Doğal taş kesici takımlarda kübik bor nitrürün (cBN) alternatif aşındırıcı olarak kullanılmasının araştırılması
Investigation of use of cubic boron nitride (cBN) as alternative abrasive in natural stone cutting tools
Yazar: DURMUŞ KIR
Danışman: PROF. DR. HALİS ÇELİK
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji Eğitimi Ana Bilim Dalı / Mekanik Metalurji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Teknik Eğitim = Technical Education

Özet:
Bu çalışmada, doğal taş kesme işleminde kullanılmak üzere içerisine elmas ve/veya cBN ilave edilen soketler, toz metalurjisi yöntemiyle sıcak preste üretildi. Matris olarak seçilen 85-15 CuSn bronz tozu içerisine 30/40 ve 40/50 US mesh tane boyutuna sahip elmas ve cBN tanecikleri, önceden belirlenen oranlarda (30 konsantrasyon) ilave edildi. Araştırma kapsamında kullanılan tüm soketlerin üretimi, 35 MPa basınç altında 600, 650 ve 700 °C sinterleme sıcaklığında, 3 dakika süre ile sinterlendi. Üretilen her bir soket türü, 300 mm. çapındaki çelik testere gövdelerine ayrı, ayrı lehim kaynağı ile kaynatılarak kesme performansları ölçüldü.Kesme işleminde 30x150x1500 mm boyutunda Ankara-Andezit taşı kullanıldı. Kesme işlemi sonrası soketlerdeki aşınma miktarı, 500 mm. lik 0.01 mm hassasiyetli digital kumpas ile ölçüldü. Her bir soket türünün mikro yapısı ve kimyasal bileşimi, taramalı elektron mikroskobu (SEM), X-ışın difraktogramı (XRD) ve X ışını enerji dağılım spektrometresinden (EDS) faydalanılarak incelendi.Yapılan deneyler sonucunda, üretilen elmaslı kesici takımların eğilme mukavemetinin cBN katkılı kesici takımlara göre yaklaşık % 30 daha düşük olduğu ve kesme performansının ise iki buçuk kat daha fazla olduğu tespit edilmiştir. Her iki kesici takımın aşınma yüzeyinden alınan SEM fotoğraflarından kesici takımın etkili kesme yaptığını gösteren mikro-sabanlama ve matris kuyruğunun oluştuğu görülmüştür. Ayrıca aşınma yüzey fotoğraflarından cBN taneciklerinin kesme sırasında elmas taneciklerine göre daha fazla aşındığı tespit edilmiştir.

Abstract:
In this study, all the sockets containing of cBN and/or diamond, in which designed for natural stone cutting were produced in hot-press by powder metallurgy method. 85-15 CuSn bronze powder was choosen as a matrix material into which 30/40 and 40/50 US mesh grain size of diamond and/or cBN grains was added with a concentration of 30 %. The production of sockets used in this investigation was carried out under 35 MPa pressure at 600, 650, 700 °C sintering temperature for 3 minutes. The cutting performance of each socket welded around a circular cutting disc with a diameter 300 mm was measured.In this natural stone cutting process, Ankara-Andezit stone with a dimension of 30x150x1500 mm was used. The wear values of the sockets after the cutting process were measured with a digital calliper with a precision of 0.01 mm. Each socket was inspected for its chemical composition and microstructure properties by using a scanning electron microscope (SEM), X-ray diffraction spectrometer (XRD) and Energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS).The results of the experimental studies show that the bending strength of diamond cutting tools is less than cBN cutting tools about 30% and cutting performance of diamond cutting tools were found two and a half times higher than cBN cutting tools. The SEM photographs show that the micro-plowing and matris tail are formed on wear surface. Besides, it is obtained that the cBN grains were worn more than diamond grains.