Seçici lazer ergitme yöntemi ile üretilen nikel bağlayıcılı tungsten karbür kesici takımların yapısal, tribolojik ve talaşlı imalat performanslarının incelenmesi
Investigation of structural, tribological and machining performances of tungsten carbide cutting tools with nickel binder produced by selective laser melting method
Yazar: TEVFİK OĞUZHAN ERGÜDER
Danışman: PROF. DR. FATİH YILDIZ
Erzurum Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Konstrüksiyon ve İmalat Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Katmanlı üretim = Additive manufacturing ; Kesici takımlar = Cutting tools

Özet:
Günümüzde hızla gelişen teknoloji özellikle havacılık ve diğer ileri teknoloji alanlarında teknolojik ürün ihtiyacını artırmıştır. Teknoloji ve mühendislikteki dinamik gelişmeler, talaşlı imalat endüstrisinin de değişiminde önemli bir rol oynayarak, daha iyi aşınma direnci ve mekanik özelliklere sahip iç konturlu özel kesici takımların geliştirilmesi gereksinimini ortaya çıkarmıştır. Bu tez çalışmasının amacı, Tungsten Karbür (WC) kesici takımların istenilen tasarımda kolaylıkla üretilebildiği Seçici Lazer Ergitme (SLE) yöntemiyle yüksek maliyetli Co bağlayıcı yerine daha ucuz ve kolay elde edilebilen Ni bağlayıcı ile üretilebilirliğinin araştırılmasıdır. Çalışmada, akımsız kaplama yöntemi kullanılarak Ni ile kaplanmış WC toz malzemenin SLE yöntemi ile üretiminde kullanılacak optimum üretim parametreleri belirlenmiştir. Belirlenen parametreler ile tornalama uçları üretilerek yapısal, mekanik, tribolojik ve tornalama özellikleri karakterize edilmiştir. Optimum SLE üretim parametre seti; 100 W lazer gücü, 600 mm/s lazer tarama hızı, 0° inşa oryantasyonu ve bu şartlarda belirlenen 85 µm duvar kalınlığı için %60 yana kayma değeri olarak belirlenmiştir. Akımsız Ni kaplama yöntemiyle yaklaşık 400 nm kalınlığında Ni tabakası elde edilmiştir. Elde edilen kaplama kalınlığının WC tozlarının bağlanması açısından yetersiz olması sebebiyle, kaplanmış toz içerisine Ni toz ilavesi yapılmış ve bu şekilde Ni kaplama ile Ni toz arasındaki etkileşim artırılarak bağlayıcılık özelliği iyileştirilmiştir. Optimum parametreler ile yapılan üretimlerde %98,8 bağıl yoğunluk ve 1962 HV0,3 mikrosertlik değerine sahip parçalar üretilmiştir. Ayrıca SLE ve geleneksel yöntemle üretilmiş ticari kesici uçların tornalama performanslarının oldukça yakın olduğu gözlemlenmiştir.

Abstract:
Today, rapidly advancing technology has increased the demand for technological products, particularly in aviation and other high-tech industries. Dynamic developments in technology and engineering have played an important role in the change of the machining industry, and have revealed the need for the development of internally contoured special cutting tools with better wear resistance and mechanical properties. The aim of this thesis is to investigate the feasibility of producing Tungsten Carbide (WC) tools with the desired design easily with the Selective Laser Melting (SLM) method, with the cheaper and easily obtainable Ni binder instead of the Co binder. In the study, optimum SLM production parameters were determined for WC powder material coated with Ni using the electroless deposition. Turning inserts were produced with the determined parameters and their structural, mechanical, tribological and turning properties were characterized. The optimum SLM production parameter set was determined as 100 W power, 600 mm/s scanning speed, 0° build orientation and 60% hatch spacing for 85 µm wall thickness determined under these conditions. Approximately 400 nm thick Ni layer was obtained with electroless Ni deposition. Since the obtained coating thickness was insufficient for bonding WC powders, Ni powder was added into the coated powder and in this way, the interaction between Ni coating and Ni powder was increased and bonding property was improved. By using optimum parameters, the parts with 98.8% relative density and 1962 HV0.3 microhardness value were produced. It was also observed that the turning performances of SLMed and conventional commercial inserts were quite close.