaz karışımı kullanıldığı durumda oluştuğu görülmüştür. Aşınma miktanmn artan bileşik tabaka (TİN + Tİ2N) kalınlığı ile azaldığı tespit edilmiştir. Anahtar sözcükler: 1) Plazma nitrürleme 2) Titanyum Nitrürleme 3)Yüzey işlemleri
Karbonlu çeliklerde derin çekmeye etki eden faktörlerin incelenmesi
Temeli, belirli özellikleri haiz metal esaslı malzemelerin kalıcı olarak biçim değiştirmesine dayanan plastik şekillendirme yöntemleri, gerilme ve şekil değişimi arasındaki ilişkinin çok çeşitli durumlarda incelenmesine olanak sağlaması nedeniyle, plastisite teorisinin hayata geçirilebilen en başarılı uygulamaları arasında sayılmaktadır. Bu yöntemlerden biri olan derin çekme ise sanayide, özellikle düzlemsel metalik sac levhalardan kap biçimli parçaların imal edilmesi söz konusu olduğunda, iş ekonomisi, uygulama kolaylığı ve benzeri avantajları nedeniyle oldukça farklı bir yer ve uygulama alam bulmaktadır. Taşıdığı bu öneme karşın gerek sac işleme usulleri ve gerekse derin çekme ile ilgili pek çok mühendislik probleminin pratik matematiksel izahı henüz tam anlamıyla yapılamamış olduğundan plastik şekillendirme yöntemleri, hem bu daim sanayideki uzmanları, hem de konuyla akademik düzeyde ilgilenenler açısından halihazırda oldukça ilgi çeken, çözülmeyi bekleyen ve teori ile pratiği başarıyla kaynaştıran bir mühendislik problemleri grubunu teşkil etmektedir. Konusu itibariyle derin çekmeye etki eden faktörlerin incelendiği bu çalışma kapsamında, plastik şekil değişimine yol açan mekanizmalar ile temeli, metallerin plastik şekil değişimine dayanan bir imal usulü olan derin çekme hakkında genel bilgiler verilmiş, uygulama aşamasında üreticinin karşısına sıklıkla çıkan ve bu yöntemin gerçeüeştirilebilirliğine büyük ölçüde etki eden özel durumlarla ilgili açıklamalarda bulunulmuştur. Ayrıca, uygulama aşamasında bu yöntemi kullanmak suretiyle gerçekleştirilmesi hedeflenen imalattan optimum verimin alınabilmesi için, hazırlık ve uygulama safhalarında göz önünde bulundurulması gereken mekanik kökenli etmenler ile yine aynı amaçla imalat sırasında ya da öncesinde uygulanabilecek ısıl işlemler teorik olarak mcelenmiştir. Yapılan bu incelemeyi elle tutulur bir hale getirebilmek amacıyla derin çekme yöntemiyle elde edilmiş farklı geometrideki iş parçalarında işlem sonrası meydana gelen pekleşme, tane yönlenmesi ve benzeri malzeme olaylarının, bu parçaların muhtelif bölgelerindeki çekme dayanımı, akma sınırı, sertlik gibi bazı mekanik özelliklerde meydana getirdiği değişimler deneysel olarak incelenmiş; derin çekme oranının bu özelliklere olan etkisi karşılaştırmalıolarak araştırılmıştır. Takip eden aşamada ise, derin çekilmiş parçalara uygulanan rekristalizasyon tavlamasının anılan özelliklere olan etkileri araştırılmıştır. Son olarak, tüm bu çalışmalardan elde edilen veriler ışığında, özellikle derin çekme yöntemi kullanılarak imal edilen basınçlı kap konstrüksiyonlannın kritik bölgeleri ile ilgili çeşitli hususlar değerlendirilmiştir. Anaktar Sözcükler: Soğuk şekillendirme, Derin çekme, Tane yönlenmesi, Isıl işlem
Plasma nitriding behavior of AISI 5140 steel
The plasma nitriding behavior of a low-alloy steel, AISI 5140, has been examined under various process conditions. The process variables studied include time (l-12h), temperature (450-550°C) and nitrogen partial pressure (10-60voL%N2) of nitriding atmosphere, which consisted of a mixture of N2+H2 with a total pressure of lOmbar. Microhardness measurements, optical microscopy, X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) techniques have been utilized to investigate the nitriding response of the steel The work has focused on the surface hardening behavior of the steel, the composition and morphology of the nitrided layers, and studies of fatigue and wear properties of plasma nitrided specimens. A reversed bending fatigue testing machine was used in fatigue tests. Wear tests were carried out under dry sliding conditions using a pin-on-ring configuration. The maximum surface hardness was obtained in the sample plasma nitrided over a period of 4h at 500°C in a nitriding atmosphere containing 20voL% N2. For shorter treatment times and/or lower temperatures the amount of hardening was low due to the lower nitrogen uptake and precipitate density. Due to the coarser precipitates, extended nitriding periods and/or higher treatment temperatures led lower surface hardness as well XRD studies revealed that the outermost layer or compound layer of samples are made up of a mixture of ¦/-nitride and E-nitride phases. Formation of a predominantly ¦/phase compound layer structure is favored at high temperatures, for long treatment times and by the use of low nitrogen atmospheres. The case depth and compound layer thickness were found to increase with increasing process temperature and time. Nitrogen content of the plasma nitriding atmosphere while increasing the compound layer thickness, slightly decreased the case depth. The fatigue and wear tests revealed substantial improvements depending upon the structural characteristics of the component ie. plasma nitriding process conditions. It was found that fatigue strength of a plasma nitrided sample was determined by its hardness and case depth. Fatigue fractography study using SEM revealed subsurface crack initiation especially on samples tested at low stress levels. Compound layer thickness, which seemed to have no significant effect on fatigue test results, played an important role in wear tests. Wear rates were observed to increase with increasing compound layer thickness and decreasing surface hardness.