Tel ark eklemli imalatla üretilmiş numunelerin tribolojik performansının incelenmesi

Abstract

Tel Ark Eklemeli İmalat (TAEİ), yüksek üretim hızı, uygulama kolaylığı ve büyük üretim hacmi gibi öne çıkan özellikleri dolayısıyla son yıllarda birçok sektörde daha yaygın hale gelmektedir. Özellikle korozyon dayanımının önemli olduğu birçok mühendislik uygulamasında yaygın olarak kullanılan paslanmaz çelikler TEAİ yöntemi ile de yaygın olarak işlenmektedir. Kaynak ile önemli benzerlikler içeren TEAİ yönteminde mevcut durumda ticari olarak ulaşılabilen kaynak telleri ana malzemeyi teşkil etmektedir. Ancak bu kaynak telleri gerek kaynaklanabilirlik gerekse kaynak bölgesinden beklenen özellikler dikkate alınarak kaynakla birleştirilecek malzemelerden farklı kompozisyonlara sahip olabilmektedir. Ayrıca kaynak esnasında ortaya çıkan yüksek sıcaklıklar kompozisyondaki alaşım elementlerinin oranında değişikliklere sebep olabilmektedir. Bu çalışmada 4 farklı paslanmaz çelik tel ( SS307 SS308, SS309, SS316L) kullanılarak TAEİ ile üretilmiş parçaların tribolojik özellikleri karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Bu amaçla, aynı şartlarla TAEİ ile üretilmiş östenitik paslanmaz çelik duvarlardan elde edilen numuneler önce spektrometre ile kompozisyon analizine tabi tutulmuştur. Numunelerin hem kesit hem de yan yüzeylerinden sertlik ölçümleri Vickers sertlik yöntemi ile ölçülmüştür. Daha sonra bütün numuneler aynı şartlar altında bir resiprokal tribometre ile test edilmiş, sürtünme ve aşınma davranışları incelenmiştir. Numuneler ayrıca 400 °C'de bir saat süreyle gerilim giderme tavlamasına tabi tutulmuş, tavlama sonrasında tekrar sertlik davranışları ve tribolojik performansları izlenmiştir. Yapılan incelemeler sonucunda TAEİ işlemi sonrasında numunelerin kimyasal kompozisyonunda farklılaşmalar olduğu gözlemlenmiştir. Ayrıca incelenen numunelerin hepsinde ısıl işlemin tribolojik özelliklere ve sertlik değerlerine etki ettiği gözlemlenmiştir. Bu işlemlerin sonucundan ısıl işlem öncesi ve sonrası olmak üzere karılaştırmalar ve tartışmalar yapılmıştır.

Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) has become more widespread in many industries in recent years due to its prominent features, such as high production speed, ease of application, and large production volumes. Stainless steels, commonly used in many engineering applications where corrosion resistance is critical, are also widely processed using the WAAM method. In the WAAM process, which shares significant similarities with welding, commercially available welding wires currently constitute the base material. However, these welding wires may have different compositions than the materials they are intended to join, considering weldability and the expected properties of the welded region. Additionally, the high temperatures generated during the welding process can lead to changes in the proportions of alloying elements in the composition. In this study, the tribological properties of parts produced by WAAM using four different stainless steel wires (SS307, SS308, SS309, SS316L) were comparatively investigated. For this purpose, samples obtained from austenitic stainless steel walls produced under identical conditions using WAAM were first subjected to composition analysis using a spectrometer. Hardness measurements were conducted on both the cross-sections and side surfaces of the samples using the Vickers hardness method. Subsequently, all samples were tested under identical conditions using a reciprocating tribometer to examine their friction and wear behaviors. The samples were also subjected to stress-relief annealing at 400 °C for one hour, and their hardness behaviors and tribological performances were re-evaluated after annealing. The examinations revealed changes in the chemical composition of the samples after the WAAM process. Additionally, it was observed that heat treatment influenced the tribological properties and hardness values of all the samples studied. Comparisons and discussions have been made regarding the results before and after the heat treatment.