Surface coating
73 theses under this subject heading
3-dimensional moving load problems for elastic and coated elastic half-spaces
This study deals with 3-dimensional analysis of a point load moving at a constant speed along the surface of elastic and coated elastic half-spaces. Formulation of the problems is based on the framework of an asymptotic hyperbolic-elliptic model for the wave field developed to extract the contribution of surface waves. The validity of the model is restricted to the range of speeds close to the surface Rayleigh wave speed for both problems. It is also assumed that for the coated half-space the thickness of the coating is small compared to a typical wavelength of the surface wave. First, the uncoated elastic half-space problem is considered and both sub and super-Rayleigh cases are studied. The surface solutions for both cases are obtained through the fundamental solution of the differential operators. Then these solutions are restored over the interior of the half-space by the means of Poisson's formula. Thus the steady-state near-field solutions are derived in terms of the elementary functions. Finally numerical computations based on the derived approximate formulae are presented. In the coated half-space problem the surface solutions are given in integral forms obtained through the use of integral transforms for sub and super-Rayleigh cases. Then the integral solutions of the perturbed wave equation describing wave propagation along the surface are derived with their far-field asymptotic expansion using the uniform stationary phase method. Finally, numerical comparisons of exact and asymptotic results are presented for both cases.
21. yy.'da seramik ve cam malzemelerin mimaride yüzey oluşturma ve kaplamada kullanımı
Mimari mekan kavramı insanların gereksinimleriyle ortaya çıkmıştır. Toplumlar neredeyse her dönemde dönemin yerel malzemelerini ve inşa tekniklerini kullanarak kendi yapılarını oluşturmuştur. Endüstriyel devrim sonrası hızlı nüfus artışı beraberinde yeni yapılara duyulan ihtiyaçların da artmasına sebep olmuştur. Endüstride gerçekleşen atılımlar, seramik, cam gibi malzemelerin kullanım yer ve biçimindeki değişiklikler, yeni malzemelerin keşfi, bu yapılarda kullanılacak farklı biçim ve yüzey önerilerinin geliştirilmesini zorunlu hale getirmiştir. Günümüzde ise çeşitli bilgisayar destekli tasarım programları ve inovatif tasarım anlayışları neredeyse kişiye özel bir mimari pratiği ortaya koymaktadır. Bu özelleştirme süreci seramik ve cam gibi, kullanımı çok eski dönemlere uzanan malzemelerin de bu uygulamalarda gerek teknik, gerekse biçimsel anlamda özelleştirilmesi anlamına gelmektedir. Araştırmada, günümüzde mimari pratiği içinde, seramik ve cam malzemelerin sanatsal anlamda yüzey oluşturma ve kaplamada kullanıldığı örnekler incelenerek değerlendirilecektir. Anahtar Kelimeler: Mimari, Yüzey Oluşturma, Seramik, Cam
Refrakter harman karıştırıcı bıçaklarında aşınmaya dayanıklı kaplamaların (CrC, WC tel, WC plaka) bıçak ömrüne etkilerinin araştırılması
Bu çalışmada, endüstriyel bir problemin çözümü amaçlanmıştır. Refrakter sanayinde kullanılan harman hazırlama karıştırıcılarının bıçaklarındaki şiddetli aşınma sorununun önüne geçmek ve ömürlerini uzatmak için 3 tip kaplama denenmiştir. "Kütahya Manyezit İşletmeleri Reftrakter Fabrikasında" çalışan bir harman karıştırıcısına, aynı anda çalışmak üzere "CrC, WC Tel, WC Plaka" kaplı bıçaklar yerleştirilmiştir. Bu bıçaklar yaklaşık 1 yıl gözlenmiş ve aşınan parçaların mikroyapıları incelenmiştir. En uzun ömür, toz metalürjisi ile üretilmiş WC plakada sağlanmış olup, 3.780 $ masraf ile yapılan kaplama, 1 karıştırıcının yılda 510.000 $ değerindeki üretim kaybını engellemiştir. Bir aşınma probleminde, aşınan-aşındıran-aşınma ortamı gibi konuların doğru değerlendirilmesi için, Kaizen ve 6 Sigma metotlarının kullanımı ile ilgili bir örnek uygulamaya da yer verilmiştir. Bu tür metodolojilerin kullanılması, çözüme en kısa yoldan ulaşmak için büyük önem arz etmektedir.
Alternatif renklerde reflektör içeren otomotiv aydınlatma ürünlerinin farklı alaşımlar kullanılarak PVD kaplama metodu ile aydınlatma regülasyonlarına uygun (ECE) olarak üretilmesi
Otomotiv dış aydınlatma ürünlerini oluşturan alt parçalar estetik görünüm ve yansıtıcılık ihtiyacı gereği PVD yöntemiyle alüminyum ile kaplanmaktadır. PVD kaplama işlemi, sıvı veya katı fazdan atomların veya moleküllerin düşük basınç altında buharlaşması ve buharın substrat üzerinde yoğunlaşmasıdır (Mattox, 1998). Bu çalışmada farklı bakır alaşımlar kullanılarak otomotiv aydınlatma alt parçalarında (reflektör ve bezel vb.) rose-gold renklerin elde edilmesi hedeflenmiştir. PVD kaplama metodu ile bilinen yöntemlerin dışına çıkılarak ilk kez seri şartlarda optik gereksinimler korunarak polimer malzemeye alaşım kaplama yapılmıştır. Yapılan ilk denemeler sonucunda alaşımı oluşturan farklı elementler farklı evaporasyon profilleri göstermiş ve parçalar üzerinde homojenite elde edilemediği gözlemlenmiştir. Uygun homojen film kalınlığının elde edilmesi ve evaporasyon profilinin iyileştirilmesi için CFD simülasyonları ile analizler yürütülmüş ve deneysel uygulamalar ile sonuçlar doğrulanmıştır. Farklı alaşımlar ile kaplanan parçalar ile toplanmış bitmiş ürünlere fotometri ölçümleri yapılarak optik değerler ve renk tonu değerlerinin ECE ve SAE regülasyonuna uygunluğu doğrulanmıştır.
Tanen katkılı üst yüzey işlem maddesinin ahşabın dış ortam koşullarına karşı dayanıklılığına etkisi
Çalışmanın amacı, doğal dayanıklılığı az olan sarıçam odun örneklerinin hızlandırılmış dış ortam koşullarının bozundurucu faktörlerine karşı dayanımını tanen katkılı su esaslı akrilik şeffaf bir üst yüzey işlem maddesi ve opak boya ile iyileştirmektir. Çalışmada, su esaslı akrilik şeffaf ve opak üst yüzey işlem maddesine katkı maddesi olarak ilave edilecek 3 farklı tanen çözeltisinden en etkili tanen çeşidi ve gerek duyulan en düşük tanen miktarı belirlenmiştir. Tanen olarak valeks, mimoza ve kızılçam kabuk taneni değişik konsantrasyonlarda üst yüzey işlem maddelerine katılmıştır. Ardından örnek yüzeylerine 200g/m2 ve 3 kat olacak şekilde fırça ile uygulama yapılmıştır. Üst yüzeyi kaplanan örnekler ile kontrol örnekleri, 1512 saat boyunca hızlandırılmış yaşlandırma testine tabi tutulmuş, test süresince belirli aralıklarla yüzeylerin renk, parlaklık, yüzey pürüzlülük ölçümleri ve makroskopik açıdan değerlendirilmesi gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar kontrol örneklerine göre kıyaslanmıştır. Çalışma sonucunda, kontrol örneklerinde erozyon, çatlama ve çarpılmalar görülürken, yüzeyi kaplanan örneklerde bu deformasyonlar gözlenmemiştir. Tüm örneklerin yüzeyleri koyulaşmış, parlaklığı kaybolmuş ve yüzeyler daha pürüzlü hale gelmiştir. Üst yüzeyi kaplanan örnekler kontrol örneklerine kıyasla araştırılan parametreler bakımından daha iyi sonuçlar vermiştir. Renk ölçümleri, yüzeylerin renk stabilitesi için tanenlerin yüksek konsantrasyon seviyelerinde olması gerektiğini göstermiştir. Ancak üst yüzey işlem maddesinde tanen konsantrasyonu arttıkça parlaklık değişimi ve pürüzlülük de artmış ve bu özellikler olumsuz yönde etkilenmiştir. Şeffaf üst yüzey işlem maddesi için en umut verici sonuçlar valeks ve kızılçam taneninde bulunmuştur. Opak boyanın kendisi hızlandırılmış dış ortam test faktörlerine karşı oldukça iyi dayanım sergilemiş ve bu tip bir boya için herhangi bir UV absorbe edici kimyasal maddeye gerek duyulmadığı gözlenmiştir. Sonuçlar, ucuz ve çevre dostu doğal antioksidan madde olarak tanenlerin şeffaf üst yüzey işlem maddelerine katılan pahalı inorganik UV absorbe edicilere alternatif olabileceğini göstermiştir.
