WC Uçların Mikro-Abrasyon Aşınma Deney Sonuçları

Tablo 7.1’de WC işlemsiz uç üzerinde yapılan mikro-abrasyon aşınma deney parametreleri ve bu parametrelere bağlı olarak elde edilen hacim kayıpları verilmiştir. Yine bu tablodan faydalanılarak oluşturulan hacim kaybı yük ilişkileri grafiği Şekil 7.3’de verilmiştir.

Tablo 7.1. WC kesici işlemsiz uçların üzerinde yapılan mikro-abrasyon aşınma deney parametreleri

Kullanılan aşındırıcı (SiC)

Top devri (dv/dk) Numune kodu Yük (N) Hacim kaybı (mm3) 800 mesh 40 A1 2 0,016389805 800 mesh 80 A2 2 0,029349353 800 mesh 160 A3 2 0,071653694 800 mesh 160 A4 1 0,054748612 800 mesh 80 A5 1 0,018544411 800 mesh 40 A6 1 0,008285289 Öncelikle artan top devrine bağlı olarak tüm numunelerin hacimsel kayıplarında artış olmuştur. En düşük hacim kaybı 40 dv/dk’lık hızda gerçekleşirken bunu 80 dv/dk’lık hız izlemiştir. En yüksek hacim kaybı ise 160 dv/dk’lık hızda gerçekleşmiştir.

7.3. WC kesici uç numuneye ait mikro-abrasyon deney sonuçları 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 A1 A2 A3 A4 A5 A6 H acim K ay bı (m m 3) Numune

54

Aşındırıcı top devrine bağlı olarak artan bu hacim kayıplarını, topun çevresinde meydana gelen çevresel hızının artması ve bunun sonucunda top yüzeyine tutunarak aşındırıcı işlemi gören partiküllerin kesme kuvvetlerinin artması ile ilişkilendirmek mümkündür. Daha yüksek bir hızla aşındırılan parça yüzeyine temas eden mikron boyutundaki SiC partiküller, üzerlerindeki enerjiyi karşı yüzeye aktarması sonucunda yüzeyden mikro tanecikler kopmasına sebep olmaktadırlar. Yüke bağlı olarak numunelerin hacim kayıpları değerlendirilecek olursa artan yük ile yine hacim kayıpları yükselmiştir. Çünkü aşındırıcı partikülün malzeme yüzeyinde partikül koparabilmesi için iki kuvvete gereksinim vardır. Bunlardan biri partikülün malzemeye batmasını sağlayan basma kuvvetidir. Bu kuvvet 1 inç’lik (25.4mm) bilyanın üzerine bir mekanizma vasıtasıyla uygulanan yüktür. Bu kuvvetin artması aşındırıcı top ile aşındırılacak yüzey arasında kalan SiC aşındırıcı partiküllerin daha fazla yüzeye batmasına sebep olacağı için aşınma kayıplarını arttıracaktır.

Aşındırıcı tane boyutuna bağlı olarak hacim kayıpları incelendiğinde en yüksek hacim kaybı 800 mesh SiC ile aşındırılan numunede görülmüştür. 1000 mesh SiC ile aşınma işlemine tabi tutulan numunelerin hacim kayıpları 800 mesh’e göre daha düşük kalmıştır. Bu durumu iki şekilde izah etmek mümkündür. Birincisi mesh boyutunun artması ile birlikte numunelerin elenmesinde meydana gelen zorluklardır. Daha öncesinde de belirtildiği gibi 800 mesh boyutundaki partiküllerin hemen hepsi aynı boyutta ve keskin köşeli formdadır Şekil 7.1. a-b. Ancak Şekil 7.2. a-b de verilen fotoğraf incelenecek olursa birçok küçük boyutlu (yaklaşık 1-3µm) SiC partikülün sisteme katıldığı görülmektedir. Yine fotoğrafa dikkat edilecek olursa bu katışık SiC’ lerin keskin köşeli olmadıkları dikkat çekmektedir. Bu küçük formda oluşan aşındırıcı partiküller deneyler esnasında aşındırılacak numunenin yüzeyine tutunarak (pürüzler vasıtasıyla) bir yatak vazifesi görmüş ve aşınma değerlerini düşürmüştür. Diğer bir düşünce ise küçülen tane boyutuna bağlı olarak aşındırıcı partikülün numuneye batma derinliği düşeceğinden yüzeyden kaldıracağı partikül boyutu da küçük olacaktır.

Şekil 7.4. a-b de WC uçlar üzerinden mikro-abrasyon aşınma testinden sonra hacim kayıplarının hesaplanmasında kullanılan iz çapları verilmiştir. Verilen iz çapları karşılaştırılacak olursa en büyük iz çapının 800 mesh SiC ile 160 dv/dk’da 2 N’luk yük altında aşındırılmış WC uçta görülürken en küçük iz çapı ise 800 mesh SiC ile 40 dv/dk’da 1 N’luk yük altında aşındırılmış WC uç numunede görülmüştür.

