Yüksek basınç türbini çarpışma manifoldu uçak motor parçası üzerinde atmosferik plasma spray yönteminin uygulanması ve metalografik incelemesinin yapılması

Abstract

Bu tez çalışması, uçak motorlarındaki yüksek basınç türbinlerinin çarpışma manifoldları üzerinde atmosferik plazma püskürtme (APS) yöntemi ile kaplama yapılmasını ve bu kaplamaların metalografik incelemelerini ele almaktadır. Araştırmanın temel amacı, APS yöntemi ile elde edilen kaplamaların performansını optimize etmek ve kaplama sürecindeki parametrelerin etkilerini detaylı bir şekilde analiz etmektir. Araştırmada, AMS5510 paslanmaz çelik altlık malzemesi üzerine Metco 51F-NS ticari kodlu, CuAl kimyasal bileşimli plazma tozu kullanılarak kaplama gerçekleştirilmiştir. Kaplama işlemi sırasında, akım, gaz akış oranları (argon ve hidrojen), püskürtme mesafesi ve besleme oranı gibi altı farklı parametre dikkate alınmıştır. Elde edilen kaplamalar, metalografik laboratuvarda kesme, soğuk kalıplama, zımparalama ve parlatma gibi işlemlerle hazırlanarak optik mikroskop ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılarak detaylı bir şekilde incelenmiştir. Ayrıca, enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDS) analizi ile kaplamaların kimyasal ve morfolojik özellikleri değerlendirilmiştir. Çalışmada, belirlenen parametrelerin kaplama kalitesine olan etkileri deneysel tasarım yöntemleri ile analiz edilmiştir. Bu bağlamda, Taguchi metodu kullanılarak yeni parametre setleri oluşturulmuş ve bu parametrelerle yapılan deneyler neticesinde, Cu oranının yüksek ve homojen dağıldığı numunelerin metalografik olarak başarılı olduğu tespit edilmiştir. Elde edilen analizler, APS yöntemiyle kaplama yapılmasının, gaz türbinli jet motorlarında kullanılan malzemelerin yüzey dayanıklılığını ve aşınma direncini artırmada kritik bir rol oynadığını göstermiştir. Bu araştırma, APS yöntemi ile elde edilen kaplamaların etkinliğini optimize ederek, gaz türbinli jet motorlarının performansını ve yüzey mühendisliği uygulamalarını iyileştirmeyi hedeflemektedir. Çalışmanın sonuçları, havacılık endüstrisinde termal püskürtme kaplamalarının geliştirilmesi ve uygulama alanlarının genişletilmesi için önemli bilgiler sunmaktadır. Böylece, APS yöntemi ile kaplama sürecinin optimize edilmesi, yüzey mühendisliği ve ileri malzeme uygulamaları için yenilikçi çözümler sağlayarak sektöre değerli katkılar sağlamaktadır.This thesis work addresses the coating of impact manifolds in high-pressure turbines of aircraft engines using the atmospheric plasma spraying (APS) method and the metallographic examination of these coatings. The primary aim of the research is to optimize the performance of coatings obtained by the APS method and to analyze in detail the effects of the parameters involved in the coating process. In the study, a coating was applied on AMS5510 stainless steel substrate material using a plasma powder with the commercial code Metco 51F-NS, which has a CuAl chemical composition. During the coating process, six different parameters, including current, gas flow rates (argon and hydrogen), spray distance, and feed rate, were considered. The resulting coatings were prepared for detailed examination by undergoing processes such as cutting, cold mounting, grinding, and polishing in a metallographic laboratory, and were then examined using optical microscopy and scanning electron microscopy (SEM). Additionally, the chemical and morphological properties of the coatings were evaluated using energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) analysis. In the study, the effects of the determined parameters on the coating quality were analyzed using experimental design methods. In this context, new parameter sets were created using the Taguchi method, and as a result of experiments conducted with these parameters, it was found that samples with a high and homogeneous distribution of Cu were metallographically successful. The analyses obtained demonstrated that coating by the APS method plays a critical role in enhancing the surface durability and wear resistance of materials used in gas turbine jet engines. This research aims to improve the performance and surface engineering applications of gas turbine jet engines by optimizing the efficiency of coatings obtained through the APS method. The results of the study provide significant information for the development and expansion of thermal spray coatings in the aerospace industry. Thus, optimizing the coating process with the APS method provides innovative solutions for surface engineering and advanced material applications, offering valuable contributions to the sector.