DC01 çeliğinin galvaniz kaplanması ve kaplama yapısının modifiye edilerek yüzey özelliklerine etkisinin incelenmesi
Bu tez çalışması; sıcak daldırma galvaniz (SDG), elektrogalvaniz (EG) ve bu kaplamalar sonrasında farklı parametrelerle uygulanan difüzyon tavlamasının, endüstriyel uygulamalarda yaygın olarak kullanılan DC01 çelik borunun yüzey özelliklerine etkisini içermektedir. Tezin temel amacı, her iki kaplama yönteminin ve sonrasında uygulanan difüzyon tavlaması işleminin yapısal, aşınma ve korozyon özellikleri üzerindeki etkilerini incelemektedir. Tez kapsamında, DC01 çelik numuneler sıcak daldırma galvaniz kaplama ve elektrogalvaniz kaplama işlemine tabi tutulmuş ve ardından farklı difüzyon tavlaması sıcaklıklarına maruz bırakılmıştır. Çalışmada kullanılan DC01 çeliği, sıcak daldırma galvaniz kaplanıp 500°C, 550°C ve 600°C'de difüzyon tavlaması yapılmış ve aynı şekilde DC01 çeliği elektrogalvaniz kaplanıp aynı sıcaklıklarda difüzyon tavlaması işlemine tabi tutulmuştur. Numuneler, kaplama tipine ve difüzyon tavlaması sıcaklıklarına göre SDG-500, SDG-550, SDG-600, EG-500, EG-550 ve EG-600 şeklinde kodlandırılmıştır. Kaplama işleminin ve kaplama sonrası uygulanan difüzyon tavlamasının, numunelerin yüzey morfolojisi, kaplama kalınlıkları ve kesitleri üzerindeki etkileri EDS donanımlı taramalı elektron mikroskopu (SEM) aracılığıyla incelenmiştir. Numunelerin faz analizleri X-ışını difraktometresi (XRD) ile yapılmıştır. Numunelerin aşınma testleri, karşıt hareketli aşınma test cihazıyla yapılmış ve sürtünme katsayısı verileri elde edilmiştir. Numunelerin korozyon performansları ASTM B117 standardına göre tuz sisi testi ile gerçekleştirilmiştir. Kesit incelemeleri, elektrogalvaniz kaplamanın daha homojen ve tekdüze bir yapı sunduğunu, sıcak daldırma galvaniz kaplama numunelerinin kaplama kalınlığının elektrogalvaniz kaplama numunelerinden daha büyük olduğunu ortaya koymuştur. XRD analizi sonuçlarına göre, SDG numunesinde η-Zn(Fe), α-Fe(Zn), δ-FeZn10 ve ζ-FeZn13 fazları görülürken, EG numunesinde η-Zn(Fe), δ-FeZn10 ve α-Fe(Zn) fazları tespit edilmiştir. Difüzyon tavlaması yapılan SDG numunelerinde η-Zn(Fe), α-Fe(Zn), δ-FeZn10, ζ-FeZn13, Г-Fe3Zn10 ve ZnO fazları gözlenirken, difüzyon tavlaması yapılan EG numunelerinde η-Zn(Fe), δ-FeZn10, α-Fe(Zn), ζ-FeZn13 ve ZnO fazları tespit edilmiştir. EG-550 ve EG-600 numunelerinde bu fazlara ek olarak Γ1-Fe5Zn21 fazı da tespit edilmiştir. Aşınma sonuçları irdelendiğinde, EG-550 ve EG-600 numunelerinin diğer tüm kaplamalı numunelere göre aşınma izi genişliklerinin ve ortalama sürtünme katsayılarının daha düşük olduğu görülmüştür. Korozyon testi sonuçları incelendiğinde, korozyon sonrası yüzey görünümleri dikkate alındığında SDG-550 numunesinin en iyi korozyon direncini sunduğu değerlendirilmiştir. Her ne kadar SDG ve EG numunelerinin korozyon sonrası yüzey görünümleri benzerlik gösterse de taramalı elektron mikroskobu (SEM) görüntülerine bakıldığında, EG numunesinde iğneli bir yapı tespit edilmiştir. Ancak, SDG numunesinde bu yapı keskin olmayan bir yapıdadır. Aşınma testleri sonuçlarına göre, EG-550 ve EG-600 numunelerinin diğerlerine kıyasla daha düşük aşınma izi genişliği ve sürtünme katsayısı sunduğu belirlenmiştir. Bu sonuçlar ile EG-550 ve EG-600 numunelerinin aşınma direncinin geliştiği, korozyon testi sonuçlarına göre ise, SDG-550 numunesinin korozyon direncinin geliştiği söylenebilmektedir.
