Borlama yönteminin volan, krank ve kam mili üzerine etkisinin araştırılması

Metaller ve alaşımları içten yanmalı motorlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Metallerde oluşan aşınma, oksidasyon, yorulma, kırılma ve yüzeylerde oluşabilecek korozyon gibi deformasyonlar içten yanmalı motorların performanslarını olumsuz yönde etkilemektedir. Bu olumsuz etkenler düşünüldüğünde, metal alaşımlı malzemelerde iyileştirilme ihtiyacı duyulmaktadır. Borlama işlemiyle metallerde sertlik artışı, aşınma, korozyon ve oksidasyon direnci yüksek yüzeyler elde edilebilmektedir. Bu çalışmada içten yanmalı motorlarda bulunan krank mili, kam mili ve volan kutu borlama yöntemiyle 950 ℃ sıcaklıkta, 4 saatte Ekabor-2 tozu ile kaplanmıştır. Kaplama kalınlığı ~150 mikrondur. Krank ve kam mili için muylulardan, volan için sürtünmeye maruz kalan bölgelerden numuneler alınmıştır. Borlama işlemi sonunda kaplanmış ve kaplanmamış numunelere; spektrometre, optik mikroskop, SEM, EDAX, XRD, mikrosertlik, aşınma, TGA ve korozyon deneyleri uygulanmıştır. Aşınma sonunda yüzeylerdeki deformasyonların etkisiyle oluşabilecek fazlar ve görüntüler için XRD ve SEM analizi tekrar yapılarak kıyaslanmıştır. Optik ve SEM görüntülerinde borlanmamış muylularda ferrit+perrit fazları, volanda ise dökme demir lamel grafit formu görülmüştür. Borlanmış numunelerde ise Fe2B ve FeB fazlarına rastlanmıştır. EDAX analizinde noktasal ve bölgesel olarak ana tabaka, geçiş bölgesi ve borür tabasından kimyasal malzeme kompozisyonları ölçülmüştür. XRD analizinde borlanmış ve borlanmamış numunelerdeki faz farkları incelenmiştir. Mikrosertlik analizinde HV0,05 için borlanmış numunelerde, borlamamış numunelere göre sırasıyla krank mili muylusu için 6,7 kat, kam mili muylusu için 6,9 kat ve volan için 5,8 katlık sertlik artışı görülmüştür. Aşınma analizinde 30 N kuvvet ve 3000 m mesafe sonucu borlanmış numunelerde, borlanmamış numunelere göre sırasıyla; krank mili muylusunda 4 kat, kam mili muylusunda 4,3 kat ve volanda 4,8 katlık aşınma direnci görülmüştür. Artan kuvvet etkisinde bu oranların arttığı görülmüştür. Aşınma sonrası tekrar SEM görüntüleri alınmış borlanmış numunelerde aşınma direncinin arttığı bu görüntülerden de tespit edilmiştir. Aşınma sonrası faz değişimlerini gözlemlemek için tekrar XRD analizi yapılmış fazların şiddetinin düştüğü ve fazlardaki titreşimin yüzey pürüzlülüğünden dolayı arttığı tespit edilmiş ve değişen fazlar incelenmiştir. TGA deneyinde 1000 ℃ sıcaklık sonunda borlanmış numunelerde, borlanmamışlara göre sırasıyla krank mili muylusunda % 2,3, kam mili muylusunda % 5 ve volanda % 7,5 kütle artışında fark tespit edilmiştir. Bu kütle artışına göre borlanmış numunelerde, borlanmamışlara göre sırasıyla krank mili muylusunda 300 ℃, kam mili muylusunda 100 ℃ ve volanda 60 ℃ oksidasyon gecikmesi görülmüştür. Korozyon direncinde borlanmış numunelerde, borlanmamış numunelere göre krank mili muylusunda % 85, kam mili muylusunda % 21 ve volanda % 12'lik artış tespit edilmiştir. Elde edilen sonuçlar, borlama yöntemi kullanılarak volan, krank mili ve kam mili muylularının kaplanmasıyla aşınma direnci, korozyon direnci, sertlik ve oksidasyon değerlerinde dikkate değer bir iyileşme olduğunu göstermiştir. Ayrıca yapılan deneyler borlanmış malzemelerin ömrünün artmasıyla milli ve bireysel ekonomiye katkı sağlayacağını göstermektedir.