Ekstrüder vidaları için krom oksit esaslı fleksikord alev sprey kaplamalarının üretimi ve aşınma davranışlarının incelenmesi
Production and investigation of wear behavior of chrome oxide based flexicord flame spray coatings for extruder screws
Yazar: ALİ İLKAY SEMERCİ
Danışman: DOÇ. EKREM ALTUNCU
Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Aşınma = Wear ; Ekstrüder = Extruder

Özet:
Günümüzde hızla gelişen yüzey mühendisliği konuları kapsamında çok çeşitli yüzey işlem, ısıl işlem ve yüzey kaplama tekniklerinin kullanımı ile metalik esaslı iş parçalarının yüzeylerinin korunması, yüzey direncinin ve aşınma direncinin artırılması ve tamiri mümkündür. Bu avantaj; parça yenileme maliyetlerinin ve bakım maliyetlerinin azalmasına bunun yanında parça ömrünün ve proses verimliliğinin artışına neden olmaktadır. Üretim yapan bir firmada duruş, bakım, tamir ve yenileme nedenli kayıplar sonucunda ürün kalitesinde ve üretim kapasitesinde azalma oldukça önemli mali kayıplara yol açmaktadır. Bu bağlamda en etkin çözüm uygun kaplama kompozisyonu ile birlikte uygun kaplama yönteminin belirlenmesi ve doğru şekilde uygulanmasıdır.
Ekstrüder vida yüzeylerinin aşınma direncinin artırılması amacı ile çeşitli ısıl işlem ve kaplama teknikleri uygulanmaktadır. Mevcut durumunda PTA teknikleri ile kobalt esaslı karbür takviyeli toz türleri kullanılarak uygulanan dolgu sert kaplama tekniklerinde prosesin doğası gereği tozu ergitmek ve yüzeyde biriktirmek için harcanan yüksek ısı girdisi nedeni ile altlık malzemenin ve kaplamanın mikroyapısal özelliklerini etkilemekte termal gerilmeler etkisiyle kaplamanın yüzeyden dökülmesine neden olabilmekte ve tane irileşmesi, karbür azalması sonucunda sertlik dalgalanması artmakta ve aşınma direnci zayıflamaktadır. Bu bağlamda termal sprey kaplama yöntemleri birçok açından avantaj ve esneklik göstermektedir. Gerek kaplama kompozisyonu çeşitliliği gerekse kaplama özellikleri aşınma nedenli problemlerde öne çıkmaktadır.
Bu çalışmada mevcut uygulamalara alternatif olarak fleksikord alev sprey tekniği ile Krom oksit esaslı kaplamaların daha ekonomik üretimi, proses optimizasyonu, kaplama mikroyapı karakterizasyonu ve aşınma performanslarının (ASTM G65) karşılaştırılmalı olarak incelenmesi hedeflenmiştir.

Abstract:
Today, within the scope of rapidly developing surface engineering issues, using a wide variety of surface treatment, heat treatment and surface coating techniques, protecting the surfaces of metallic-based workpieces (such as extrusion screws), increasing surface resistance and wear resistance, reaching the size tolerance limits of a damaged or worn part, and repair is possible. This advantage; It causes a decrease in parts replacement costs and maintenance costs as well as an increase in part life and process efficiency. Extruder screws used in the rapidly developing polymer industry are the most important mechanical elements of the process. During the process, problems due to abrasive, adhesive and corrosive wear are increasing on the screw over time due to various reasons (design errors, wrong material selection, wrong surface / coating / repair applications, abnormal working conditions and production based on raw materials in different compositions, etc.). The situation significantly reduces process efficiency and product quality. A decrease in product quality and production capacity as a result of losses due to stoppage, maintenance, repair and renewal in a manufacturing company leads to significant financial losses. In this context, the most effective solution is to determine the appropriate coating method with the appropriate coating composition and to apply it correctly.
Various heat treatment (nitration) and coating techniques (plasma transfer arc (PTA), hard chrome, thermal spray) are applied in order to increase the wear resistance of the extruder screw surfaces. In the current situation, in hard coating techniques applied using cobalt based carbide reinforced powder (stellite) types with PTA techniques, it affects the microstructural properties of the substrate and the coating due to the high heat input used to melt the dust and deposit it on the surface due to the nature of the process and may cause the coating to fall off the surface with the effect of thermal stress. and hardness fluctuation increases as a result of grain coarsening, carbide reduction, and wear resistance decreases. Hard chrome coatings have difficulty in providing sufficient hardness resistance. In this context, thermal spray coating methods show advantages and flexibility in many aspects. Both coating composition variety and coating properties come to the fore in problems caused by wear.
In this study, more economical production of chromium oxide based coatings, process optimization, coating microstructure characterization (without heat treatment and heat treatment) and wear performances (ASTM G65), as an alternative to existing high speed oxy fuel spray (HVOF) based thermal spray applications, It is aimed to be examined comparatively.