Alaşım nanokubbelerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Yüzeyde zenginleştirilmiş Raman saçılması (YZRS), biyolojik ve biyolojik olmayan moleküllerin ve yapıların karakterizasyonu için ortaya çıkan analitik bir tekniktir. Ayarlanabilen plazmonik nanoyapıların üretilmesi, elektromanyetik zenginleştirmenin YZRS zenginleştirme mekanizmasına önemli katkıları nedeniyle yeni YZRS substratlarının tasarımı için odak noktasıdır. Bu tezde, metal türleri ve metal derişimleri değiştirilerek ayarlanabilir plazmonik özelliklere sahip Au-Ag, Au-Cu ve Ag-Cu alaşım nanokubbelerin hazırlanması için yeni bir yaklaşım gösterildi. İlk olarak, polidimetiksiloksan (PDMS) yüzeyinde bir kalıp elde etmek için, iletim derleme yöntemi ile bir cam lam üzerine düzenli bir şekilde lateks partikülleri (1600 nm) biriktirildi. Daha sonra PDMS yüzeyinde nanoçukurcuklar elde etmek için lateks ince film üzerine PDMS döküldü. PDMS üzerinde elde edilen nanoçukurcuklar alaşım nanokubbelerin hazırlanması için kalıp olarak kullanıldı. Farklı metaller ve metal derişimlere sahip alaşım nanokubbeleri, ilgilenilen metallerin elektrokimyasal olarak birlikte çöktürülmesi ile nanoçukurcuklar doldurularak elde edildi. Hazırlanan tüm alaşımlarının yapısal özellikleri, taramalı elektron mikroskopu (SEM) ve atomik kuvvet mikroskopu (AFM) kullanılarak karakterize edildi. YZRS hazırlanan alaşımların optiksel karakterizasyonunda kullanıldı. Elde edilen sonuçlar, alaşımların YZRS performansları, alaşımdaki hem metalin türüne hem de metal derişimine bağlı olduğunu gösterdi Anahtar Kelimeler: YZRS, Alaşımlar, Bimetalik, Nanokubbeler, Elektrokimyasal Kaplama
Galvanoteknik kaplama banyolarında verimliliğin arttırılması veanahtarlamalı güç kaynağı tasarımı
Galvanoteknik kaplama materyallerin korozyona karşı korunması, görünümünün iyileştirilmesi ve dayanıklılığının artırılması için kullanılmaktadır. Bu çalışmada esnek ambalaj sektörüne baskı silindiri sağlayan, prosesinde bakır ve krom kaplama banyolarında galvanoteknik kaplama işlemi gerçekleştiren üretim bölümdeki kaplama banyoları üzerine üretim kalite ve verimliliklerinin arttırılmasına yönelik tasarımlar yapılmış, uygulamalar gerçekleştirilmiş, durumlar ve sonuçları incelemiştir. Üretim bölümümde bulunan krom kaplama banyoları elektrik akım baraları üzerine kurulan şönt dirençler ile akımları ölçülmüş, şönt dirençlerden alınan akım bilgileri öncelikle ENDA 242 sinyal dönüştürücülerden 0-10 V analog sinyale dönüştürülerek Siemens S7-1200 programlanabilir lojik denetleyiciye (PLC) aktarılmıştır. PLC üzerinde yazılan program ve programa insan makine arayüzü (HMI) vasıtasıyla girilen limit değerlerine göre makine üzerinden ölçülen akım değerlerinin farkları hesaplanmış, uyarı ve alarm limitlerine göre sistemin çalışanlara akım durumları bilgisini vermesi sağlanmıştır. Akım ölçümünün yanında kaplama kalitesine etki edebilecek pH, sıcaklık ve solisyon miktarı değerleri sensörler ile ölçülmüş Arduino Nano kontrol kartında işlenerek analog sinyal olarak yine PLC'ye gönderilmiştir. PLC'de akım değerlendirildiği gibi bu değerler de değerlendirilerek proses limit değerlerine göre uyarı vermesi sağlanmıştır. Ölçüm ve kontrol sistemine ek olarak kaplama banyolarında kullanılabilecek özelliklerde anahtarlamalı güç kaynağı (SMPS) tasarımı ve prototip uygulaması gerçekleştirilmiştir. Tasarlanan tam dalga doğrultuculu girişi 230 V AC ve çıkışı 12 V 10 A DC olan SMPS devresi kaplama prosesinde kullanılabilecek kapasitede güce sahip olabilecek SMPS'lere benzetim yapılarak devre haline getirilmiştir. Anahtarlama elemanı olarak metal oksit yarı iletken alan etkili transistör (MOSFET) kullanılmıştır. Bu MOSFET'ler 31 kHz ile Arduino Mega üzerinden tetiklenmiştir. Kaplama banyolarında standart tip redresörlerin yerine SMPS'lerin kullanılması ile akım ve gerilim dalgalanmalarının daha az olması sağlanabilmiştir. Çalışmanın sonucunda geliştirilen PLC'li uyarı sistemi ve SMPS ile kaplama banyolarındaki verimlilik artışı gerçekleştirilebilmiştir.
Plastik enjeksiyon kalıp imalatında kullanılan çeliklerin farklı yüzey işlemleri ile korozyon dayanımının artırılması
Molds, which play an important role in mass production, are scrapped before reaching the production amount targeted by the manufacturers due to wrong material selection and incorrect surface treatment. During this process, the need for maintenance in molds increases due to problems such as corrosion and wear. Production costs increase due to production stoppages, mold maintenance and inability to reach targeted production quantities. When choosing a material, the effects and problems that both the plastic raw material and the mold steel will be exposed to should be taken into consideration. Research and studies aim to improve wear resistance, corrosion resistance and strength with appropriate surface treatments, as well as correct material selection. In this way, it is possible to ensure that the molds have a longer life and do not require maintenance in longer periods. In this study, a literature study was conducted on plastics and plastic mold steels that are frequently used in the molding industry. In addition, the selection of appropriate plastic mold steels and the surface treatments applied on them were examined according to the types of plastic used. In addition, experiments were carried out on the selection of appropriate mold steel by comparing the corrosion resistance of plastic injection mold steels with material numbers 1.2311 and 1.2316, surface treatments, wear tests.
Kesici takım yüzey kaplaması ve yağlayıcının talaşlı imalat prosesine etkisi
Talaşlı imalat, kesici takımların, istenilen iş parçasına, istenilen boyut ve toleransları kazandırmak amacıyla yapılan işlemdir. Sanayide otomotiv sektöründen, kalıp sektörüne pek çok alanda kullanılmaktadır. Talaşlı imalatın temel prensibi, kesici takımın belirli bir kuvvet ve ilerleme ile iş parçası yüzeyinden talaş kaldırması eylemidir. İş parçasının, kesici takımın ve istenilen boyutların durumuna göre takım tezgahları değişkenlik göstermektedir. Talaşlı imalat sonrasında oluşan talaş, kesici takım kesici ağızları, iş parçası yüzey pürüzlülükleri ve iş parçası boyutları, talaşlı imalatı iyileştirme konuları arasında yerini almaktadır. Yapılan tez çalışmasında, öncelikle soğutmanın yapılmadığı kuru talaşlı imalat şartları, %3 bor yağı içeren emülsiyon soğutması ve %5 bor yağı içeren emülsiyon soğutma koşulları kıyaslaması yapılmıştır. Talaşlı imalat iki ayrı iş parçası üzerinden, CuZn39PbAl-C (CC757S) alaşımı ile AISI 1040 çeliği yüzey frezeleme operasyonu olarak gerçekleştirilmiştir. Yüzey frezeleme operasyonu, çap 8 mm, 4 kesme ağzına sahip kaplamasız tungsten karbür frezeler ile aynı şartlarda AlCrN kaplamalı frezeler kullanılarak dik işlem tezgahında yapılmıştır. İş parçaları kendi içlerinde ayrı ayrı hem soğutma koşulu hem de AlCrN kaplamalı ve kaplamasız frezeler ile değerlendirilmiştir. Değerlendirmeler, takım tezgahı enerji tüketimi, iş parçası yüzey sertliği, yüzey pürüzlülüğü ve kesici takım ile talaş sonuçları üzerinden yapılmıştır. Çalışma sonucunda, kuru kesim şartlarının her iş parçasının talaşlı imalatında olumsuz sonuçlar verdiği, %3 bor yağlı soğutma şartlarının ise %5 bor yağlı soğutma şartlarına yakın ve daha olumlu sonuçlar verdiği görülmüştür. Bunun yanında AlCrN kaplamalı kesici takımlardan elde edilen veriler, enerji tüketimi, yüzey pürüzlülüğü, yüzey sertliği ve takım ömürleri kapsamında daha iyi sonuçlar vermiştir. Bu bağlamda en iyi işlem koşulları, pirinç alaşım için AlCrN kaplamalı frezeler ile %3 bor yağlı soğutma koşullarında, AISI 1040 çeliği için de AlCrN kaplamalı frezeler ile %3 bor yağlı soğutma koşullarında olduğu gözlemlenmiştir.
