Elektrik ark sprey tekniği ile alüminyum kaplanmış 7020 alüminyum alaşımının darbeli aşınma davranışlarının incelenmesi
Aluminum coated 7020 with electric arc spray technique aluminum alloy investigation of impact wear behaviors
Yazar: ŞEYMA DİLAN GÜLER
Danışman: PROF. DR. RECEP SADELER
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Amaç: Darbe aşınması, tekrarlanan darbeler sonucunda malzemelerin aşınması ve bozulması anlamına gelir ve zamanla mekanik bir sistemin dayanıklılığının bozulmasına neden olabilir. İstenmeyen aşınma ve yıpranma, çalışan tüm makine ve sistemlerde ciddi mali hasarlara neden olabilir. Literatürde bu konuda endüstriyel ve implant uygulamalar için çok az araştırma vardır. Bu nedenle, endüstriyel uygulaması yaygın olan AW 7020 alaşımının darbeli aşınma davranışına elektrik ark sprey kaplamanın etkisi araştırılmıştır.
Yöntem: Çalışma üç temel aşamadan oluşmaktadır. Birinci aşamada AW 7020 malzeme üzerine elektrik ark sprey kaplama yöntemi ile alüminyum kaplanmıştır.  İkinci aşamada, deney numunelerinin hava ve %3 NaCI ortamında, 2.5 Hz frekans ve farklı dinamik yükleme çevrimleri için darbeli aşınma testleri yapılmıştır. Darbe elemanı olarak paslanmaz çelik bilyeler kullanılmıştır. Üçüncü aşamada ise, darbe testinde kullanılan malzemelerin optik mikroskobik görüntüleri elde edilmiş ve yorumlanmıştır.
Bulgular: Yapılan analizler sonucunda oluşan aşınma izleri, darbe elemanının geometrik yapısında meydana gelmiştir. Numene üzerinde oluşan bütün izler çıplak gözle açıkça görülmektedir. Ancak farklı test parametreleri için farklı aşınma izleri oluşmuştur. 2,5 Hz frekansta tuzlu su ortamında çalışan numunelerde darbe hızına ve dolayısıyla darbe kuvvetine bağlı olarak hava ortamında test edilen numunelere göre daha fazla aşınma meydana gelmiştir. Tekrarlanan çarpma yüklemeleri sonrasında oluşan aşınma izlerinin (krater) ortalama çapları ve ortalama derinlikleri ölçülmüş ve SEM görüntüleri alınmıştır.
Sonuç: Çarpma elemanının şeklinden dolayı, tüm test numunelerinde aşınma hasarları meydana geldi. Darbe çevrim sayısı arttıkça, daha büyük boyutlarda aşınma izleri ve hacimsel aşınma kayıpları oluştu. Aşınma mekanizması, temas anındaki sürtünmenin sebep olduğu kopma, parçalanma ve delaminasyon şeklinde ortaya çıkmıştır. Diğer taraftan, aşınmaya bağlı olarak yüzey oksidasyonu gözlenmiştir.

Abstract:
Purpose: Impact wear refers to the wear and degradation of materials as a result of repeated impacts, and over time can cause the durability of a mechanical system to deteriorate. Unwanted wear and tear can cause serious financial damage to all operating machines and systems. In the literature, there is very little research on this subject for industrial and implant applications. For this reason, the effect of electric arc spray coating on the impact wear behavior of AW 7020 alloy, which is widely used in industrial applications, was investigated.
Method: The study consists of three main stages. In the first stage, aluminum was coated on the AW 7020 material by electric arc spray coating method. In the second stage, impact wear tests were carried out for the test samples in air and  3% NaCl environment for 2.5 Hz frequency and different dynamic loading cycles. Stainless steel balls are used as impact element. In the third stage, optical microscopic images of the materials used in the impact test were obtained and interpreted.
Findings: The wear marks formed as a result of the analyzes have occurred in the geometric structure of the impact element. All traces formed on the sample are clearly visible to the naked eye. However, different wear marks were formed for different test parameters. The samples operating at a frequency of 2.5 Hz in a salt water environment experienced more wear compared to the samples tested in air, depending on the impact velocity and therefore the impact force. The mean diameters and mean depths of the wear scars (crater) formed after repeated impact loadings were measured and SEM images were taken.
Result: Due to the shape of the impact element, wear damage occurred on all test specimens. As the number of impact cycles increased, larger wear marks and volumetric wear losses occurred. The wear mechanism has emerged in the form of rupture, fragmentation and delamination caused by friction at the time of contact. On the other hand, surface oxidation due to wear was observed.