55

Şekil 7.4. a) 800 mesh SiC ile 160 dv/dk’da 2 N’luk yük altında aşındırılmış WC uç aşınma krateri x80

Şekil 7.4. b) 800 mesh SiC ile 40 dv/dk’da 1 N’luk yük altında aşındırılmış WC uç aşınma krateri x120

56

WC kesici ucun mikro-abrasyon testinden sonra yüzeylerinden alınan SEM aşınma izi fotoğrafları sırasıyla şekil 7.5. ve 7.6’da verilmiştir. Şekil 7.5’de 800 mesh SiC ile 80 dv/dk’da 1 N’luk yük altında aşındırılmış WC ucun aşınma yüzey SEM görüntüsü verilmiştir. Numunenin SEM fotoğrafı incelenecek olursa tabakasal kopmaya bağlı olan plastik deformasyon görülmüştür. Bunu aşındırıcının yüksek sertliği ve keskin köşeleri ile ilişkilendirmek mümkündür.

Şekil 7.5. 800 mesh SiC ile 80 dv/dk’da 1 N’luk yük altında aşındırılmış WC uç aşınma yüzeyi x300

800 mesh SiC ile 80 dv/dk’da 2 N’luk yük altında aşındırılmış WC ucun aşınma yüzey SEM görüntüsü ise Şekil 7.6’da verilmiştir. Bu fotoğrafta aşınma izlerinin daha belirgin olarak oluştuğu görülmektedir. Dikkat edilecek olursa fotoğraf üzerinde iki farklı bölge dikkat çekmektedir. Bunlarda birisi kırık yüzey fotoğrafına benzeyen kısım diğeri ise üzerinde siyah çukur lekelerinin göründüğü daha pürüzsüz olan koyu kısımdır. Diğer araştırmacılar bu tip görünümleri oluklaşma olarak tabir etmektedirler ve durumun oluşmasını şu şekilde ifade etmektedirler.

Aşındırıcı partiküllerinin bir kısmı bir kama gibi aşındırılan yüzeye saplanarak burada yük taşıyan bir yatak vazifesi görür. Hareketi kısıtlanan bu partiküller ile serbest hareket edebilen partiküller yüzeyde bir oluklaşmaya yani sırt oluşumuna sebep olurlar.

57

Şekil 7.6. 800 mesh SiC ile 80 dv/dk’da 2 N’luk yük altında aşındırılmış WC uç aşınma yüzeyi x300

Şekil 7.7. a-b ve 7.8. a-b de 800 mesh SiC ile 160 dv/dk’da 1 ve 2 N’luk yükler altında aşındırılmış WC numunelere ait yüzey profilometreleri verilmiştir. 2 N’luk yük altında aşındırma işlemine tabi tutulan numunenin daha derin krater izine ayrıca daha yüksek pürüzlük değerine sahip olduğu görülmektedir.

58

Şekil 7.7. b) 800 Mesh SiC ile 160 dv/dk’da 2 N aşındırılmış WC numunenin yüzey pürüzlük değerleri

59

Şekil 7.8. b) 800 Mesh SiC ile 160 dv/dk’da 1 N aşındırılmış WC numunenin yüzey pürüzlük değerleri

7.2. PVD yöntemi ile TiAlN kaplanmış WC Uçların Mikro-Abrasyon Aşınma Deney Sonuçları

Tablo 7.2’de PVD yöntemi ile TiAlN kaplanmış WC uç üzerinde yapılan mikro abrasyon aşınma deney parametreleri ve bu parametrelere bağlı olarak elde edilen hacim kayıpları verilmiştir. Yine bu tablodan faydalanılarak oluşturulan hacim kaybı yük ilişkileri grafiği Şekil 7.9’ da verilmiştir.

Tablo 7.2. PVD yöntemi ile TiAlN kaplanmış WC kesici uçların üzerinde yapılan mikro-abrasyon aşınma deney Parametreleri

Kullanılan aşındırıcı (SiC)

Top devri (dv/dk) Numune kodu Yük (N) Hacim kaybı (mm3) 800 mesh 40 B1 2 0,011210067 800 mesh 80 B2 2 0,020094352 800 mesh 160 B3 2 0,070965548 800 mesh 160 B4 1 0,037086585 800 mesh 80 B5 1 0,007750934 800 mesh 40 B6 1 0,003865148

60

WC uç numunelerde olduğu gibi artan top devrine bağlı olarak tüm numunelerin hacimsel kayıplarında artış olmuştur. En düşük hacim kaybı 40 dv/dk’lık hızda gerçekleşirken bunu 80 dv/dk’lık hız izlemiştir. En yüksek hacim kaybı ise 160 dv/dk’lık hızda gerçekleşmiştir.

Şekil 7.9. TiAlN kaplanmış WC kesici uç numuneye ait mikro-abrasyon deney sonuçları

Aşındırıcı tane boyutuna bağlı olarak hacim kayıpları incelendiğinde yine en yüksek hacim kaybı 800 mesh SiC ile aşındırılan numunede görülmüştür. 1000 mesh SiC ile aşınma işlemine tabi tutulan numulerin hacim kayıpları 800 mesh’e göre daha düşük kalmıştır. Bu durumun sebebi WC uçların aşınma kısmında detaylı şekilde anlatılmıştır. İşlemsiz WC uçların aşınma deneyleri ile PVD yöntemi ile yüzeyi TiAlN kaplanmış WC uçların aşınma deneyleri karşılaştırılacak olursa yüzeyi kaplanmış numunelerin hacim kayıplarının nispeten daha az olduğu görülmektedir. Bunu TiAlN sahip olduğu düşük sürtünme katsayısına ve yüksek sertliğine bağlamak yanlış olmaz.