Bağlantı elemanı kaplama işlemindeki hidrojen gevrekliği ve karbon ayak izi araştırması
Bu tez çalışması, iki farklı çelik alaşımı kullanılarak, soğuk dövme yöntemi ile üretilmiş cıvata ürünleri üzerinde, elektrolitik kaplama sırasında oluşan hidrojen gevrekliği riskini önleyici ve giderici sistemler oluşturmayı amaçlamaktadır. Çalışma sırasında, 12.9 kalite ve daha yüksek mukavemetli çelik alaşımı kullanılarak imal edilen bağlantı elemanları üzerinde sıklıkla meydana gelen hidrojen gevrekliği (HE) riskini azaltmak için banyo ve fırınlama süresi parametrelerinin etkisi incelenmiştir. Ayrıca, soğuk şekillendirme sırasında kullanılan hammadde alaşımı, soğuk şekillendirme, ısıl işlem ve kaplama parametreleri ve difüze olabilecek hidrojen atomu yoğunluğu gibi değişkenler üzerinde optimum düzey belirlenerek, hidrojen gevrekliği oluşma riski minimize edilmeye çalışılmıştır. Bu doğrultuda, çinko nikel G2, çinko nikel sprint, çinko alkali ve çinko asidik olmak üzere 4 farklı kaplama prosesinin ve proses parametrelerinin hidrojen gevrekliği üzerine etkisi incelenmiştir. Mikroyapısal ve mekanik analizler sonucunda kaplama türlerinin hidrojen gevrekliği üzerine olan etkisi sayısal olarak ortaya konulmuştur. Kaplama verimi, kaplama süresi ve kaplama banyolarındaki hidrojen varlığı analiz edilmiş ve proseslerin hidrojen gevrekliği riskleri değerlendirilmiştir. Kaplama proseslerinin kimyasal ve enerji tüketimleri göz önüne alınarak karbon ayak izi oluşumu değerlendirilmiştir. Böylelikle, karbon ayak izinin minimize edilmesini sağlayacak yenilikçi bir proses geliştirilmiştir.
2365 ile 2344 çeliklerinin plazma elektroliz tekniğiyle borlanması ve yüzey özelliklerinin incelenmesi
Sanayi kuruluşları kalite politikaları gereği ve üretim maliyetlerini en aza indirmek için uzunömürlü, dayanıklı ve ekonomik malzemeler kullanmak isterler. Özellikle kalıp ve metalsanayinde en çok kullanımı olan çelik malzemeler kullanıldıkları işlem sırasında, yükseksıcaklık, aşınma, metal yorgunluğu ve stresi gibi birçok tahrip edici etkilere maruz kalırlar. Buetkiler sonucu yüzeyi bozulan veya işlem göremez duruma gelen çelikler, üretim maliyetiaçısından büyük sorunlar teşkil etmektedir. Sanayi sistemlerinde iş gören bu çelik malzemelerinkullanım ömrünü artırmak için yüzey modifikasyonlarına ihtiyaç duyulur. Günümüzde malzemeyüzey modifikasyonu ile yüzey iyileştirilmesi çok ilgi çeken bir konudur. Gerek ekonomik açıdanüstünlüğü gerekse üretim kalitesine yapacağı katkılardan ötürü yüzey modifikasyonlarına büyükbütçeler ayrılmaktadır. Yüzey modifikasyon işlemlerine ilginin artması beraberinde yeni yüzeyiyileştirme tekniklerini getirmiştir. Son yıllarda yüzey iyileştirme için plazma ortamınınkullanılması yaygın bir çalışma konusudur. Plazma ortamının sağlandığı koşullara göre değişikadlandırılmaların kullanıldığı bu çalışma konusunda genel amaç, yüksek sertlikte bir yüzey eldeetmek, malzemenin aşınma ve korozyon dayanımını artırmaktır.Bu tez çalışmasında pulslu plazma elektroliz tekniği kullanılarak, sıcak takım ve kalıp çelikleriolarak yaygın kullanımı olan 2365 ile 2344 çelikleri yüzeyine borlama işlemi yapılmıştır.Çalışmada, plazma elektrolitik borlama (PEB) tekniğinin uygulandığı çelik örnekler seçilirken,PEB işlemi sonrasında geliştirilen yüzey özellikleri ile sanayi uygulamalarında kullanım ömrünüve verimini arttırmak hedeflenmiştir. Deney düzeneğine uygun olacak şekilde 15mm çapında ve5mm yüksekliğinde özel olarak hazırlanan çelik silindir örnekler PEB işlemi öncesi zımparalamave parlatma işlemlerinden geçirilmişlerdir. Pulslu plazma ortamı sağlaması için özel olarakdizayn edilmiş deney düzeneğinde, çalışma parametreleri olarak iki farklı işlem süresi ve ikifarklı elektrolit konsantrasyonu kullanılmıştır. PEB işlem sonrası malzemelerde oluşturulan borlutabakanın yapı özelliklerinin araştırılması için, taramalı elektron mikroskopisi (SEM), x- ışınlarıdifraksiyonu (XRD) ve enerji dağılımlı x-ışını spektroskopisi (EDAX) teknikleri kullanılmıştır.Çelik yüzeyinde oluşturulan borlu tabakanın tribolojik performansındaki değişimler içinmikrosertlik ölçümleri, aşınma testi, yüzey sürtünme katsayısı tayini ve yüzey pürüzlülükdeğerleri incelenmiştir.Deneysel süreç sonrasında yapılan yapı ve tribolojik analiz işlemleri sonucunda; tezçalışmasının, literatürde belirtilen çalışmalarla uyumlu olduğu görülmüştür. SEMgörüntülerinden elde edilen ortalama tabaka kalınlıkları incelendiğinde, işlem süresiuzatıldığında tabaka kalınlığının arttırıldığı ayrıca elektrolit konsantrasyonunun artırılmasının databaka kalınlığını arttırdığı sonucuna varılmıştır. XRD analiz işlemi sonucunda 44 ve 65derecelerde görülen piklerin daha önce literatürde belirtildiği gibi FeB yapıya ait olduğudüşünülmektedir. Çelik örneklerin kesitlerinden alınan mikrosertlik değerleri incelendiğinde,tabaka sertlik değerlerinin 1200 ? 1600 HV arasında olduğu görülmüştür.Aynı konsantrasyonda işlem süresinin uzatılmasının, tabaka sertliğini arttırıcı bir etki yaptığı sonucuna varılmıştır.Sanayide sıcak takım çelikleri olarak yaygın kullanılan 2365 ve 2344 çeliklerine plazmaelektrolitik borlama tekniği ile borlama işleminin yapılması sonucunda, aşınma miktarlarındaönemli bir azalma sağlanmıştır. 2365 çeliği üzerine yapılan borlama işlemi sonrasında, %10elektrolit konsantrasyonunda uzun işlem gören örneğin aşınma dayanımında ana malzemeyegöre 5-6 katlık bir iyileştirme sağlanmıştır. Plazma elektrolitik borlama tekniği ile borlamanın,yüzey pürüzlülük değerine olan etkisi önemli bir konudur. Endüstriyel kullanım olanaklarının gözönünde bulundurulduğu bu çalışmada, çelik örneklerin yüzey pürüzlülük değerlerindeki bu artışve değişken değerlerin olması istenmeyen bir durumdur. Sanayi şirketlerinin kalite politikalarıgereği, tez çalışmasında kullanılan 2365 ve 2344 çeliklerinin aşınması durumunda geridönüşüme gönderildiği göz önüne alındığında, yapılan çalışmanın ekonomik açıdan önemioldukça büyüktür.Anahtar Kelimeler: Yüzey Kaplama, Plazma Elektroliz, Borlama, Yüzey Karakterizasyon,Tribolojik Özellikler
