MARTENZİTİK PASLANMAZ ÇELİKLERİN LAZER DOLGU KAYNAĞINDA ÖRTÜŞME ORANININ KALINTI GERİLMEYE ETKİSİ

Altay M., Aydın H., Karşı A.

20. Uluslararası Makina Tasarım ve İmalat Kongresi (UMTIK 2024), Ankara, Türkiye, 14 - 17 Ağustos 2024, ss.463-470, (Tam Metin Bildiri)

  • Yayın Türü: Bildiri / Tam Metin Bildiri
  • Basıldığı Şehir: Ankara
  • Basıldığı Ülke: Türkiye
  • Sayfa Sayıları: ss.463-470
  • Bursa Uludağ Üniversitesi Adresli: Evet

Özet

Lazer dolgu kaynağı, kalıp sektöründe onarım uygulamalarına yönelik bir eklemeli imalat yöntemlerinden biridir. Yüksek ilerleme hızı ve yüksek kaplama verimliliği özelliklerine sahiptir. Büyük parçaların onarımı için lazer ışınının üst üste binmesini gerektiren çok katmanlı üretim gerekmektedir. Kaplama katmanındaki kalıntı gerilme, kaplama katmanının mekanik ve fiziksel özelliklerini doğrudan etkileyerek çatlak kusurlarına neden olmaktadır. Kalıntı gerilme oluşum mekanizmaları oldukça karmaşıktır ve deformasyon üzerinde büyük etkisi olduğu için araştırılması gerekmektedir. Bu çalışmada, FGS600-3A küresel grafitli dökme demir üzerine 42C martenzitik paslanmaz çelik toz malzeme lazer kaplama teknolojisi ile kaplanmıştır. Kaynak parametreleri lazer gücü için 1,3 kW ve ilerleme hızı için 8 mm/s olacak şekilde sabit tutularak, 3 katmanlı üretim gerçekleştirilmiştir. Örtüşme oranı %20 - %50 - %80 arasında değiştirilmiştir; bu da 2.4 mm, 1,5 mm ve 0,6 mm’ye karşılık gelmektedir. Farklı bindirme oranlarına sahip kaplama katmanlarındaki kalıntı gerilme ölçümü XRD yöntemi ile, kaplama yönüne göre 0°, 45°, 90° olacak şekilde, maksimum ve minimum asal gerilme için gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar, kaplama yönünün 0° ölçümlerinde, ısı girdisi azalırken örtüşme oranı arttığında, nispeten düşük düzeyde kalıntı çekme gerilimi oluştuğunu göstermektedir. Artan enerji girdisi ile örtüşme oranı azaldıkça kalıntı gerilmeler basınç gerilmelerine dönüşür. Kaynak ilerlemesine dik (90°) doğrultudaki kalıntı gerilmeler incelendiğinde; tüm numunelerde basma kalıntı gerilmelerinin etkili olduğu görülmüştür. Örtüşme mesafesi değeri azaldıkça (enerji girişinin artmasıyla birlikte) gerilimin değeri de azalmıştır. 45° kalıntı gerilme ölçümünde ise tüm numunelerde basma kalıntı gerilmelerinin etkili olduğu görülmektedir. Farklı örtüşme oranları için yapılan bu çalışma endüstriyel kalıpların onarım uygulamaları için uygun örtüşme oranının belirlenmesine yönelik deneysel bir çıktı sağlamaktadır.

Laser cladding is one of the additive manufacturing methods for repair applications in the mold industry. It is used in the repair of large parts in the mold industry thanks to its high scanning speed and high coating efficiency features. Residual stresses occurring in the coating layer can create deformation and cause crack defects, so it needs to be investigated. In this study, 42C martensitic stainless steel powder material was coated on FGS600-3A ductile cast iron with laser cladding technology. By keeping the welding parameters constant as 1.3 kW for laser power and 8 mm/s for feed speed, 3-layer production was carried out for different overlap rates. The overlap ratio was varied from 20% to 50% to 80%; which corresponds to 2.4 mm, 1.5 mm and 0.6 mm. Residual stress measurement in coating layers with different overlap ratios was carried out by the XRD method for at 0°, 45°, 90°, maximum and minimum principal stress depending on the coating direction. The results show that at 0° measurements of the coating direction, relatively low levels of residual tensile stress are developed as the overlap ratio increases while the heat input decreases. As the overlap ratio decreases with increasing energy input, residual stresses turn into compressive stresses. It was observed that compressive residual stresses were effective in all samples in the direction perpendicular (90°) to the welding progress. As the overlap distance value decreased, the stress value also decreased. In the 45° residual stress measurement, it is seen that compressive residual stresses are effective in all samples. This study provides an experimental output to determine the appropriate overlap ratio for repair applications of industrial molds.