AISI D2 takım çeliğinde lazerle yüzey modifikasyonunun aşınma performansına etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of laser surface modification on wear performance in AISI D2 tool steel
- Tez No: 946765
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ EMRE ALTAŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Bartın Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 74
Özet
Bu çalışmada, AISI D2 soğuk iş takım çeliği üzerindeki farklı lazer tekstür desenlerinin tribolojik davranışları, ball-on-disk aşınma test düzeneğinde kuru kayma ve MoS2 katı yağlayıcı koşulları altında, farklı yükler (2N ve 4N) ve kayma süreleri (15 ve 30 dakika) kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Deneysel sonuçlar, lazerle yüzey modifikasyonunun tüm tekstür desenli yüzeylerde aşınma direncini ve sürtünme özelliklerini önemli ölçüde iyileştirdiğini göstermiştir. Kuru kayma koşullarında 4N yük ve 30 dakika kayma süresi altında en yüksek hacim kaybı (0,894x10-3 mm3) ve sürtünme katsayısı (μ=0,90) değerleri lazersiz yüzeyde elde edilmiştir. Buna karşın, büyük daire deseni tüm koşullarda en üstün performansı göstermiş, 2N yük ve 15 dakika kayma süresi altında hacim kaybını lazersiz yüzeye kıyasla %19 (0,801x10-3 mm3'ten 0,647x10-3 mm3'e) ve sürtünme katsayısını %24 (0,90 μ'den 0,68 μ'ye) düşürerek belirgin iyileşme sağlamıştır. MoS2 katı yağlayıcı kullanımı ise performansı daha da artırmış, büyük daire desenli yüzeyde en etkili sonuçlar elde edilmiştir. Büyük daire deseni ile MoS2 yağlayıcının birlikte kullanımı, 2N yük ve 15 dakika kayma süresi altında tüm test koşulları içerisinde en düşük hacim kaybı (0,106x10-3 mm3) ve minimum sürtünme katsayısı (μ=0,109) değerleriyle mükemmel performans sergilemiştir. Kuru koşullara kıyasla, hacim kaybında %84 ve sürtünme katsayısında %82-84 oranında iyileşme sağlanmıştır. SEM, EDS ve 3D profilometre analizleri, tekstürlü yüzeylerde çukurların aşınma kalıntılarını hapsettiğini ve MoS2 varlığında aşınma derinliğinin %85-90 (4 μm'den 0,4-0,6 μm'ye) azaldığını göstermiştir. Artan yük ve kayma süresi tüm yüzeylerde hacim kaybını artırsa da, lazer tekstürlü yüzeyler yüksek yük koşullarında bile üstün direnç göstermiştir. Sonuç olarak, optimum lazer tekstür desenlerinin ve MoS2 yağlayıcının birlikte kullanımı, AISI D2 takım çeliğinin tribolojik performansını önemli ölçüde iyileştirmekte ve endüstriyel uygulamalarda takım ömrünün uzatılması için umut verici çözümler sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
This study investigates the tribological behavior of different laser texture patterns on AISI D2 cold work tool steel using a ball-on-disk wear test rig under both dry sliding and MoS2 solid lubricant conditions, at various loads (2N and 4N) and sliding durations (15 and 30 minutes). Experimental results demonstrated that laser surface modification significantly improved wear resistance and friction properties across all textured surfaces. Under dry sliding conditions at 4N load and 30 minutes sliding duration, the highest volume loss (0.894x10-3 mm3) and friction coefficient (μ=0.90) values were obtained on the untextured surface. In contrast, the large circle pattern exhibited superior performance under all conditions, reducing volume loss by 19% (from 0.801x10-3 mm3 to 0.647x10-3 mm3) and friction coefficient by 24% (from μ=0.90 to μ=0.68) compared to the untextured surface under 2N load and 15 minutes sliding duration. The application of MoS2 solid lubricant further enhanced performance, with the most effective results achieved on the large circle patterned surface. The combination of large circle pattern and MoS2 lubricant exhibited excellent performance with the lowest volume loss (0.106x10-3 mm3) and minimum friction coefficient (μ=0.109) values among all test conditions under 2N load and 15 minutes sliding duration. Compared to dry conditions, improvements of 84% in volume loss and 82-84% in friction coefficient were achieved. SEM, EDS, and 3D profilometer analyses revealed that the dimples in textured surfaces effectively trapped wear debris and wear depth decreased by 85-90% (from 4 μm to 0.4-0.6 μm) in the presence of MoS2. Although increased load and sliding duration raised volume loss across all surfaces, laser-textured surfaces demonstrated superior resistance even under high load conditions. In conclusion, the combined use of optimum laser texture patterns and MoS₂ lubricant significantly improves the tribological performance of AISI D2 tool steel, offering promising solutions for extending tool life in industrial applications.
Benzer Tezler
- Experimental investigation and optimization of laser surface treatment parameters for 1.2379 (AISI D2) tool steel
1.2379 (AISI D2) Takım Çeliğinin Lazerle Yüzey İşleme Parametrelerinin Deneysel Olarak İncelenmesi ve Optimizasyonu
SAYİT ÖZBEY
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Makine Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HATİCE SEÇİL ARTEM
PROF. DR. ERSİN KAYAHAN
- Termo-reaktif difüzyon (trd) yöntemiyle çelik yüzeyinde Cr (C, B, N) esaslı kaplamaların oluşturulması ve özelliklerinin incelenmesi
Formation of Cr (C, B, N) based coatings on the steel surface using the termo-reactive diffusion (trd) method and investigation of their properties
ERCÜMENT ÜNAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Metalurji MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞADUMAN ŞEN
- Derin kriyojenik işlemin aısı d2 soğuk iş takım çeliğinin işlenebilirliğine etkisi
Effect to machinability of aisi d2 cold work tool steel of deep cryogenic treatment
MUSTAFA KARABATAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Makine MühendisliğiDüzce Üniversitesiİmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. FUAT KARA
- ERW boru üretim makinelerinde kullanılan kalibre makaralarının aşınma direncinin incelenmesi
Examination of wear resistance of caliber rollers that are used in the ERW pipe manufacturing machines
SEYİT ERKAN AYDIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Makine Mühendisliğiİskenderun Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET YAPICI
- Termo- kimyasal yöntemle kaplanmış farklı kesici takım malzemelerinin talaşlı işlem kabiliyetinin incelenmesi
Machining behavior of thermo-chemicaly cooted different cutting tool matherials
ŞENOL ERTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Makine MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMakine Eğitimi Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. SAKIP KÖKSAL