Mil kaplama kalınlığının otomotiv turboşarjının dinamik davranışlarına etkisi
Turboşarj, otomotiv motorlarına takılan, atmosferik basınçtaki havayı alıp, daha yüksek bir basınca sıkıştırıp, giriş valfleri aracılığıyla basınçlı havayı motora vererek performansı ve verimliliği artırmak için kullanılan sistemdir. Çoğu durumda kaymalı yataklarla desteklenen bir mille birbirine bağlanan türbin ve kompresör pervanesinden oluşur. Mil, turboşarj sisteminin en önemli bileşenlerinden biridir ve yüksek hızda çalışır. Mil titreşimleri doğal bir olgudur ve çevredeki yapıya doğru hareket ederek turboşarj sisteminin kararlılığını ve güvenilirliğini etkiler. Sistemin titreşimini etkileyen parametreler arasında uygun mil malzemesi özelliğinin seçimi kritik bir parametredir. Bu çalışma, AISI 4140 alaşımlı çelikten imal edilen mil için her biri sırasıyla 2, 4 ve 6 µm kalınlığa sahip Alüminyum Krom Nitrür (AlCrN), Titanyum Nitrür (TiN) ve Alüminyum Titanyum Nitrür (AlTiN) dahil olmak üzere farklı türdeki kaplama malzemeleri kullanılarak mil titreşiminin azaltılmasının mümkün olup olmadığını araştırmaya odaklanmaktadır. Kaplamalı ve kaplamasız turboşarj milinin rezonans frekansları, sönümleme ve mod şekilleri gibi doğal titreşim özellikleri, turboşarj milinin önceden tanımlanmış bir matematiksel modeli kullanılarak verilerin eğriye uydurulmasıyla ilgili olan Frekans Tepki Fonksiyonu ölçümleri yoluyla Deneysel Modal Analiz yapılarak elde edildi. Sonuçlar Sonlu Elemanlar Yöntemi ile sayısal olarak doğrulandı. Genel sonuçlardan, AlCrN, TiN, AlTiN kaplama kalınlıklarının rezonans frekansları üzerinde küçük bir etkiye sahip olduğu, ancak iyi bir sönümleme etkisi olduğu gözlemlendi. Turboşarj milinin rezonans frekanslarındaki rezonans tepkisi, özellikle sırasıyla 6 ve 4 µm kalınlığa sahip AlCrN ve AlTiN kaplama ile önemli ölçüde bastırıldığı gözlemlendi. Ayrıca AISI 4140 mil malzemesi özelliklerinde 70 adet numune hazırlanarak 2, 4 ve 6 µm kalınlığa sahip AlCrN, TiN ve AlTiN kaplamaların mekanik ve tribolojik özellikleri incelendi. Kaplama yüzeyi, numune kesitinden kaplama kalınlığı ve aşınmış yüzeyler taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile analiz edildi. X-Işını difraksiyonu ile PVD kaplamaların faz yapıları analizi edildi ve kaplamaların kristal boyutu ve kafes bozulması hesaplandı. Kaplamalara mikro sertlik testleri yapıldı. Tribolojik ölçümler için yağlı ve yağsız ortamlarda pi-on-disk testleri yapıldı. Test sonuçlarına göre; kaplamaların aşınma oranı ve sürtünme katsayısında azalmaya neden olduğu görüldü. Yağlı ortamda 2 µm, yağsız ortamda 4 µm kalınlığa sahip sırasıyla TiN ve AlCrN kaplamaların en düşük sürtünme katsayısına sahip olduğu görüldü. Maksimum sertliğe ve güçlendirme içeriğine sahip 6 µm kalınlığındaki TİN kaplamanın en düşük aşınma iz genişliği gösterdiği görüldü.
Sol-gel yöntemi ile kaplanarak kendi kendini temizleyen yüzeylerin elde edilmesi ve karakterizasyonu
Bu çalışmada cam üzerine TiO2 ince filmler sol-gel yöntemi ile kaplanmıştır. Film kaplaması için hazırlanan çözeltilerde TiO2 asıllı kimyasallar kullanılmış, çözücü ve kilasyon malzemesi olarak da metanol ve asetil aseton kullanılmıştır. Hazırlanan cam numuneler özel aparat yardımı ile çözelti içerisine daldırıldıktan sonra, 500 °C sıcaklıktaki dikey tüp fırın içerisine alınıp kurutulmuş ve bu işlemden sonra aynı sıcaklıkta da kristalizasyon tavlamasına tabi tutulmuştur. Cam üzerine kaplanan ince filmler X-Işını kırınımı (XRD), X-Işını fotoelektron Spektrometresi (XPS), Termogravimetrik Diferansiyel Termal Analiz (TG-DTA), Elipsometer, Spektrometer ile karakterize edilmiştir. XRD analizi sonucunda cam üzerinde TiO2 piki alınmadığı için XPS analizi yapılmış ve XPS analizinde TiO2 piki alınmıştır. TG-DTA analizinden alınan sonuçlar ile kristalizasyon tavlaması sıcaklığı 400-500 °C arasında yapılacağı belirlenmiştir. Elipsometer analizi ile kaplama kalınlıkları ölçüldü ve cam numunelerin çözeltiye daldırma sayısına göre kalınlıkların 42-250 nm arasında değiştiği gözlenmiştir. Spektrofotometer analizi ile cam üzerine kaplanan ince filmlerin optik geçirgenliğinde daldırma sayısının artmasıyla azalma meydana geldiği gözlenmiştir. Farklı daldırma kalınlıkları ve kristalizasyon sıcaklıklarına göre TiO2 ince film kaplama yapılmış ve kaplama yapılmamış cam numunelerin yüzeylerinin farklı noktalarına 1 mikrolitre hacminde saf su (UP_ ultra pure) damlatılarak suyun yüzeyle yaptığı Islatma açısı belirlenmiştir. Alınan verilerde daldırma sayısından ziyade, kristalizasyon sıcaklığının ıslatma açısına etkisi olduğu ve 300 °C?de 2 daldırmalı TiO2 ince film kaplı numunenin yüzeyinin süper hidrofilik yüzey yapısına dönüştüğü görülmüştür. Son olarak TiO2 ince film numuneleri ile kaplanmamış cam numuneler özel aparat ile mum ışığı altında islendirmeye tabi tutulmuştur. Tio2 kaplanmış ve islendirilmiş cam numuneler 8 W `lık UV ışını altında 24-48-72-96-120 saat ışığa tabi tutulmuştur. Bu esnada 24 saatte bir numune resimleri çekilmiş, kendi kendini temizleme özelliği ve numunelerde meydana gelebilecek değişimler gözlenmiştir. Numunelerin UV ışığı altındaö 120 saat sonucunda ki görüntülerine bakıldığı zaman Tio2 ince film kaplanmış ve islendirilmiş cam numunelerin yüzeylerinin görünür bir şekilde temizlendiği tespit edilmiştir.
