Bor yayınımıyla yüzeyi sertleştirilmiş çeliklerin aşınmaya karşı dayanımlarının ve pulluk uç demirlerinde uygulama olanaklarının araştırılması
The Investigation on wear endurance of surface hardened steels by boriding and field applications of ploughshare materials
Yazar: ÜMİT ER
Danışman: PROF. DR. BİLAL PAR
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Konstrüksiyon ve İmalat Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2003
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
ÖZET Tarımsal mekanizasyonda toprak işleyen uç demirlerindeki aşınma, geri kazamlamayan malzeme kaybma ve maliyetlerin artmasına neden olduğundan önemli bir sorundur. Aşınmanın azaltılması için, kullanılan malzemenin yeterince sert ve tok aynı zamanda kırılgan olmaması istenir. Genellikle malzeme sertliği arttıkça aşınma dayanımı da artar. Ancak bu, kesin bir kural olmayıp etkili diğer faktörlerin yarattığı şartlara göre değişebilmektedir. Tarlada çalışan bir uç demirine gelen direnç kuvvetleri sabit olmayıp kısa zaman aralıklarında bazı önemli değişiklikler göstermektedirler. Bu ani yüklenmeler darbe niteliğinde olduğundan, laboratuvar koşullarında elde edilen sonuçların tarla denemeleriyle de karşılaştırılması gerekmektedir. Bu çalışmada, Eskişehir ili ve yöresinde pulluk uç demiri imalatında sıklıkla kullanılan Erdemir 3990 çeliği ve buna alternatif olarak beş farklı sade karbon çeliğinden (AISI 1008, 1030, 1040, 1045, 1050) numuneler, termokimyasal yüzey sertleştirme işlemlerinden biri olan borlama yöntemiyle sertleştirilmiştir. Borlanmış ve işlemsiz numuneler (Erdemir 3990 ısıl işlemli de dahil) laboratuvarda Alüminyum Oksit'li (A1203) ve Silisyum Karbür'lü (SiC) zampara kağıtlarıyla aşındırılarak aşınma dayanımları açısından karşılaştırılmış, tüm numunelerin yüzey sertlikleri ve tabaka kalınlıkları ölçülmüştür. Belirlenen optimum sıcaklıkta (950°C) yapılan borlama işlemi sonunda, tüm malzemeler içinde AI2O3 aşındırıcı karşısında en az aşman 6 saat borlanmış Erdemir 3990, ısıl işlemli Erdemir 3990'a göre 6.31 kat daha az aşınırken, SiC aşındırıcı karşısında ise 2.4 kat daha çok aşınmıştır. Aşındırıcı kağıtlar karşısında en az aşınmayı sergilemiş olan borlanmış ve ısıl işlemli Erdemir 3990 malzemesinden imal edilen pulluk uç demirleriyle, laboratuvar sonuçlarını karşılaştırmak için tarla denemeleri yapılmıştır. Tarla denemeleri sonunda bor yayınımıyla yüzeyi sertleştirilmiş pulluk uç demirlerinin ısıl işlemliye göre sonbaharda ortalama 1.002, ilkbaharda ortalama 1.064 kat iyi sonuçlar verdiği belirlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Abrazif aşınma, pulluk uç demirleri, borlama

Abstract:
VI SUMMARY The wear problem of materials used in agricultural mechanization's soil-engaging components is the main concern because of unrecycled material loss and increased cost. In order to reduce wear, materials used in these mechanisms should be hard and tough enough yet not brittle. In general, if the hardness of the material increases, wear resistance gets better. But this rule is not definite and it could be changed with other effective factors. Resistance force do not remain constant under field soil working conditions, do show some important variations in short period of time. Since these unexpected forces are impact forces, the results obtained in laboratory conditions should be tested in fields. This investigation deals with ploughshare material using Erdemir 3990 steel (19Mn6) which is popularly used in Eskişehir region and alternatively five different plain carbon steels (AISI 1008, 1030, 1040, 1045, 1050) specimens were hardened by boriding which is the one of the thermochemical surface hardening processes. Borided and untreated specimens (in Erdemir 3990 steel also heat-treated) have been compared experimentally in laboratory conditions with two different abrasive paper which are Aluminium Oxide (AI2O3) and Silicon Carbide (SiC) from a point of view of abrasive endurance. All specimens surface hardness and layer thickness have also been measured. Wear test results of boriding at defined optimum temperature (950°C) have been investigated. This investigation showed that Erdemir 3990 borided by 6 hrs has been worn 6.31 times less than heat treated one against AI2O3 abrasive paper. But in case of SiC abrasive paper usage, heat treated Erdemir 3990 has been worn 2.4 times less than borided one. Due to different least weight loss results against abrasive papers, borided and heat-treated Erdemir 3990 steel ploughshares were produced and investigated in fields and then field test results were compared laboratory results. At the end of the field tests, borided ploughshares have been worn average of 1.002 times less in autumn season and average of 1.064 times less in spring season than heat treated ploughshares. Keywords: Abrasive wear, ploughshare, boriding