Kalıpçılıkta kullanılan soğuk iş takım çeliklerinin karşılaştırmalı performans incelemesi
Comparative performance analysis of cold work tool steels used in die industry
Yazar: ASLAN ÜNAL
Danışman: DOÇ. DR. OĞUZ GİRİT ; PROF. DR. MUSTAFA KELAMİ ŞEŞEN
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Tasarımda malzeme seçimi, makine mühendisliğinin, sorunlara sürdürülebilir çözümler üretmeye yönelik eğitiminin önemli bir parçasıdır. Kalıp imalatı, ana girdisi çelik olan yeniliğe açık bir alandır. Kalıp yapımında kullanılan çeliklerin tamamının ithalat yoluyla sağlandığı düşünüldüğünde malzeme daha da önemli olmaktadır. İsrafı azaltacak çalışmalar ile önemli kazanımlar elde edilebilir. Çelik, metaller içerisinde en yaygın olarak kullanılanlardan biridir. Birçok farklı türü olan çeliklerden soğuk iş takım çelikleri (SİTÇ) özellikle kalıp sanayisinde sıklıkla tercih edilmektedir. Son zamanlarda geleneksel SİTÇ'e ek olarak yeni nesil SİTÇ de kullanıma sunulmuştur. Bu çalışma, geleneksel ve iki adet yeni nesil SİTÇ'in zımba malzemesi olarak elektrik motorunda kullanılan rotor laminasyon silisli saclarının şekillendirilmesinde ve vida yapımında ovalama kalıplarında kullanımı incelenmiştir. Yeni nesil SİTÇ'in geleneksele göre daha uzun ömürlü bir kullanım imkanı sunduğu tespit edilmiştir. İlgili çeliklerin mikroyapıları taramalı elektron mikroskopu (SEM) ve enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDS) yardımıyla incelenmiştir ve oluşturabilecekleri karbür yapıları da FactSage® 8.2 termodinamik yazılım programı ile değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre yeni nesil SİTÇ'de hem ince ve homojen dağılımlı hem de çoklu karbür yapılarının oluştuğu görülmüştür. Niobyum ve Molibden açısından da zengin karbür yapıları ile birlikte homojen yapılı ince karbür yapılarının yeni nesil SİTÇ'in sahip olduğu uzun kullanım ömrünün nedeni olduğu düşünülmektedir. Genel olarak refrakter metallerin takım çeliklerinde kullanımı ile özel olarak molibden ve niyobyumun katkısı ile hasar analizi ve tribolojik incelemeler yapılmış, aşınan kalıplar incelenmiştir. Aşınma kayıplarının oluşma nedenleri araştırılmıştır.

Abstract:
Material selection in design is an important part of mechanical engineering's education to produce sustainable solutions to problems. Die manufacturing is open to innovation as of the main input steel. Considering that all of the steel used in die making is imported, the material becomes even more important. Significant gains can be achieved with efforts to reduce impropriety. Steel is one of the most widely used metals. Cold work tool steels (CWTS) are frequently preferred in die industry. Recently, in addition to traditional CWTS, new generation CWTS have been put into use. This study examines the use of traditional and two new generation CWTS as lamination in pressing of rotors used in electric motors and thread rolling dies for screw manufacure. It has been observed that the new generation CWTS offer longer lifespan compared to traditional ones. The microstructures were investigated using scanning electron microscope (SEM) and x-ray spectroscopy (EDS), and the carbide structures they could form were evaluated using FactSage thermodynamic software. It has been observed that both fine and evenly distributed and multiple carbide structures are formed in the new generation CWTS. The carbides in new generation CWTS were also rich in Niobium and Molybdenum. These were considered as the reasons for long service life of CWTS. With the use of refractory metals in tool steels, damage analysis and tribological examinations were carried out with the contribution of molybdenum and niobium in particular, and wearing molds were examined, the causes of wear losses were investigated.