Farklı lazer parametreleri kullanılarak borlama işlemi uygulanmış Sleipner soğuk iş takım çeliğinin mekanik ve tribolojik özelliklerinin incelenmesi

Bu çalışmada, Sleipner soğuk iş takım çeliği üzerine lazer kaynak teknolojisi kullanılarak bor kaplama işlemi uygulanmış ve farklı işlem parametrelerinin malzemenin tribolojik özelliklerine etkileri kapsamlı olarak incelenmiştir. Araştırma kapsamında, iki farklı lazer güç seviyesi (1500 W ve 1800 W) ve iki farklı salınım frekansı (20 Hz ve 40 Hz) parametreleri kullanılarak bor kaplamaların performansları değerlendirilmiştir. Aşınma testleri kuru ortam koşullarında, oda sıcaklığı (25 °C) ve yüksek sıcaklık (450 °C) olmak üzere iki farklı sıcaklık seviyesinde gerçekleştirilmiştir. XRD analizleri sonucunda, tüm lazer kaplama koşullarında FeB ve Fe₂B borid fazlarının başarılı bir şekilde oluştuğu belirlenmiştir. Optik mikroskopi incelemeleri, 1500 W lazer gücünde daha homojen kaplama yapılarının elde edildiğini göstermiştir. Mikrosertlik ölçümlerinde en yüksek değer, 1500 W güç ve 20 Hz salınım frekansı koşullarında 988,9 HV olarak elde edilmiş olup, bu değer işlenmemiş Sleipner çeliğine (338,7 HV) göre %192'lik bir artış göstermiştir. Isıl işlem uygulaması ise 700,5 HV ile %107'lik artış sağlamıştır. Tribolojik testler 10 N ve 20 N yük altında, ball-on-disc ve pin-on-disc düzenekleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Oda sıcaklığı koşullarında bor kaplamaların sürtünme katsayısında önemli iyileşmeler sağladığı görülmüştür. İşlenmemiş (Untreated-UT) numune en yüksek sürtünme katsayısı değerlerini (10 N'da ~0,70 μ, 20 N'da ~0,62 μ) sergilerken, bor kaplı numunelerde sürtünme katsayıları 0,30-0,48 μ aralığına düşmüştür. En düşük spesifik aşınma oda koşullarında 1500–20 numunesinde 20 N yük altında 1,95 x 10-6 mm3/N·m olarak ölçülmüştür. Ancak yüksek sıcaklık (450 °C) koşullarında bor kaplamalı numunelerin performansları önemli ölçüde düşmüş, en dirençli yapı ısıl işlem görmüş (Heat Treated-HT) numunesinde 20 N'da 1,62 x 10-6 mm3/N·m gözlenmiş, bor kaplamalı numuneler arasında ise en iyi performans 1800–40 numunesinde 20 N'da 9,50 x 10-6 mm3/N·m olarak elde edilmiştir. SEM ve EDS analizleri, oda koşullarında WC-Co bilyenin yapısal bütünlüğünü koruduğunu, ancak yüksek sıcaklıkta (450 °C) kobalt fazın oksitlenme ve tungsten transferi nedeniyle yapısal bozunma yaşandığını ortaya koymuştur. Aşınma mekanizmalarında oda koşullarında adhezyon aşınması ve triboyüzey oluşumu baskın olurken, yüksek sıcaklıkta yoğun oksitlenme gözlenmiştir. Sonuç olarak, lazer destekli bor kaplama işlemi oda sıcaklığında etkili bir yüzey sertleştirme yöntemi olarak başarıyla uygulanabilir, ancak yüksek sıcaklık uygulamaları için alternatif yaklaşımlar değerlendirilmelidir.