Serbest formlu yüzeylerin lazerle sertleştirilmesinin termal modellenmesi ve doğrulanması
Thermal modelling and validation of laser hardening for free form surfaces
Yazar: NAGİHAN DİDİN
Danışman: PROF. DR. İBRAHİM ETEM SAKLAKOĞLU
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Sürekli gelişen endüstride metallerin yüksek hız, yüksek performans ve yüksek işlem hızlarında sertleştirilebilmesi talep edilmektedir. Lazer ile yüzey sertleştirme işlemi, karmaşık geometrilere lokal olarak uygulanabilmesi, proses girdilerinin lazer gücü, lazer ilerleme hızı, odak mesafesi, lazer ışın çapı vb. parametreler ile kolayca kontrol edilebilmesi gibi avamtajları ile son donemlerde oldukça yaygın hale gelmektedir. Bu çalışmada, çeliklerin lazer ile sertleştirilmesinde, lazer ile çelik malzeme arasındaki etkileşim incelenmiştir. Aynı parametrelerin farklı çelikler üzerindeki etkilerini gözlemlemek amacıyla 1.2344 (H13), 1.2379 (D2), 1.6523 (8620) olmak üzere üç farklı malzeme seçimi yapılmıştır. Seçilen malzemelerden 55x40x40 boyutlarında prizmatik numuneler hazırlanarak 3 farklı lazer gücü, 3 farklı lazer ilerleme hızı ve 2 farklı lazer ışın çapı ile 18 parametre kombinasyonu yapılmış ̧ ve numuneler bu parametreler ile işlenmiştir. İşleme sonrasında lazer tarama çizgileri üzerinden yüzey sertliği, sertlik derinliği ̆ölçümleri yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar doğrultusunda optimum parametre belirlenmiş ve bu parametre ile 8 farklı  ̆örtüşme oranı ile yeni numuneler işlenmiştir.  ̇İşlenen numuneler yeniden sertlik olçümüne tabii tutulmuş ve tarama çizgilerinin örtüşen bölgelerinde maksimum sertlik değerini veren parametre seçilmiştir. Belirlenen tüm optimum parametreler, yöntemin endüstriyel alanda kullanılabilirliğini doğrulamak amacıyla serbest formlu bir numune üzerinde uygulanmıştır. İşleme sonrası yöntemin numune üzerindeki etkileri incelenerek serbest formlarda da uygulanabilirliği hakkında görüşler belirtilmiştir.

Abstract:
In the constantly developing industry, it is demanded that metals can be hardened at high speed, high performance and high processing speeds. Surface hardening with laser, local application to complex geometries, process inputs such as laser power, laser advance speed, focal distance, laser beam diameter, etc. It has become very common in recent years with
its advantages such as being easily controlled with parameters. In this study, the interaction between laser and steel material was investigated in laser hardening of steels. In order to observe the effects of the same parameters on different steels, three different material selections were made: 1.2344 (H13), 1.2379 (D2), 1.6523 (8620). Prismatic samples of 55x40x40 dimensions were prepared from the selected materials and 18 parameter combinations were made with 3 different laser powers, 3 different laser advance speeds and 3 different laser focus distances, and the samples were processed with these parameters. After processing, surface hardness and hardness depth were made on laser scanning lines. In accordance with the results obtained, the optimum parameter was determined and new samples were processed with 8 different overlap ratios with this parameter. The processed samples were subjected to the hardness measurement again and the parameter giving the maximum hardness value in the overlapping regions of the scan lines was selected. All determined optimum parameters were applied on a freeform sample to verify the usability of the method in the industrial field. The effects of the method on the sample were examined and opinions were expressed about its applicability in freeform surfaces.