Lazer ile Kaplanan AA7075 Alüminyum Alaşımı Malzemelerin Aşınma ve İşlenebilirlik Özelliklerinin Araştırılması

Investigation of the Wear and Machinability Properties of Laser Coated AA7075 Aluminum Alloy Materials

Özet

Bu çalışmada, mekanokimyasal yöntemle sentezlenmiş ZrB2 nanoparçacıkları CO2 lazeri ile AA7075 alüminyum alaşımı yüzeyine kaplanmıştır. Lazer gücünün ve lazer tarama hızının kaplama tabakaları üzerindeki etkilerini belirlemek için iki farklı deney seti gerçekleştirilmiştir. İlk deney setinde 1000 mm/dak tarama hızı sabit tutularak 50, 70 ve 100 W lazer güçlerinde, diğer deney setinde ise 70 W lazer gücü sabit tutularak 300, 500 mm/dak tarama hızlarında kaplama deneyleri yapılmıştır. Kaplama tabakasının faz yapıları ve morfolojik özellikleri X-ışınları kırınım difraktometresi, taramalı elektron mikroskobu ve optik mikroskop ile incelenmiştir. Kaplama tabakalarının aşınma dayanımları ve sertlikleri ball-on-disk aşınma cihazı ve mikrosertlik cihazı ile belirlenmiştir. Daha sonra kaplanmış numunelerin işlenebilirlik özelliklerini tespit etmek için, numuneler sırasıyla aşındırıcılı su jeti, tel erozyon, lazer ve aşındırıcılı disk ile kesilerek karakterize edilmiştir. Kaplama işlemi sonrasında ana metalin sertliğinin 110 HV’den 190 HV’ye çıktığı tespit edilmiştir. Diğer yöntemlere kıyasla ısı girdisinin minimum olmasından dolayı aşındırıcılı su jeti ön plana çıkmasına rağmen, en az tahribat aşındırıcılı disk ile kesmede gözlenmiştir. Lazer yöntemiyle kaplanan numuneler için en uygun kesme yönteminin aşındırıcılı disk ile kesme yöntemi olduğu tespit edilmiştir.

Abstract

In this study, ZrB2 nanoparticles which is synthesized by the mechanochemical method were coated on the surface of AA7075 aluminum alloy with CO2 laser. Two different experimental sets were performed to determine the effect of laser power and laser scanning speed on coating layers. At the first experimental set, the scanning speed of 1000 mm / min was kept constant, and experiments were performed at 50, 70 and 100W laser powers, in the other experiment set, 70W laser power was kept constant and experiments were performed at 300, 500 mm / min scanning speed. Phase structures and morphological properties of the coating layer were investigated by X-Ray diffractometer, scanning electron microscopy, and optical microscope. The wear resistance and hardness of the coating layers were determined by ball-on-disc wear device and microhardness device. To determine the machinability properties, the coated samples are then cut with abrasive water jet, wire erosion, laser and abrasive disc, respectively, and characterized. It was determined that the hardness of substrate increased from 110 HV to 190 HV after coating processes. In spite of the minimal heat input compared to other methods, although the abrasive water jet was prominent, the least damage was observed in the cutting with abrasive disc. It has been determined that the most suitable cutting method is the abrasive disc cutting method for laser coated samples.