ÇELİK DÖKÜM MALZEMELERİN AŞINMASINA C - Mn ETKİSİ VE AŞINMA DAYANIMININ ARTIRILMASI

Abstract

ÖZET

Bu çalışmada, iş makinalarında, kamyonlarda ve asfalt üretim tesislerinde aşınmaya maruz alanlarda kullanılan çelik levhalara alternatif geliştirmek amacıyla, dört farklı alaşımda (Ana alaşım elementi isimlendirilmeleri ile 0.48C 0.95Mn, 0.54C 1.49Mn, 0.59C 1.55Mn, 0.58C 1.19Mn) 15 mm kalınlıkta çelik bloklar üretilmiştir. Üretimi yapılan çelik blokların, aşınma dayanımlarını daha da arttırmak amacıyla, sıcak haddeleme yöntemiyle 10 mm kalınlığa indirilmiştir. Haddelenmiş bloklardan aşınma numuneleri elde edilmiş, bu numuneler; aşınma dayanımlarını tespit etmek amacıyla, salınım hareketli lineer hareket modülü ASTM G-133 test standartlarında 20 N, 40N ve 60 N’ luk yükler altında abrasif olarak aşındırılmışlardır. Aşınan yüzeylerin modifikasyonlarını görmek amacıyla SEM ve EDX incelemeleri yapılmıştır. Aynı zamanda piyasadan temin edilen 2 farklı aşınma plakasına aynı test standartlarında aşınma testi uygulanmış ve kıyaslama yapılmıştır. Ayrıca aşınma davranışlarının teorik modeli oluşturulmuş ve ANSYS-Workbench yazılımı kullanılarak Archard aşınma denklemiyle çözümler oluşturulmuş, teorik ve deneysel sonuçların karşılaştırmaları yapılmıştır. Yapılan analiz ve aşınma deneyleri sonucunda malzeme üzerine uygulanan yük miktarı artışının aşınma miktarını artırdığı, çelik döküm melzeme içerisinde yer alan karbon (C) ve mangan (Mn) miktarı artışının aşınma direncini artırdığı tespit edilmiştir. Deneyler sonucunda elde edilen verilerden en yüksek aşınma direnci gösteren malzemenin 0,54C 1,49Mn olduğu tespit edilmiştir. Deneyler sonucunda yapılan kıyaslamalar neticesinde üretmiş olduğumuz malzemelerin piyasadan temin edilen aşınma plakalarından aşınma dayanımlarının daha yüksek olduğu görülmüştür. Yapılan deneysel ve sonlu elemanlar analizi kıyaslamasında meydana gelen farklılıkların ansys yazılımının malzemeyi elastik davranışlı mükemmel malzeme olarak kabul etmesi, artan yük miktarları ile birlikte aşınan malzeme yüzeyindeki değişen pürüzlülük değerinin etkisinin gözardı edilmesi ve yük miktarı ile artan kontak noktasındaki sıcaklığın ihmal edilmesinden kaynaklandığı değerlendirilmiştir.

ABSTRACT

In this study, 15 mm thick steel blocks were produced in four different alloys (with the main alloying element nomenclature 0.48C 0.95Mn, 0.54C 1.49Mn, 0.59C 1.55Mn, 0.58C 1.19Mn) in order to develop an alternative to steel plates used in Wear-prone areas in construction machinery, trucks and asphalt production plants. In order to further increase the wear resistance of the manufactured steel blocks, they are reduced to 10 mm thickness by hot rolling method. Wear samples were obtained from rolled blocks, and these samples were abrasively corroded under loads of 20N, 40N and 60N in the test standards of the oscillation moving linear motion module ASTM G-133 to determine their wear resistance. SEM and EDX investigations were also carried out to see modifications of the wearing surfaces. At the same time, wear test was applied to 2 different wear plates supplied from the market under the same test standards and comparison was made. In addition, a theoretical model of wear behavior was created and solutions were created with the Archard wear equation using ANSYS-Workbench software, comparisons of theoretical and experimental results were made. As a result of the analysis and wear tests, it has been determined that the increase in the amount of load applied to the material increases the amount of wear, and the increase in the amount of carbon (C) and manganese (Mn) in the steel casting material increases the wear resistance. From the data obtained as a result of the experiments, it was determined that the material with the highest wear resistance was 0.54C 1.49Mn. As a result of the comparisons made as a result of the experiments, it has been seen that the wear resistance of the materials we have produced is higher than the wear plates supplied from the market. It has been evaluated that the differences in the experimental and finite element analysis comparisons are due to the ansys software accepting the material as an excellent material with elastic behavior, ignoring the effect of the changing roughness value on the surface of the worn material with increasing load amounts, and neglecting the temperature at the contact point increasing with the load amount.