Nozul geometrilerinin etkileri

6.1.3.1. Garnet partikülü

 Bilgisayar destekli HAD sonuçlarına göre en yüksek partikül hızı, 1,5 bar basınç altında 206 µm partikül boyutuyla yapılan simülasyonlarda 33 m/s ile O nozulunda görülürken en düşük partikül hızı ise J nozulunda görülmüştür (Şekil 5.4).

 Simülasyon sonuçlarına göre nozul çıkış çapı ve boğaz çapı arttıkça partikül hızlarında artış görülmüştür. Aynı zamanda boğazın konumunun girişe yaklaşmasıyla partikül hızlarında artış meydana gelmiştir (Şekil 5.2, 5.3).

 Döner disk yöntemiyle yapılan hız ölçümünde 120 mesh garnet partiküllerinin 50 mm püskürtme mesafesinde partikül çarpma hızı en yüksek 70 m/s ile I nozulunda görülürken, en düşük partikül çarpma hızı 36 m/s ile L nozulunda görülmüştür (Şekil 5.11).

 E ve F nozullarında kütle akış oranı en az ortaya çıkmıştır. Bu nozullarda debi en yüksek görülen nozula göre yaklaşık 15 kat daha az meydana gelmiştir. Nozul çıkış çapı ve boğaz çapı arttıkça debide artış görülmüştür. Boğaz konumunda ise ortada yer alan nozul geometrilerinde debi daha az gözlemlenmiştir (Şekil 5.10).  120 mesh partikül boyutunda en yüksek erozyon oranları E, F ve A nozullarında

ortaya çıkarken, partikül boyutu arttıkça boğazlı yapılara sahip en dar kesitli G, J ve M nozullarında erozyon oranları daha yüksek çıkmıştır. Partikül boyutu arttıkça bu nozullarda yaklaşık 4 kat bir artış görülmüştür (Şekil 5.13, 5.14, 5.15).  Genel olarak nozul çıkış çapının ve boğaz çapının artması erozyon oranını azaltmıştır. Boğazın nozul içindeki konumuna baktığımızda, nozulun çıkışa yakın

olana göre nozulun orta kısmında boğaz bulunan geometrilerle yapılan deneylerde daha fazla erozyon oranı görülmüştür (Şekil 5.13, 5.14, 5.15)..

 Nozul çıkış çapı ve boğaz çapı arttıkça hedef malzeme üzerindeki etki alanının arttığı görülmektedir (Şekil 5.29, 5.31, 5.33).

 Küçük partikül boyutlarıyla yapılan püskürtmelerde I nozulu daha geniş bir etki alanına sahipken, partikül boyutu arttıkça K ve O nozulu daha büyük bir etki alanı yaratmıştır. Nozul gruplarını incelediğimizde özellikle büyük partikül boyutlarında daha büyük nozul çıkış çapı ve boğaz çapına sahip nozullar dar kesitli nozullara göre 5 kat daha büyük bir alan etkisi yaratmıştır (Şekil 5.29, 5.31, 5.33).

 Partikül boyutu büyüdükçe nozullar merkeze odaklanmayıp bir saçılma meydana getirmişlerdir (Şekil 5.30, 5.32, 5.34).

 Hedef malzeme üzerindeki hasar kraterine baktığımızda, nozullardan püskürtülen küçük partiküllerle genelde hedef malzemenin merkezinde derin hasar kraterleri oluştururken, partikül boyutu büyüdükçe nozullar hedef malzemenin merkezinde bir tepe noktası oluşturduğu ve bunun etrafında derin hasar kraterlerinin meydana geldiğini görmekteyiz (Şekil 5.40, 5.44, 5.48).

 Ortalama yüzey pürüzlülüğünün E nozulunda daha fazla oluştuğu görülmüştür. Genelde N ve D nozullarında ise daha az ortalama yüzey pürüzlülüğü görülmektedir. Ortalama yüzey pürüzlülük değerine baktığımızda E nozulu, D ve N nozuluna göre 2,5 kat daha fazla pürüzlülük yaratmıştır (Şekil 5.41, 5.45, 5.47).

6.1.3.2. Alümina partikülü

 Yüksek hızlı kamera yöntemiyle yapılan hız ölçümünde 120 mesh alümina partiküllerinin nozul çıkışında partikül hızı en yüksek 48 m/s ile N nozulunda görülürken, en düşük partikül hızı 24 m/s ile L nozulunda görülmüştür. Nozul çıkış çapı ve boğaz çapı arttıkça partikül hızlarının arttığı görülmektedir. Nozul içerisinde boğazın nozul çıkışına yakın olmasının partikül hızını ciddi oranda azalttığı belirlenmiştir. Nozul içerisinde boğazlı yapılara sahip nozullarda nozul çıkışına yakın olana göre nozul girişine yakın aynı boğaz çapına sahip olan nozul geometrilerini karşılaştırdığımızda 2 kat daha fazla partikül hızı görülmüştür (Şekil 5.12).

