Al/SiCp kompozitlerin ekstrüzyonunda kalıp sürtünme-aşınma özelliklerinin incelenmesi ve değerlendirilmesi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Erciyes Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2005
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: FEHMİ NAİR
Danışman: Mehmet Baki Karamış
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:m AL/SİCP KOMPOZİTLERİN EKSTRÜZYONUNDA KALIP SÜRTÜNME AŞINMA ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ VE DEĞERLENDİRİLMESİ ÖZET Metal matriksli kompozitlerin (MMK) ekstrüzyonla üretimi döküm yöntemine göre daha üstün malzeme özelliklerinin elde edilmesini sağlar. Ekstrüzyon bir ikincil işlem olarak döküm yöntemiyle yada diğer tekniklerle üretilmiş yan mamul kompozit takozlara nihai şeklini verir. MMK' lerin ekstrüzyonunda kalıp aşınması hem ürün maliyetini arttıran hemde ürün yüzey özelliklerini olumsuz etkileyen önemli bir problem olarak karşımıza çıkar. Klasik ekstrüzyon kalıp malzemelerinin sürtünme- aşınma özelliklerinin çeşitli yüzey sertleştirme yöntemleriyle daha da geliştirilerek MMK'lerin ekstrüzyonun da da kullanılabilir hale getirilmesi kalıp maliyeti açısından önemli bir avantaj sağlayacaktır Bu çalışmada; Al esaslı (AIMgSi o.s), SiCp takviyeli MMK' lerin ekstrüze edildiği kalıpların sürtünme-aşınma özellikleri ve bu özelliklerdeki değişimlerin ekstrüzyon sonucunda elde edilen ürün yüzey özelliklerine etkisinin, ekstrüzyon parametrelerine ve kalıp yüzey özelliklerine bağlı olarak incelenmesi ve kalıp yüzey özelliklerini iyileştirmesi düşünülen farklı ısıl işlemlerin bu alandaki performansının test edilmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla farklı tane boyutunda SiCp ile takviyelendirilmiş MMK takozların üretimi kanştırmalı döküm tekniği ile gerçekleştirilerek bu çalışma için özel olarak tasarlanmış bir ekstrüzyon tesisatında yine özel olarak tasarlanmış ve farklı ısıl işlemlere tabi tutulmuş ekstrüzyon kalıplarıyla laboratuar ortamında ekstrüze edilmiştir. Takviye elemanı tane boyutundaki değişimin kalıp sürtünme-aşınma özelliklerine etkisi sabit hacım oranında (%10) ve farklı tane boyutunda ( 0, 53, 167, 478 um ) SiCp ile takviyelenerek üretilmiş yan mamul MMK takozların aynı özelliklere sahip (R: 1 :25 / Sertleştirilmiş) kalıplarla ekstrüze edilmesiyle belirlenmiştir. Ekstrüzyon oranının kalıp tribolojisine etkisi 50:1, 25:1, 12.5:1 ekstrüzyon oranlarında imal edilen kalıplarla aynı cins takozların (Al / % 10 SiCp(478nm) ) ekstrüze edilmesiyle belirlenmiştir. Kalıp kesitinin tribolojik özelliklere etkisi ise aynı kalıp üzerine farklı kesitte (dairesel, dikdörtgen) iki kanal açılarak bu kanalların yüzey özelliklerindeki değişim mukayese edilerek belirlenmiştir. Kalıp yüzey işlemlerinin kalıp tribolojisine etkisi, sertleştirilmişIV nitrürlenmiş, horlanmış ve borlanmış/nitrürlenmiş farklı kalıplarla aynı özelliklere sahip MMK takozların ekstrüze edilmesiyle belirlenmiştir. Kalıplara uygulanılan ısıl işlemlerin kanal yüzeylerine sağladığı özellik değişimleri mikrosertlik taramaları, metallorafik muayeneler (SEM, OM), ve kimyasal analizlerle (EDX, WDX) belirlenmiştir. Kalıp kanal yüzeylerinin ekstrüzyon öncesi ve sonrası özellik değişimleri ve ürün yüzeyinin özellikleri, yüzey pürüzlülük taramaları, SEM, OM, incelemeleri,EDX, WDX analizleri ile belirlenmiştir. Bu çalışmanın sonucunda; kalıp sürtünme-aşınma ve ürün yüzey özelliklerinin üretim parametrelerine ve kalıp yüzey özelliklerine yakından bağlı olduğu görülmüştür. Takviye elemanı tane boyutundaki artışa bağlı olarak kalıp kanalı sürtünme-aşınma özelliklerinin kötüleştiği ancak bu ilişkinin doğrusal değişmediği, görülmüştür. Tane boyutunun; 5 3 um den 167 um ye artmasıyla kanal yüzeyinin pürüzlülük değeri artarken 167um' den 478 um' ye artmasıyla pürüzlülük değeri beklenildiği gibi artmamış azalmıştır. Ekstrüzyon oranındaki artışa bağlı olarak kalıp aşınması artmaktadır. Kalıp kanal yüzeyine uygulanılan nitrürleme ve borlama işlemleri sonucunda elde edilen yüksek sertlikli yüzey tabakaları SiCp 'larının abrazif etkisine dayanabilmesine rağmen ekstrüzyonun başlangıcında büyük oranda yüzeyden kavlayarak dökülmüşler ve bu nedenle sadece sertleştirilmiş yüzeyinkine yalan bir aşınma performansı sergilemişlerdir. Borlanmış/nitrürlenmiş yüzeylerde ise hem tabaka kavlaması hem de düşük abrasif aşınma direnci elde edilmesi bu işlemin bir fayda sağlamadığım ortaya koymuştur. Bu sonuçlardan yola çıkarak ince sert yüzey tabakalarının abrasif aşınmaya dayanıklı olmakla birlikte, yüksek yüzey yükleri altında kolayca kavlayarak dökülmeleri ve takviye elemanlarının bu kavlamayı kolaylaştırması MMK' lerin ekstrüzyonunda kullanılacak kalıplar için uygun olmadığı anlaşılmıştır. Ürün yüzey özelliklerinin hem kalıbın sürtünme-aşınma özelliklerine hem de takozun deformasyon özelliklerine bağlı olarak değiştiği, ekstrüzyon sırasında ürün-kalıp ara yüzeyindeki SiCp' larının davranışının ürün yüzey özelliklerini önemli ölçüde etkilediği görülmüştür Anahtar Sözcükler: Metal matriksli kompozitler (MMK), Karıştırman döküm, Ekstrüzyon, Kalıp aşınması, Yüzey sertleştirme işlemleri,