Katı parçacıkların metalik yüzeylerde oluşturduğu erozyonun deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of the solid particles erosion of metallic surfaces
Yazar: ALİ İHSAN BUDUR
Danışman: DOÇ. DR. HASAN GEDİKLİ
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Eroziv aşınma = Erosive wear ; Sayısal akışkanlar dinamiği = Computational fluids dynamic

Özet:
Bu çalışmada, mühendislikte yaygın olarak kullanılan AISI 1020, AA 6061, Ti-6Al-4V, SS 304, Hardox 450, DP 600 metalik malzemelerinin katı parçacık çarpması altındaki erozyon davranışları deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir. Deneysel çalışmalar iki aşamada yürütülmüştür. Metalik malzemelerin erozyon performansları ilk aşamada parçacık çarpma hızı 100 m/s için 20, 30, 45, 60, 90 çarpma açılarında belirlenmişken, ikinci aşamada 90 parçacık çarpma açısında ve 100, 127, 170, 210, 250 m/s parçacık çarpma hızlarında belirlenmiştir. Gerçekleştirilen testler sonucunda en iyi erozyon performansı; kütlesel erozyon miktarı bakımından alüminyum alaşımı AA 6061 malzemesi için elde edilmişken, hacimsel erozyon miktarı bakımından Hardox 450 çeliğinde elde edilmiştir. İlaveten yüksek hızlarda yapılan testler sonucunda en yüksek erozyon performansı, kütlesel ve hacimsel erozyon miktarları bakımından sırasıyla AA 6061 alüminyum malzemesi ve AISI 1020 çeliğinde elde edilmiştir. Bunun yanında erozyon miktarı zamanla doğrusal değişmiştir ve maksimum erozyon miktarı parçacık çarpma açısı 20-30 değerinde meydana gelmiştir. 
Katı cisimler mekaniği ve hesaplamalı akışkanlar dinamiği yöntemleri kullanılarak Ti-6Al-4V malzemesinin erozyon davranışları sayısal olarak incelenmiştir. Katı cisimler mekaniği yaklaşımı ile gerçekleştirilen sonlu elemanlar analizi sonucunda test sonuçlarıyla uyumlu veriler elde edilememiştir. Buna karşın hesaplamalı akışkanlar dinamiği yaklaşımı ile test sonuçları ile uyumlu sonuçlar elde edilmiştir.

Abstract:
In this study, the erosion behaviors under solid particle impact of AISI 1020, AA 6061, Ti-6Al-4V, SS 304, Hardox 450, DP 600 metallic materials widely used in engineering have been investigated experimentally and numerically. Experimental studies have been carried out in two stages. In the first stage, the erosion losses of metallic materials were determined at the impact velocity of 100 m/s and at different impact angles of 20, 30, 45, 60, 90, in the second stage, the erosion performances of the same materials were determined at impact angle of 90o and impact velocity of 100, 127, 210 and 250 m/s. The best erosion performance; the amount of mass erosion in the first test phase was obtained in the aluminum alloy AA 6061 but the amount of volume erosion was obtained in the Hardox 450. In addition, the best erosion performances, were obtained in the amount of mass and volume erosion at high speed tests in the aluminum alloy AA 6061 and AISI 1020 steel, respectively. Besides, the amount of erosion has changed linearly with time, and the maximum amount of erosion has occurred at a particle impact angle of 20-30°.
The erosion behavior of Ti-6Al-4V material was numerically investigated using solid mechanics and computational fluid dynamics approaches. The  results of the finite element analysis carried out by solid mechanics approaches was not in agreement with the experimental results. By contrast, the computational fluid dynamics approach was obtained results consistent with the test results.