 E ve F nozullarında kütle akış oranı en düşük seviyede olmuştur. Bu nozullarda debi en yüksek görülen nozula göre yaklaşık 18 kat düşmüştür. Nozul çıkış çapı ve boğaz çapı arttıkça debide artış görülmüştür. Nozul içerisindeki boğazın konumuna göre ise nozul girişine yakın geometrilerde debi daha fazla gözlemlenmiştir. Ayrıca nozul içerisindeki boğazlı yapılara sahip nozulların en dar kesitlerinde küçük partiküllerde yüksek debi görülürken, partikül boyutu büyüdükçe 10 kat gibi debide ciddi bir azalma meydana gelmiştir (Şekil 5.10).  120 mesh partikül boyutunda en yüksek erozyon oranları E, F ve A nozullarında

ortaya çıkarken, partikül boyutu arttıkça nozul içerisindeki boğazlı yapılara sahip en dar kesitli G, J ve M nozullarında da yüksek erozyon oranları görülmüştür. Partikül boyutu arttıkça bu nozullarda yaklaşık 14 ile 18 kat arasında bir artış görülmüştür (Şekil 5.13, 5.14, 5.15).

 Genel olarak nozul çıkış çapının ve boğaz çapının artması erozyon oranını azaltmıştır. Nozul içerisindeki boğazın konumuna baktığımızda, nozul girişine yakın boğaz bulunan geometrilerde daha fazla erozyon oranı görülmüştür (Şekil 5.13, 5.14, 5.15).

 Nozul çıkış çapı ve boğaz çapı arttıkça hedef malzeme üzerindeki etki alanının arttığı görülmektedir (Şekil 5.23, 5.25, 5.27).

 Küçük partikül boyutlarıyla yapılan püskürtmelerde K nozulu daha geniş bir etki alanına sahipken, partikül boyutu arttıkça A nozulu daha büyük bir etki alanı yaratmıştır. Daha büyük nozul çıkış çapı ve boğaz çapına sahip nozullar dar kesitli nozullara göre yaklaşık 2 kat daha büyük bir alan etkisi yarattığı görülmektedir (Şekil 5.23, 5.25, 5.27).

 Küçük partikül boyutlarında nozullar merkezde puslanma meydana getirirken partikül boyutu büyüdükçe nozulların hedef malzeme üzerindeki dağılımı daha homojen olmuştur (Şekil 5.24, 5.26, 5.28).

 Hedef malzeme üzerindeki hasar kraterine baktığımızda, nozullardan püskürtülen büyük partiküllerle genelde hedef malzemenin merkezinde derin hasar kraterleri oluştururken, partikül boyutu küçüldükçe nozullar hedef malzemenin merkezinde bir tepe noktası oluşturduğu ve bunun etrafında derin hasar kraterlerinin meydana getirdiğini görmekteyiz (Şekil 5.38, 5.42, 5.46).

 Ortalama yüzey pürüzlülüğü üç farklı partikül boyutunda da M nozulunda daha fazla oluştuğu görülmüştür. Genelde O nozulunda ise daha az ortalama yüzey

pürüzlülüğü görülmektedir. Ortalama yüzey pürüzlülük değerine baktığımızda M nozulu, O nozuluna göre 2 kat daha fazla pürüzlülük yaratmıştır (Şekil 5.39, 5.43, 5.47).

 Partikül boyutu arttıkça nozulların yaratmış olduğu ortalama pürüzlülük değerlerinde büyük artış meydana gelirken kendi aralarında oluşan ortalama pürüzlülük değeri farkları da azalmıştır (Şekil 5.39, 5.43, 5.47).

 PMMA yüzeyindeki ortalama alansal pürüzlülük değişimlerine baktığımızda düz ve konik nozullardan oluşan I. grup nozullarda daha fazla oluştuğu görülmüştür. Nozul çıkış çapının daralmasıyla ortalama alansal pürüzlülük değerinin arttığı belirlenmiştir (Şekil 5.56).

 Nozul içerisinde boğazlı yapılara sahip nozullarda, düz ve konik nozul geometrilerine göre yaklaşık 2 kat pürüzlülük değerinde azalma oluşmuştur. Ayrıca boğazın nozul içerisindeki konumuna göre de değişim meydana gelmiştir. Nozul içerisindeki nozul girişine yakın boğaza sahip olanda daha az ortalama alansal pürüzlülük değeri oluşmuştur (Şekil 5.56).

 3 boyutlu yüzey topografyalarında nozul çıkış çapı arttıkça erozif aşınma izinin kapladığı alanın arttığı görülmüştür (Şekil 5.57-5.61).

 F nozulu hariç diğer nozul geometrilerinde gerçekleştirilen kumlama işlemi sonrasında hedef malzeme yüzeyinde merkezde aşınmanın sınırlı olup, bu sınırlı alanın etrafında halka şeklinde bir aşınma meydana geldiği görülürken, F nozulunda ise aşınma izinin merkezde maksimum miktarda gerçekleştiği görülmektedir (Şekil 5.58).