Farklı yüzey kaplama yöntemleriyle kaplanan dişli tırmıklarda tribolojik özelliklerin incelenmesi
Investigation of tribological proporties of toothed harrow coated with different surface coating methods
Yazar: YAŞAR SERHAT SAYGILI
Danışman: PROF. DR. BÜLENT ÇAKMAK
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarım Makineleri ve Teknolojileri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Ziraat = Agriculture
Dizin: Aşınma = Wear ; PVD =   ; Yüzey kaplama yöntemleri = Surface coating methods

Özet:
Tarımsal üretimde toprak işleme, takip eden işlemler için büyük önem taşır. Toprak işlemede pulluk, kültivatör, dişli tırmık gibi çeşitli makineler kullanılır. Bu makinelerde görülen önemli arıza tiplerinin başında ise aşınma gelir. Aşınma, toprak işleme makinelerinin aktif elemanlarında görülür ve kullanılan makinelerin kendinden beklenen işlevselliği zamanla kaybetmesine neden olur. Aşınmanın etkilerini mümkün olduğunca azaltmak için farklı yöntem ve işlemler yapılmakla beraber, bu konudaki sorunlar devam etmektedir. Bu çalışmada, aşınma etkilerini azaltmak amacıyla yeni yöntemlerin bir dişli tırmık aktif elemanı üzerinde denemesi gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla tırmık dişlerine farklı kaplama malzemeleri ve yöntemleri uygulanarak aşınma dirençleri arttırılmaya çalışılmış ve makine aktif elemanında aşınma davranışları incelenmiştir.
Çalışmada tırmık dişleri dört farklı kaplama yöntemiyle ve özel alaşım tozlar kullanılarak kaplanmıştır. Kaplama malzemesi olarak PVD yönteminde TiCN, HVOF yönteminde WC-Ni-Co-Cr-Si-Fe-B toz karışımı kullanılmıştır. Çalışmada şahit numune (S), PVD yöntemiyle (2 µm kalınlıkta) kaplanan numune (A), PVD yöntemiyle (5 µm kalınlıkta) kaplanan numune (B), HVOF yöntemiyle (500 µm kalınlıkta) kaplanan numune (C) ve HVOF+PVD yöntemleri birlikte kullanılarak (500 µm+2 µm kalınlıkta) kaplanan numune (D) olarak hazırlanıp aşındırma denemelerinde kullanılmıştır. Denemeler tüm dişler için laboratuvar ortamında, dairesel hareketi çizgisel harekete çeviren ve çift hız kademesine sahip deneme düzeninde 50 km aşındırma mesafesinde gerçekleştirilmiştir. 
Aynı çalışma şartlarına tabi tutulurak yapılan aşındırma denemeleri sonucunda, şahit (S-kaplamasız) numunelerde toplam 3,99 g malzeme kaybı oluştuğu belirlenmiştir. Kaplama işlemi uygulanmış numunelerde ise aşınma direncinin artmasıyla daha az kayıp gerçekleşmiştir. A numunesi 0,14 g malzeme kaybı ile en düşük değere sahiptir. A kaplamalı numuneleri, düşükten yükseğe doğru sırasıyla D numunesi 0,18 g, B numunesi 0,19 g ve C numunesi 0,28 g ile takip etmektedir. Yapılan kaplama yöntemi ve malzemeleri karşılaştırıldığında uygulanan kaplama işlemlerinin aşınma kaybını ortalama 21,5 kat azalttığı hesaplanmıştır.

Abstract:
Soil tillage in agricultural production has great importance for the continuing operations. Various machines such as mold board plows, cultivators and harrows are used in tillage. Wear occurs in the active components of tillage machines and causes the machines to lose the expected functionality of them by over the time. Although different methods and procedures are carried out to reduce the effects of wear as much as possible, problems still remain. In this study, new methods were tested on a toothed harrow active element in order to reduce the wear effects. For this purpose, different coating materials and methods were applied to the harrow teeth to increase wear resistance and consequently wear behavior was investigated.
In this study, harrow teeth were coated with four different coating methods and special alloy powders. As coating materials, TiCN was used in PVD method and WC-Ni-Co-Cr-Si-Fe-B powder mixture was used in HVOF method. Uncoated (witness – control group) sample (S), PVD (2 µm thickness) coated sample (A), PVD (5 µm thickness) coated sample (B), HVOF (500 µm thickness) coated sample (C) and HVOF + PVD methods together (500 µm + 2 µm thickness) coated sample (D) was prepared and used in wear tests. The tests were carried out in the laboratory conditions for all harrow teeth at a 50 km wear distance with the aid of a system which have double speed gearbox and converts the rotational motion into a circular motion.
As a result of the wear tests in the same conditions, total material loss was determined 3.99 g in uncoated (witness) samples. Due to the increasing wear resistance, less loss was observed in the samples treated with coating. Sample A has the lowest value with a material loss of 0.14 g. The A coated samples, followed from low to high with D sample 0.18 g, B sample 0.19 g and C sample 0.28 g respectively. When the coating method and materials were compared, it was calculated that the applied coating processes reduced the wear loss by an average of 21.5 times.