Milisaniye Nd: YAG lazerle metal tozların metal yüzeylere kaplanması
Coating of the metalic powders to metalic surface using milisecond pulsed laser
Yazar: SERDAR BABUR
Danışman: PROF. DR. ARİF DEMİR
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Kobalt esaslı stellite toz alaşımları aşınmaya ve paslanmaya karşı gösterdikleriyüksek dirençten dolayı otomotiv, türbin ve uzay endüstrisinde yaygın olarak tercihedilen bir alaşımdır. Endüstride kullanılan metal makine parçaları yüksek ısıya ve sudamlacıklarına maruz kalırlar. Bu parçaların yaşam ömürlerini uzatmak için birçokyüzey kaplama metodu gerçekleştirilmiştir. Lazer kaplama yöntemi ile elde edilenkaplamalar diğer kaplama yöntemleriyle karşılaştırıldığında saflık, homojenlik,sertlik, birbirine bağlanma ve mikro yapı bakımından daha üstün bir tekniktir.Kaplama malzemesinin daha verimli olabilmesi ve kaliteli kaplama tabakaları eldeedebilmek için alt tabaka ile kaplama malzemesinin arasındaki karışım çok azolmalıdır. Modern Nd:YAG lazerleri, kHz mertebelerinde bile her bir atımın zamanabağlı profilini değiştirebilecek özelliğe sahiptirler. Bu özellik, malzeme içine olan ısıgirişini rahat bir şekilde kontrol etme imkânı verir. Atımlı lazer kaynağı ve tozbesleme için, atım enerjisi, atım frekansı, üst üste binme oranı, toz kütle akış oranı veseyreklik kaplama tabakasının yüksekliğini ve kalitesini etkileyen temelparametrelerdir.Bu çalışmada, lazer kaplama deneyleri ısı kaynağı olarak Lumonics JK760TRNd:YAG lazerinin kullanılmasıyla gerçekleştirildi. Stellite 6 kaplama tozunuhomojen bir şekilde taşımak için Sulzer Metco toz besleme ünitesi kullanıldı. Stellite6 toz alaşımı ve atımlı lazer kullanarak yapılan deneyler ile kaplama parametreleribelirlenmeye çalışılmıştır. Seyreklik lazer kaplama tabakasının kalitesini etkileyen enönemli parametredir. 12 J'lük atım enerjisi, 25 Hz'lik atım frekansı ve % 80'lik üstüste binme oranıyla en düşük seyreklik değeri (%9.1) elde edilmiştir.

Abstract:
Cobalt-based Stellite powders have shown a high resistance against wearand corrosion and due to this the automotive, turbine and aerospace industries preferthis alloy is a kind of common. Industrial metal machine parts are exposed to hightemperature and water droplets are regularly. Laser cladding techniques, compared toother hard facing techniques, have superior properties in terms of pureness,homogeneity, hardness, bonding and microstructure. The mixing between the cladlayer and substrate materials must be as small as possible to utilise the properties ofthe coating material effectively and to achieve good quality clad layers. ModernNd:YAG lasers have the ability to shape the temporal profile of each pulse atrepetition rates of up to several kHz. This property gives control of thermal input inthe material. Pulse energy, pulse frequency, overlap, powder mass flow rate anddilution are the main parameters that have influences on the cladding quality.In this thesis, laser cladding experiments were carried out using Lumonics JK760Nd:YAG pulsed laser. Cladding was accomplished by delivering the Stellite 6powder homogeneously through a powder feeder (model: Sulzer Metco). Claddingparameters were determined by obtained experiments with using Stellite 6 powderalloy and the pulsed laser. It was found that dilution was the most importantparameter that affectived the quality of clad layer. The lowest dilution was obtainedthe value (9.1 %) at an incident energy of 12 J/pulse, pulse frequency of 25 Hz andspot overlap of 80 %.