Toz metalurjisi yöntemiyle üretilen segmentlerin mikroyapı, mekanik özellik ve aşınma davranışlarına alaşım elementlerinin etkisi
Investigation of use of cubic boron nitride (cBN) as alternative abrasive in natural stone cutting tools
Yazar: ALİ DEMİR
Danışman: PROF. DR. HALİS ÇELİK
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, doğal taş kesme işleminde kullanılmak üzere içerisine elmas ve/veya metal ilave edilen soketler, toz metalurjisi yöntemiyle sıcak preste üretildi. Matris olarak seçilen 85-15 CuSn bronz tozu içerisine 30/40 ve 40/50 US mesh tane boyutuna sahip elmas ve cBN tanecikleri, önceden belirlenen oranlarda (30 konsantrasyon) ilave edildi. Araştırma kapsamında kullanılan tüm soketlerin üretimi, 35 MPa basınç altında 600, 650 ve 700 °C sinterleme sıcaklığında, 3 dakika süre ile
sinterlendi. Üretilen her bir soket türü, 300 mm. çapındaki çelik testere gövdelerine ayrı,
ayrı lehim kaynağı ile kaynatılarak kesme performansları ölçüldü.
Kesme iĢleminde 30x150x1500 mm boyutunda Ankara-Andezit taĢı kullanıldı.
Kesme iĢlemi sonrası soketlerdeki aĢınma miktarı, 500 mm. lik 0.01 mm hassasiyetli
digital kumpas ile ölçüldü. Her bir soket türünün mikro yapısı ve kimyasal bileĢimi,
taramalı elektron mikroskobu (SEM), X-ıĢın difraktogramı (XRD) ve X ıĢını enerji
dağılım spektrometresinden (EDS) faydalanılarak incelendi.
Yapılan deneyler sonucunda, üretilen elmaslı kesici takımların eğilme
mukavemetinin cBN katkılı kesici takımlara göre yaklaĢık % 30 daha düĢük olduğu ve
kesme performansının ise iki buçuk kat daha fazla olduğu tespit edilmiĢtir. Her iki
kesici takımın aĢınma yüzeyinden alınan SEM fotoğraflarından kesici takımın etkili
kesme yaptığını gösteren mikro-sabanlama ve matris kuyruğunun oluĢtuğu görülmüĢtür.
Ayrıca aĢınma yüzey fotoğraflarından cBN taneciklerinin kesme sırasında elmas
taneciklerine göre daha fazla aĢındığı tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler: Elmaslı soket,, sıcak pres, toz metalürjisi, sinterleme

Abstract:
Investigation of Use of Cubic Boron Nitride (cBN) as Alternative Abrasive in
Natural Stone Cutting Tools
In this study, all the sockets containing of metal and/or diamond, in which
designed for natural stone cutting were produced in hot-press by powder metallurgy
method. 85-15 CuSn bronze powder was choosen as a matrix material into which 30/40
and 40/50 US mesh grain size of diamond and/or cBN grains was added with a
concentration of 30 %. The production of sockets used in this investigation was carried
out under 35 MPa pressure at 600, 650, 700 °C sintering temperature for 3 minutes. The
cutting performance of each socket welded around a circular cutting disc with a
diameter 300 mm was measured.
In this natural stone cutting process, Ankara-Andezit stone with a dimension of
30x150x1500 mm was used. The wear values of the sockets after the cutting process
were measured with a digital calliper with a precision of 0.01 mm. Each socket was
inspected for its chemical composition and microstructure properties by using a
scanning electron microscope (SEM), X-ray diffraction spectrometer (XRD) and
Energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS).
The results of the experimental studies show that the bending strength of
diamond cutting tools is less than cBN cutting tools about 30% and cutting performance
of diamond cutting tools were found two and a half times higher than cBN cutting tools.
The SEM photographs show that the micro-plowing and matris tail are formed on wear
surface. Besides, it is obtained that the cBN grains were worn more than diamond
grains.

Keywords: Diamond segment, hot press, powder metallurgy, sintering