Kesici takımlarda bulunan baskı pabucunun elektrik kıvılcım biriktirme yöntemi ile karakterizasyonu
Characterization of clamp found in cutting tools by electro spark deposition method
Yazar: BEKİR ERGUN
Danışman: PROF. DR. MEHMET GAVGALI
Necmettin Erbakan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Aşınma = Wear ; Enerji kimlik belgesi = Energy performance certificate ; Kesici takımlar = Cutting tools ; Tornalama = Turning ; Tungsten karbür = Tunsten carbide

Özet:
Malzemelerde kullanım yerlerine göre ısıl işlem ve sonrasında yüzey kaplama işlemleri mühendislik alanında genişçe uygulanmaktadır Metallerin mekanik, korozyon ve aşınma direncini arttırmak için ısıl işlem, galvaniz, krom, nikel vb. kaplama uygulamaları sıklıkla yapılırken yetersiz kaldığı durumlar olmaktadır. Malzemeler üzerinde EKB yöntemi ile daha iyi mekanik, korozyon ve aşınma dayanımına sahip kaplamalar yapılmakta ayrıca tüm malzemeyi kaplamak yerine yalnızca çalışan yüzeylerde kaplama işlemi yapılabilmektedir.
EKB yöntemi elektrot malzemenin metalik bir yüzey üzerine malzeme biriktirmek amacıyla kısa süreli akım darbeleri üreten kaynak işlemidir. İşlemler genellikle manuel el aplikatörü ile uygulanmaktadır. Malzemelerin korozyon, erozyon ve aşınma direncini arttırmak bakım maliyetlerini azaltmak için otomotiv, tekstil, kimya, uzay, tıp alanlarında kullanımı gün geçtikçe artmaktadır.
Bu çalışmamda kesici ucu sabitlemek için kullanılan DIN 1.2550 soğuk iş takım çeliğinden imal edilmiş baskı pabucu üzerine EKB yöntemi ile tungsten karbür kaplama yapıldı. Tüm yüzey yerine aşınma maruz kalan yüzeye 20 μm kalınlığında tungsten karbür kaplama yapıldı sonra frekans ile voltaj arttırılarak kaplama kalınlığının da doğru orantıda arttığı görüldü. Son olarak EKB yöntemi ile Inconel 625 süper alaşım, Inconel 725 süper alaşım, Ramor500 zırh çeliği ve Armor 500 zırh çeliği ara katman (interlayer) olarak uygulanıp sandviç bir tungsten karbür kaplama yapıldı. Tungsten karbür kaplama yapılan numuneler optik mikroskop ile kaplama kalınlıkları ölçüldü. Numunelerin mekanik profilometre cihazında yüzey pürüzlülükleri ölçüldü. CNC yatay torna makinesinde, silindir geometriye sahip gri dökme demir (GG25) malzemenin iç çapından talaş kaldırılmıştır. Gri dökme demir malzemeden 150 ve 300 adet işlendikten sonra, baskı pabucu numunelerinin aşınma derinlik boyları optik mikroskop cihazında ölçüldü. 300 adet GG25 malzeme işleme sonrasında kaplamasız baskı pabucunda aşınma derinlik boyu 1338 μm olarak ölçüldü. En az aşınma derinlik boyu 500 μm olarak ölçülen, inconel 625 süper alaşım ara katman olarak yapılan tungsten karbür kaplamada gerçekleşti. Kaplamasız, tungsten karbür kaplama ve ara katman uygulanarak yapılan tungsten karbür kaplama baskı pabucu numunelerinin yüzey pürüzlülükleri, sertlikleri ve aşınma derinlik boyları karşılaştırıldı.

Abstract:
Thermal processing and subsequent surface coating processes are widely used in the field of engineering, according to the places of use in materials. While coating applications such as thermal processing, galvanization, chrome, and nickel are frequently used to improve metal mechanical, corrosion, and wear resistance, they are not always sufficient. Coatings with improved mechanical, corrosion, and abrasion resistance are applied to materials using the Electrospark Deposition (ESD) method. Furthermore, rather than coating the entire material, only the working surfaces can be coated.
The ESD method is a welding treatment that uses short-term current pulses to deposit material on the metallic surface of the electrode material. The procedures are usually applied with a manual hand applicator. The use of materials in automotive, textile, chemistry, space, and medicine have been increasing in order to increase corrosion, erosion, and wear resistance and reduce maintenance costs.
In this study, the ESD method was used to apply tungsten carbide coating to the clamp made of DIN 1.2550 cold work steel, which is used to fix the cutting edge. Instead of coating the entire surface, a 20 μm thick tungsten carbide coating was applied to the exposed surface. Afterward, the voltage was increased with frequency, and it was seen that the coating thickness increased in direct proportion. Finally, an interlayer of Inconel Alloy 625, Inconel Alloy 725, Ramor500 steel, and Armor 500 steel was applied using the ESD method, and a sandwich tungsten carbide coating was applied. The coating thickness of the samples with tungsten carbide coating was measured with an optical microscope. The surface roughness of the samples was measured in a mechanical profilometer device. Chip was removed from the inner diameter of the gray cast-iron (GG25) material with cylindrical geometry using a CNC horizontal lathe. The wear depth lengths of the clamp samples were measured in an optical microscope device after processing 150 and 300 pieces of gray cast iron material. The wear depth of the uncoated clamp was 1338μm after processing 300 pieces of GG25 material. The tungsten carbide coating, made as an Inconel Alloy 625 interlayer and measuring 500μm in depth, has the least wear. Surface roughness, hardness, and wear depth lengths of uncoated, tungsten carbide coating, and tungsten carbide coating with interlayer, clamp samples were compared