Sert dolgu kaynağı yapılmış yapı çeliğinin aşınma ve balistik özellikleri
Wear and ballistic properties of hardfacing welded construction steel
Yazar: MUSTAFA SÖZERİ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ TAYFUN FINDIK
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Savunma ve Savunma Teknolojileri = Defense and Defense Technologies
Dizin: Ark kaynağı = Arc welding ; Aşınma = Wear ; Balistik = Ballistics ; Dolgu kaynağı = Fillet welding ; Yüzey kaplama = Surface coating

Özet:
Günümüzde ülkeler savunma alanında çok çeşitli silahlar kullanılmaktadır. Savunma sanayisi de gelişen silahlara karşı önlem almayı amaçlamakta ve bunun için çok çeşitli zırhlar kullanılmaktadır. Silahların gelişimiyle zırh alandaki çalışmalar artmıştır, farklı malzemelerin ve farklı yapıların balistik özellikleri araştırma konusu olmaya başlamıştır. Zırh malzemelerinin geliştirilmesinde birçok yöntem kullanılırken, bu çalışmada kaynak yöntemi tercih edilmiştir. Kaynak yöntemi, esas olarak iki parçayı birleştirme amacıyla kullanılsa da günümüzde sadece birleştirme yöntemi olmaktan çıkmış parça özelliklerini direkt etkileyen yöntemler arasına girmiştir. Kaplama kaynağı, sert dolgu elektrotları ile aşınmış ya da üretilen metal parçaların yüzeyinin kaplanarak aşınma dayanımı, çalışma ömrü ya da diğer özellikleri artırılması suretiyle uygulanan bir yöntemdir. Bu çalışmada, S355JR yapı çeliği olan plakanın üzerine Cr – Ni bazlı sert dolgu elektrotları kullanılarak elektrik ark kaynağı ile malzeme yüzeyine kaplama yapılmıştır. Bu kaplama işlemi 4 farklı elektrotla 6 farklı kombinasyonda kaynaklanmıştır. Kaynaklanan parçalara mikroyapı, sertlik ve aşınma testi uygulanmış, çıkan sonuçlara göre 4 farklı numune seçilerek bu numunelere balistik test yapılmıştır. Zırhlarda önemli parametrelerden birisi ağırlık olduğu için mümkün olan en düşük ağırlıkta maksimum fayda sağlanmak istenmektedir. Bu nedenle bu çalışmada ağırlık düşürülürken günümüzde kullanılan zırhlara hem ikame ürün geliştirilmek istenmiş hem de zırhlar isabet aldıktan sonra tamiri mümkün olmadığı için tamir amaçlı bu elektrotlardan yararlanılarak tekrar kullanılması hedeflenmiştir. Oluşturulan sert dolgu kaplama kaynağında numunelerden Fe14 – Fe14 900HV ile en yüksek sertlik değerine, 500HV ile en düşük sertlik değeri ise 307 – Fe7 numunesine aittir. Aşınma testinde, Fe14 – Fe14 numunesi 18 mg ile en az kütle kaybı oluşurken ve 307 – Fe7 numunesinde 104 mg ile en fazla kütle kaybı olmuştur. Balistik testte numunelerden bazıları FB7 ve VPAM 9 koruyuculuk seviyeleri için uygun bulunmuştur.

Abstract:
Today, countries use a wide variety of weapons in the field of defense. The defense industry also aims to take precautions against developing weapons, and a miscellaneous armor types are used for this purpose. With the development of weapons, studies in the field of armor have increased, the ballistic properties of different materials and different structures have begun to be the subject of research. While many methods were used in the development of armor materials, the welding method was preferred in this study. Although the welding method is mainly used for the purpose of joining two parts, today it has become one of the methods that directly affect the properties of the part, rather than just a joining method. Surfacing is a welding method consist of covering the surface of worn or manufactured metal parts with hardfacing electrodes, increasing their wear resistance, service life or other properties. In this study, the surface of the material was surfaced by electric arc welding by using Cr – Ni based hardfacing electrodes on the plate made of S355JR construction steel. This surfacing process was conducted with 4 different electrodes in 6 different combinations. Microstructure, hardness and abrasion tests were applied to the welded samples, and according to the results, 4 different samples were selected and ballistic tests were performed on these samples. Since one of the important parameters in armors is weight, it is desired to provide maximum benefit at the lowest possible weight. For this reason, in this study, while reducing the weight, it was aimed to develop a replacement product for the armors used today and to be reutilize the damaged armors by using these electrodes for repair purposes, because it is not possible to repair the armors after being hit. It was concluded that, Fe14 – Fe14 obtained the highest hardness value with 900 HV among the other hardfacing combinations and the lowest hardness value with 500 HV belongs to the 307 – Fe7 sample. In the wear test, Fe14 – Fe14 sample had the least weight loss with 18 mg and the 307 – Fe7 sample had the weight mass loss with 104 mg. Ballistic performance of numerous combinations were found suitable for FB7, VPAM 9 and NIJ level III protection levels.