Weldox çeliği yüzeyinde HVOF ile üretilen kaplamaların mikroyapı ve aşınma özelliklerinin araştırılması
Bu tez çalışmasında, Weldoks 700 çeliğinin yüzey özelliklerinin iyileştirilmesi amaçlanmıştır. Yüksek hızlı oksi yakıt (HVOF) sprey yöntemi kullanılarak üç farklı kaplama tozu Weldoks 700 çeliği yüzeyine kaplanmıştır. Kaplama tozu olarak Diamalloy 2001, Sulzer Metco 5810 ve Diamalloy 4454 kodlu ticari tozlar kullanılmıştır. Kullanılan tozlar, sırasıyla NiCrBSi, WCCo ve CoNiCrAlY içeriğe sahip tozlardır. Kaplama parametreleri olarak sabit parametreler kullanılmıştır. Üretilen kaplamaların, mikroyapı, sertlik ve aşınma özellikleri detaylı olarak incelenmiştir. Kaplamaların mikroyapı ve faz bileşimi, optik mikroskop (OM), taramalı elektron mikroskobu (SEM), X ışın difraktogramı (XRD), enerji dağılımlı spektogram (EDS) ile incelenmiştir. Sertlik ölçümü, kaplamaların sadece üst yüzeylerinden alt mikrosertlik cihazıyla yapılmıştır. Alt tabakanın ve kaplama tabakasının aşınma testleri pin-on-disk yöntemi ile farklı yükler altında yapılmıştır. Aşınma testleri esnasında sıcaklık değişimi termal kamera vasıtasıyla belirlenmiştir. HVOF ile Weldoks 700 çeliği yüzeyinde NiCrBSi, WCCo ve CoNiCrAlY esaslı kaplamalar başarıyla üretilmiştir. SEM ve optik fotoğrafları kaplamaların genel olarak homojen bir yapıya sahip olduğunu göstermiştir. Ayrıca, üretilmiş kaplamaların birbirine göre paralel konumlanmış lamelli yapılara sahip olduğu görülmektedir. Mikroyapıda ikili ve üçlü karbür ve sert fazların oluştuğu XRD analizi ile tespit edilmiştir. Kaplamaların ortalama sertlik değerleri sırasıyla 285 HV0.5 ile 740 HV0.5 aralığında değişmiştir. Alt tabakaya (265 HV0.5) oranla, kaplamaların sertliğinde 2.8 katlık bir artış olmuştur. Bu sertlik artışı kaplama tabakasında oluşan sert metalografik fazlarla ilişkilendirilmiştir. Aşınma testlerine göre, kaplamalı numunelerin, alt tabakaya kıyasla daha iyi bir tribolojik performans gösterdiği belirlenmiştir. En düşük sürtünme katsayısı uygulanan yüke bağlı olarak (10N-15N-20N), 0.315-0.414 ile WCCo kaplamalarında elde edilmiştir. Bu kaplamanın aşınma oranı ~2,05x10-3 mm3/N/m ile ~3,22x10-3 mm3/N/m aralığındadır. Kaplamaların sürtünme katsayıları ve aşınma oranları, uygulanan yükün artmasıyla artmıştır. Bu durum, yükün artmasıyla, aşınan ve aşındırıcı arasında daha fazla temas alanının olması ve termal kamerayla tespit edilen bölgesel düşük sıcaklık artışlarının olmasıyla ilişkilendirilmiştir.
Bakır yüzeyinde üretilen bakır karbür yüzey kompozitlerinin fiziksel, mekanik ve korozyon özelliklerinin araştırılması
Bu tez çalışmasında, bakırın aşınma özelliklerinin geliştirilmesi ve elektriksel özelliklerinin ise minimum etkilenmesi hedeflenmiştir. Bu sebeple elektrolitik bakır üzerine bakır matriksli karbür takviyeli yüzey kompozitleri plazma sprey kaplama yöntemiyle kaplanmıştır. Karbür olarak SiC, B4C ve WC-Co kullanılmıştır. Bu karbürlerin miktarının tribolojik, korozyon ve fiziksel özellikler üzerine etkisini araştırmak amacıyla her biri için ağırlıkça %5, %10 ve %20 olarak ilave edilmiştir. Aşınma özelliklerin belirlenmesi için ileri-geri hareketli aşınma, korozyon özelliklerinin belirlenmesi için ise potansiyodinamik yöntem kullanılmıştır. Üretilen kaplamaların mikroyapı özellikleri ve faz dağılımının tespiti amacıyla optik mikroskop, SEM-EDS ve XRD analizleri yapılmıştır. Kaplama tabakalarının elektriksel iletkenlikleri girdap akımları prensibine göre gerçekleştirilmiştir. Silisyum karbür ve bor karbürün dekompoze olduğu XRD analizlerinden ve SEM-EDS, Mapping analizlerinden anlaşılmaktadır. Tungsten karbür kobaltta metalik ve intermetalik bileşikler oluşmuştur. Tüm kaplamaların sertlik değerleri alt malzemenin sertlik değerinden yüksektir. Her bir kaplamada katkı oranının artmasıyla sertlikler artış göstermiştir. En yüksek sertlik değerinin tungsten karbür kobalt katkısında olduğu ve yaklaşık olarak ana malzemenin sertlik değerinin 1.8 katı olduğu belirlenmiştir. Aşınma özellikleri incelendiğinde bakır altlık ve kaplama tabakalarında hem abrasif hem de adhesif aşınma türleri gözlenmiştir. Tüm numunelerde yükün artmasıyla malzeme kaybı da artmaktadır. Korozyon sonuçları irdelendiğinde tüm numuneler arasında en düşük akım yoğunluğunun kaplamasız altlık malzemede olduğu görülmektedir. Numunelerin kaplanmasıyla birlikte akım yoğunluğunun artmasıyla birlikte korozyon hızlarıda artmaktadır. Tüm numunelerin elektriksel iletkenlik sonuçları karşılaştırıldığında kaplamadaki karbür oranının artmasıyla elektriksel iletkenlik azalmaktadır. Aynı zamanda kaplamadaki katkı miktarının artması da gözenekliliğin artmasına neden olmuştur.
Sıcak preslemeli sinterleme yöntemi kullanılarak Cu-TiB2 kompozit ile kaplanmış elektrik kontak malzemesinin yüzey özelliklerinin araştırılması
Bu çalışmada Cu alt tabaka malzemesi sıcak preslemeli sinterleme yöntemi kullanılarak Cu-TiB2 tozlarıyla kaplanmıştır. Uygulanan kaplama yönteminde kaplama tabakasını oluşturan kompozit malzemelerin takviye oranı ve sinterleme sıcaklığının etkilerine bağlı olarak mekanik ve mikroyapı özellikleri araştırılmıştır. Kaplama işleminde Cu matris tozları içerisine hacimsel olarak %0, %5, %12,5, %20 ve %25 oranlarında TiB2 tozu ilave edilerek 3D mekanik karıştırıcı ile karıştırılmıştır. Karıştırma işleminde karıştırma hızı 350 rpm, karıştırma süresi 25 dakika ve bilye/toz oranı 15:1 olarak belirlenmiştir. Farklı oranlarda karıştırılan tozlar Ar (argon) gazı atmosferinde çelik bir kalıp içerisinde 900, 950 ve 1050 °C ' de sinterleme işlemine tabi tutulmuştur. Sinterleme sonrası üretilen numuneler Ar atmosferinde 110 MPa basınç altında tek yönlü olarak sıkıştırılmıştır. Üretim parametrelerinin numunelerin fiziksel ve mekanik özellikler üzerine etkilerini belirlemek amacıyla kaplama tabakası ve enine kesit mikroyapısı OM ve SEM görüntüleri, XRD ve EDS analizleri alınmıştır. Ayrıca, kaplama tabakası makro sertlik ve lineer ileri geri aşınma testlerine tabi tutulmuştur. Elde edilen sonuçlara göre Cu altlık malzemesi sıcak preslemeli sinterleme yöntemi ile kaplandığında, Cu ve TiB2 tozlarının homojen bir şekilde karıştığı, OM ve SEM görüntülerinde iyi bir bağ oluşturduğu görülmüştür. Cu-TiB2 kaplama tabakasında TiB2 hacim oranı arttıkça kaplama yüzeyinin makro sertliğinin arttığı ve aşınma kaybının azaldığı tespit edilmiştir. Kaplama işleminde kullanılan sinterleme sıcaklığının artmasıyla, numunelerin mikro yapılarında tozlar arasındaki boşlukların azaldığı ve küçüldüğü, bunun da makro sertlikte bir artışa ve aşınma kütle kaybında bir azalmaya yol açtığı tespit edilmiştir.
