Plazma sprey yöntemiyle seramik kaplamanın egzoz borusu üzerine etkisi
The impact of the ceramic coating by plasma spray coating method on the exhaust pipe
Yazar: SERHAT ŞAP
Danışman: PROF. DR. HANBEY HAZAR
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Otomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Taşıt Dinamiği ve Kontrol Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
İçten yanmalı motorlar birçok sistemlerden oluşmaktadır. Bu sistemler büyük oranda birbirileri ile ilişkili ve bağlantılıdır. Bu sistemlerden bir tanesi de egzoz sistemidir. Egzoz sistemini oluşturan parçalar motor stop ettirilinceye kadar sürekli egzoz gazlarına maruz kalmaktadır. Egzoz sisteminin sürekli bir şekilde egzoz gazlarına maruz kalması, egzoz sisteminin ömrünü azaltmaktadır. Egzoz sistemi ayrıca;  yağmurlu havalarda oluşan su, çamur, kış aylarında buzlanmayı önlemek için yollara dökülen tuz vb. gibi olumsuz etkenler dolayı deformasyona uğrar. İçten yanmalı motorlarda egzoz sistemi kullanıldıkları bölge ve şartlara göre belirli bir süre sonra değiştirilmeleri gerekir. Bu parçaların ömürlerinin arttırılması, hem bireysel hem de ülke ekonomisine ciddi kazanımlar sağlayacağı düşünülmektedir. 
Bu çalışmada, egzoz borusu plazma sprey yöntemiyle krom karbür (Cr3C2) malzeme ile yaklaşık 100 mikron kalınlığında kaplanmıştır. Kaplama işlemi iki aşamada gerçekleştirilmiştir. Birinci aşamada, egzoz borusunun sadece dış kısmı 100 mikron kalınlığında kaplanmıştır. İkinci aşamada, egzoz borusunun iç ve dış kısmı aynı kalınlıkta kaplanmıştır. Birinci ve ikinci aşamada yapılan çalışma, standart egzoz sistemi ile karşılaştırılmıştır. Egzoz borularının krom karbür (Cr3C2) malzeme ile kaplanmasıyla hem iç hem de dıştan etki eden, kimyasal ve fiziksel çözücü ve deformasyona uğratıcı faktörlerin etkisi azaltılmış olunacaktır. Böylece egzoz borusunun ömrünü azaltıcı faktörler kaplama malzemesi tarafından karşılanmış olacaktır. 
Egzoz gazlarının kimyasal tepkime işlemi gaz sıcaklığı manifold çıkışından itibaren azalarak da olsa devam etmektedir. Yanma odasında meydana gelen yanma sonu sıcaklığı yaklaşık 2700 oC dir. Susturucuya gelince gaz yaklaşık 300 oC civarındadır. Dolayısıyla egzoz borularının kaplanması gazın soğumasını geciktirerek zararlı emisyonların CO2 ve H2O gibi zararsız emisyonlara dönüşmesine yardımcı olacaktır. Bilindiği gibi katalitik konvertör, EGR ve çeşitli katalizörler yüksek sıcaklık altında verimli çalışmaktadır. Böylece emisyon kontrollerinin daha verimli çalışmasına da katkılar sağlanacaktır.
Elde edilen sonuçlar, plazma sprey yöntemi ile egzoz borusunun kaplanması sonucunda egzoz emisyon ve egzoz gaz sıcaklığı değerlerinde dikkate değer bir iyileşme olduğunu göstermiştir.  Ayrıca yapılan deneyler  kaplanmış egzoz borusunun  malzeme ömrünün standart egzoz borusuna göre  arttığını göstermiştir.

Abstract:
The internal combustion engine is composed of many systems. These systems are largely associated and connected with each other. One of these systems is the exhaust system, too. Exhaust system components are exposed to the exhaust gas continuously until the engine stops. Because of a continuous manner to be exposed to the exhaust gas of the exhaust system, it reduces the life of the exhaust system. The exhaust system also exposed to deformation because of the negative factors such as water and mud in rainy weather and the spilled salt on the roads to prevent icing during the winter, and so on. In the internal combustion engine, the exhaust system must be replaced after a certain time according to the district and the conditions of their use,It is expected to provide significant benefits to both individual and the national economy when these components life improved.
In this study, exhaust pipe was coated by a plasma spray method with chromium carbide (Cr3C2) material approximately 100 microns thickness. Coating was done in two stages. In the first stage, only the outer portion of the exhaust pipe was coated 100 microns thickness. In the second step, the interior and exterior portion of the exhaust pipe were coated with the same thickness. The study in first and second steps were compared with the standard exhaust system. By the coating of exhaust pipe with chrome carbide (Cr3C2),  both the internal and external effects of the factors that cause deformation and the effect of physical and chemical solvents influencing will be reduced. Thus, factors reducing the life of the exhaust pipe will be covered by the coating material.
The gas temperature of the chemical reaction process of the exhaust gas, decrease albeit, continues from the manifold outlet. End of the combustion temperature occurring in the combustion chamber is about 2700 ° C. Temperature of gas coming to muffler is about 300 ° C. Thus, coating the exhaust pipe will help to transform harmful emissions into harmless emissions such as CO2 and H2O by delaying the cooling of gases. As known catalytic converters, EGR and various catalysts work efficiently under high temperature. In this way, it will also help the emission controls to work more efficiently. 
The obtained results showed that as a result of the coating of the exhaust pipe by the plasma spray exhaust emissions and exhaust gas temperature values has been significantly improved. Moreover experiments showed that the life of the materials coated exhaust pipe increased more than to the standard exhaust pipe.