Yüksek aşınma direncine sahip sert kaplamalar modern üretim endüstrisinin vazgeçilmez parçalarıdır. Bu takım parçaları hem farklı triblojik faktörlere maruz kalmakta hem de çalışma esnasında meydana gelen yüksek ısılar nedeni ile özelliklerini yitirmeme zorundadır. Oda sıcaklığında mükemmel sürtünme katsayısına sahip bu tür kaplamaların artan sıcaklığa bağlı olarak sürtünme katsayılarını yükseldiği diğer araştırmacılar tarafından söylenmektedir (Luo, 2011). Üçlü TiAlN sistemler yüksek oksidasyon dirençleri ve mekanik özellikleri ile geleneksel ikili TiN kaplamalardan daha üstündürler (Khrais ve Lin, 2006). 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 B1 B2 B3 B4 B5 B6 H acim K ay bı (m m 3) Numune

61

Şekil 7.10. a-b de TiAlN kaplı WC uçlar üzerinden mikro-abrasyon aşınma testinden sonra hacim kayıplarının hesaplanmasında kullanılan iz çapları verilmiştir. Verilen iz çapları karşılaştırılacak olursa en büyük iz çapının 800 mesh SiC ile 160 dv/dk 2 N’luk yük altında aşındırılmış TiAlN kaplı WC uç görülürken en küçük iz çapı ise 800 mesh SiC ile 40 dv/dk 1 N’luk yük altında aşındırılmış TiAlN kaplı WC uç numunede görülmüştür.

Şekil 7.10. a) 800 mesh SiC ile 160 dv/dk’da 2 N’luk yük altında aşındırılmış TiAlN kaplanmış WC uç aşınma krateri x80

62

Şekil 7.10. b) 800 mesh SiC ile 40 dv/dk’da 1 N’luk yük altında aşındırılmış TiAlN kaplanmış WC uç aşınma krateri x100

TiAlN kaplı WC kesici ucun mikro-abrasyon testinden sonra yüzeylerinden alınan SEM aşınma izi fotoğrafları sırasıyla şekil 7.11 ve 7.12’de verilmiştir. Şekil 7.11’de 800 mesh SiC ile 80 dv/dk’da 1 N’luk yük altında aşındırılmış TiAlN kaplı WC ucun aşınma yüzey SEM görüntüsü verilmiştir. Numunenin SEM fotoğrafı incelenecek olursa üç farklı kontrast fark edilebilir. Bunlar pürüzsüz ve içerisinde çukurcuklar içeren siyah bölgeler. Daha çok çukurcuk içen beyaz bölgeler ve plastik deformasyonun çok daha şiddetli olduğu en beyaz bölgelerdir.

63

Şekil 7.11. 800 mesh SiC ile 80 dv/dk’da 1 N’luk yük altında aşındırılmış TiAlN kaplanmış WC uç aşınma yüzeyi x1000

800 mesh SiC ile 80 dv/dk’da 2 N’luk yük altında aşındırılmış TiAlN kaplı WC ucun aşınma yüzey SEM görüntüsü ise Şekil 7.12’de verilmiştir. Fotoğrafı iki kısımda incelemek mümkündür. İçerisinde çukurcukları barındıran koyu bölge ve mikro kırılmaları içeren beyaz bölgedir.

Şekil 7.12. 800 mesh SiC ile 80 dv/dk’da 2 N’luk yük altında aşındırılmış TiAlN kaplanmış WC uç aşınma yüzeyi x300

64

Şekil 7.13. a-b ve 7.14. a-b de 800 mesh SiC ile 160 dv/dk’da 1 ve 2 N’luk yükler altında aşındırılmış TiAlN kaplı WC numunelere ait yüzey profilometreleri verilmiştir. 2 N’luk yük altında aşındırma işlemine tabi tutulan numunenin daha derin krater izine ayrıca daha yüksek pürüzlük değerine sahip olduğu görülmektedir.

Şekil 7.13. a) 800 Mesh SiC ile160 dv/dk’da 2 N aşındırılmış TiAlN kaplı WC numunenin yüzey profilometresi

Şekil 7.13. b) 800 Mesh SiC ile 160 dv/dk’da 2 N aşındırılmış TiAlN kaplı WC numunenin

65

Şekil 7.14. a) 800 Mesh SiC ile 160 dv/dk’da 1 N aşındırılmış TiAlN kaplı WC numunenin yüzey profilometresi

Şekil 7.14. b) 800 Mesh SiC ile 160 dv/dk’da 1 N aşındırılmış TiAlN kaplı WC numunenin yüzey pürüzlük değerleri

66

7.3. PVD yöntemi ile TİN kaplanmış WC Uçların Mikro-Abrasyon Aşınma Deney