Toz metalurjisiyle üretilen niti'nin üzerine sol-jel yöntemi ile hidroksiapatit kaplanması
Nikel titanyum alaşımları gözenekli yapıda olmasından dolayı, son yıllarda biyomalzeme uygulamaları için dikkatleri üzerine çekmektedir. NiTi' nin süperelastiklikleri, korozyon dirençleri, darbe sönümleme kapasiteleri, hafif olmaları, kemiğe yakın mekanik değerler, canlı dokunun ilerlebilmesine imkan veren gözenekli yapıları ve biyouyumlulukları nedeniyle özellikle medikal alanda çokça tercih edilmektedir. Toz metalurjisi, farklı şekil ve boyutlara sahip metal tozlarının, hafif, yüksek performanslı ve üstün mekanik özelikliğe sahip parçaların malzemelerin üretilmesini sağlayan bir yöntemdir. Bu işlem sırasında; homojen olarak karıştırılmış tozlar bir kalıba doldurulur, kalıpta tasarlanması istenen basınçla istenen şekilde preslenir ve preslenen parçacıklar bir fırında sinterleme metodu ile ısıl bağlanması sağlanır. Toz metalurjisi yöntemiyle elde edilmek istenen malzemenin kimyasal bileşimi kontrol edilir ve ilave üretim işlemlerine ihtiyaç duymayacak şekilde malzeme son şekline yakın biçimde üretilir. Bu tez çalışmasında %53Ni atomik orandaki NiTi toz metalürjisi yöntemi ile üretilmiştir. Üretilen NiTi'nin üzeri sol-jel daldırma yöntemi kullanılarak hidroksiapatit ile kaplanmıştır. Numuneler; farklı basınç, sıcaklık kullanılarak toz metalürjisi yöntemi ile üretilmiş olup , yüzeyleri farkli daldırma hızları ve bekletme sürelerinde sol-jel yöntemi ile hidroksiapatit ile kaplanmıştır. Daha sonra optik, EDX , SEM (taramalı elektron mikroskobu) incelemeleri, yoğunluk ölçümleri yapılmış ve mekanik özelliklerin incelenmesi amacıyla basma deneyleri gerçekleştirilmiştir.
HK33E / G3 piyade tüfeği silah kurma mekanizmalarında aşınan parçaların çalışma performanslarının artırılması
Bu çalışmada MKE Kırıkkale tesislerinde üretilen HK33E piyade tüfeklerinde aşınan bazı parçaların kaplamasız ve AlTiN / CrN ince film ile kaplı olarak kullanılması sonucunda, aşınma performanslarında meydana gelen değişimlerin belirlenmesi amaçlanmıştır.Aşınarak silahların çalışma düzenini bozan, tutukluk yapmasına neden olan ve sıkça değiştirilen kurma kolu ve kovanın atılmasına neden olan tırnak malzemesine (16MnCr5 (AISI 5115) ve 32NiCrMo145 (UK Standardı 830M31)) Ark PVD (Physical Vapour Deposition) yöntemiyle Alüminyum Titanyum Nitrür (AlTiN) ve Krom Nitrür (CrN) kaplanmıştır. ASTM standartlarına göre aşınma deneyleri (model testi) ve ayrıca bileşen testi yapılmış, aşınma deneylerinin planlanması ve elde edilen sonuçların aşınma performansına etkisinin değerlendirilmesi Taguchi deney tasarım tekniği ile yapılmıştır. Deneylerde taban malzeme, kayma hızı, kayma mesafesi, yük, yüzey durumu ve çalışma ortamı değişken parametreler olarak kullanılmıştır.AlTiN ve CrN kaplanmış deney numuneleri üzerinde, kaplama kalınlığı, yüzey pürüzlülüğü, sertlik ve taban malzemeye olan yapışma kabiliyetlerinin belirlenmesi için çeşitli karakterizasyon deneyleri yapılmıştır.Aşınma deneyleri düz yüzey üzerinde bilye (ball on plate) deney düzeneğinde gerçekleştirilmiş, kaplamalı numunelerde ölçülebilir düzeyde aşınma elde edilemediğinden ASTM G133 standartlarına uygun olarak karşı malzemedeki hacimsel kayıp aşınma kriteri olarak seçilmiştir. Bileşen testleri, orijinal silah parçalarının (kurma kolu ve tırnak) çalışma ortamı benzetilerek (simülasyon) gerçekleştirilmiş, numunelerdeki ağırlık kaybı ve profil ölçülerindeki değişim kriter olarak alınmıştır.Laboratuar ve Performans (bileşen) testleri sonucunda AlTiN ve CrN kaplamalı numunelerde aşınma ömrünün 2-5 kat arttığı, aşınmaya karşı en iyi performansın AlTiN kaplı numunelerde gerçekleştiği görülmüştür. Elde edilen sonuçların literatüre uygun olduğu değerlendirilmiştir.Anahtar Kelimeler : PVD, Silah, Yüzey Kaplamaları, Triboloji
Bor karbür ve titanyum karbür ilaveli sürtünmeli kaplamanın karakteristik özelliklerinin incelenmesi
Kaplama işlemleri, malzemenin özelliklerinin belirlenmesinde önemli rol oynar. Malzemelerin sertlik, korozyon ve aşınma direnci gibi yüzey özelliklerini iyileştirmek ya da bu özellikleri bir araya toplamak amacıyla farklı kaplama yöntemleri kullanılmaktadır. Bu kaplama yöntemlerinden biri de sürtünmeli kaplama yöntemidir. Yöntem, altlık malzeme yüzeyine kendi ekseni etrafında belirli bir çevresel hızda dönen kaplama milinin teması sonucunda plastik deformasyon sıcaklığına ulaşarak altlık malzeme üzerine biriktirme esasına dayanır. Bu çalışmada, kaplama işlemleri iki farklı yöntem kullanılarak yapılmıştır. Birinci yöntemde önce altlık malzeme yüzeyine belirli oranda kaplama tozu yapıştırılmış daha sonra kaplama mili vasıtasıyla kaplama malzemesinin altlık malzeme yüzeyine karışması sağlanarak malzeme kaplanmıştır. İkinci yöntemde ise takviye malzemeleri ve alüminyum tozlar çeşitli oranlarda karıştırılıp, kaplama milinin içine preslenerek sinterlenmiş ve gradyanlı olarak altlık malzeme üzeri kaplanmıştır. Deney parametrelerinin kaplamaların mekanik özellikleri üzerine, mikro yapıya, sertliğe ve aşınma direncine etkisi incelenmiş ve elde edilen kaplamaların eğme deneyleri yapılmıştır. Mikro yapı incelemeleri optik, SEM, EDX ve XRD yardımıyla yapılmıştır. Yapılan çalışma sonucunda, bazı toz ilavesiz tek katlı kaplamalarda altlık malzeme ile kaplama ara yüzeyinde kısmi boşluklar olduğu görülmüştür. Toz serme yöntemi ile yapılan kaplamalarda altlık malzemesi ile kaplama arasındaki yapışma yüzeyinin oldukça iyi, fakat homojen bir kaplama yapısının oluşmadığı görülmüştür. Toz takviyeli gradyanlı kaplamalarda ise kaplama ile altlık malzemesinin ara yüzey yapışmasının iyi olduğu, katmanlar arasındaki geçişlerin iyi olduğu görülmüştür.
AISI 1020 çeliğinin plazma transfer ark yöntemi ile alaşımlandırılmasında bor katkısının yüzey özellikleri üzerine etkisi
Bu çalışmada, AISI 1020 çeliğinin yüzeyi farklı oranlarda karıştırılan FeCrC, FeW, FeB ferro alaşım tozları ile farklı ısı girdilerinde alaşımlandırıldı. Yüzey alaşımlama yöntemi olarak plazma transfer ark (PTA) kaynak yöntemi kullanıldı. Farklı ısı girdileri elde etmek için yüzey alaşımlama işlemi iki farklı ilerleme hızı (0.15 m/dk, 0.1 ml/dk) ve üç farklı akım (120 A, 140 A, 160 A) değerinde yapıldı. Elde edilen numunelerin alaşımlanmış yüzey tabakaları mikroyapıları optik mikroskop (OM), taramalı elektron mikroskobu (SEM), X-ışını kırınımı (XRD) ve enerji dağılımlı X-ışınları (EDS) yöntemleriyle analiz edildi. Mikrosertlik ölçümleri mikrosertlik test cihazında gerçekleştirildi. Kuru kaymalı aşınma ve sürtünme katsayısı özellikleri blok-on-disk tip aşınma deney cihazı kullanılarak belirlendi. Aşınma testleri 19.62 N, 39.24 N, 58.86 N yükte ve 900 m kayma mesafesinde gerçekleştirildi. Yapılan deneylerde, toz karışım oranı ve ısı girdisi değişimine göre farklı mikroyapıların oluştuğu tespit edildi. Ayrıca ısı girdisi değiştikçe, fazların boyutunun ve dağılımının değiştiği görüldü. Alaşımlanmış yüzey tabakalarında genellikle, M7C3 (M=Cr, Fe, W) karbürü, M23(C, B)6 (M=Cr, Fe, W) karbürü, (Cr, Fe)B borürü, FeB borürü ve Fe2B borürü gibi fazlar tespit edildi. En yüksek mikrosertlik değeri, (%ağ.) 80FeCrC-10FeW-10FeB toz karşımı ile 0.713 kj/mm ısı girdisinde yüzeyi alaşımlanan numunede 1668 HV ölçüldü. En yüksek ortalama mikrosertlik değeri (%ağ.) 50FeCrC-20FeW-30FeB toz karşımı ile 0.585 kj/mm ısı girdisinde yüzeyi alaşımlanan numunede 1217 HV ölçüldü. Düşük ısı girdileriyle yüzeyi alaşımlanan numunelerin ortalama mikrosertlik değerlerinin genellikle daha yüksek olduğu tespit edildi. Düşük ısı girdileriyle yüzeyi alaşımlanan numunelerin aşınma dirençlerinin daha yüksek olduğu görüldü. En yüksek aşınma direncine sahip numunenin 0.475 kj/mm ısı girdisinde, (%ağ.) 70FeCrC-30FeB toz karışımı ile yüzeyi alaşımlanmış numune olduğu tespit edildi. Yüksek ısı girdisi ile yüzeyi alaşımlanan numunelerin sürtünme katsayılarının genellikle daha düşük olduğu belirlendi. Yük arttıkça sürtünme katsayısının daha kararlı ve küçük bir aralıkta değiştiği tespit edildi. Anahtar Kelimeler: AISI 1020, Plazma Transfer Ark (PTA) kaynağı, Yüzey Alaşımlama, Fe-Cr-W-B-C, Fe-Cr-B-C, Aşınma, Sürtünme.
Mikro ark oksidasyon yöntemi ile kaplanmış alüminyum alaşımının aşınma davranışının incelenmesi
Mikro ark oksidasyon yöntemi ile kaplama, bir elektrolit içerisine daldırılan altlık malzemenin elektrokimyasal reaksiyonların etkisi ile oluşan plazma boşalmaları sayesinde yüzeyin sert, aşınmaya ve korozyona karşı dirençli bir tabaka ile kaplanması işlemidir. Bu çalışmada alüminyum(Al7075) altlık malzeme üzerine mikro ark oksidasyon (MAO) yöntemiyle iki aşamalı kaplama işlemi yapılmıştır. Birinci aşamada potasyum hidroksit(KOH), sodyum alüminat(NaAlO2) ve sodyum fosfat(Na3PO4) solüsyonu karışımı ile alüminyum oksit(Al2O3) kaplanmıştır. İkinci aşamada ise aynı solüsyon içerisine 0,8 gr/lt miktarında Ti tozu ilaveli edilerek kaplama işlemi yapılmıştır. Her iki kaplama türü için 100-350 Hz frekans, 450-500-550V voltaj ve 10-20-30 dak. işlem süreleri(kaplama süresi) değerleri kullanılmıştır. Kaplama işlemler sonucunda önce deney parametrelerinin(voltaj, frekans ve işlem süresi) ve Ti ilavesinin yüzey pürüzlülüğüne etkisini incelemek amacıyla ölçümler yapılmıştır. Daha sonra kaplanan numuneler blok halka(block-on-disk) deney cihazında aşınma testlerine tabi tutulmuştur. Bu incelemeler sonucunda voltaj, frekans ve işlem süresinin artmasıyla beraber yüzey pürüzlülüğünün arttığı, bu artışın en fazla voltaj değerinde meydana geldiği görülmüştür. Ti ilavesinin kaplamanın kalınlığını Ti ilavesiz kaplamaya göre daha fazla artırdığı, aynı şekilde yüzey pürüzlülüğünü de arttırdığı belirlenmiştir. Kaplama parametrelerinin aşınmaya etkisi incelendiğinde ise; voltaj, frekans ve işlem süresinin artmasıyla aşınma miktarının azaldığı, Ti ilaveli kaplamalarda aşınmanın daha az olduğu tespit edilmiştir.
AISI 1045 çeliğinin mekanik alaşımlanmış demir esaslı tozlar ile kaplanması ve aşınma davranışının araştırılması
Bu çalışma, kendi içerisinde üç aşamadan oluşmaktadır. İlk olarak, hazır alınmış Metco 350 NS ve Metco 101 SF tozları sırasıyla ağırlık bazında %10 ve % 90 oranlarında 60 saat boyunca 450 dev/dk hızla dönen yüksek enerjili bir öğütücüde mekanik alaşımlamaları gerçekleştirilmiştir. İkinci aşamada mekanik alaşımlanmış bu süper alaşımlı tozlar, hazır alınmış demir esaslı Metco 350 NS tozu içerisine yine ağırlık bazında %5, %10 ve %15 oranlarında takviyeleri yapılmıştır. Ardından hiç takviye yapılmamış demir esaslı tozlar ile takviyeli demir esaslı tozları AISI 1045 malzemesi yüzeyine toz alev püskürtme tekniği kullanılarak kaplamaları gerçekleştirilmiştir. Son aşamada ise kaplamalı yüzeyler, kuru sürtünme şartlarında blok on disk aşınma test cihazında aşınma deneyleri gerçekleştirilmiştir. Ayrıca kaplamalı yüzeyler, mikro sertlik ölçümlerine de tabi tutulmuştur. Tozların mekanik alaşımlanmasını göstermek için SEM analizlerinin yanı sıra hem kaplama yüzeyinin hem de aşınmış yüzeylerin optik mikroskoptan görüntüleri alınılmıştır.Yine yapılan çalışmada, takviye oranına bağlı olarak sertlik değerlerinin arttığı gözlenmiştir. Kaplamalı yüzeylerden alınan optik görüntülerde, porozite yoğunluğuna rastlanmıştır. Aşınma numuneleri incelendiğinde ise %15 takviye oranı dışında diğer takviyeli numunelerin sertlikle paralel bir şekilde aşınma dirençlerinin arttığı ve altlık malzemeye göre çok daha yüksek olduğu görülmüştür.
AISI 3343 çeliği kalıp zımbalarının kaplamasız, PVD tekniği ile TiN ve CrN kaplayarak aşınma davranışlarının incelenmesi
Bu çalışmada, birçok endüstriyel uygulamalarda hızla gelişmekte olan PVD ( Fiziksel Buhar Biriktirme ) kaplama prosesinin tanıtımı ile kalıp sektöründe yoğun olarak kullanılan AISI 3343 çeliğinin kaplamasız, TiN ve CrN kaplamalı olanlarıyla karşılaştırılıp, aşınma davranışları incelenmiştir. Deney numuneleri Ø34x5mm ebatlarında özdeş olarak işlenmiş ve PVD yöntemiyle TiN ve CrN kaplama işlemi uygulanmıştır. Aşınma için Pin On Disk yöntemi kullanılmış olup, numunelerin aşınma, mikrosertlik gibi mekanik özellikleri ile SEM ve EDS gibi metalografik incelemeleri yapılmıştır. CrN kaplamalı numunelerin aynı şartlarda diğer numunelere oranla daha az aşındığı görülmüştür.