Derin çekme kalıbında bilyalı dövme prosesi ile oluşturulan yüzey dokusunun tribolojik performans üzerindeki etkisinin ölçülmesi

Yıl 2025, Cilt: 40 Sayı: 1, 265 - 276, 16.08.2024

Ömer Emre Uçakkuş

https://doi.org/10.17341/gazimmfd.1380153

Öz

Üretim teknolojilerinin gelişimine paralel olarak sürdürülebilirlik kapsamında sınırlı enerji kaynakları dikkate alındığında, düşük enerji sarfiyatı ile üretilebilen, hammadde ve fire miktarı en düşük olan, karmaşık geometrili ve yüksek mukavemetli parçalara olan talep artmaktadır. Bu tip parçaların üretilebileceği proseslerden en önemlilerinden birisi de sac şekillendirme yöntemidir. Dar toleranslara sahip yüksek mukavemetli parçaların üretiminde gerek parçanın gerekse kalıbın aşırı yüklemelere maruz kaldığı derin çekme prosesi yoğunlukla kullanılmaktadır. Aşırı yüklenmelerden dolayı, derin çekme kalıplarında meydana gelen sürtünme ve aşınmalara karşı tribolojik performansının yüksek olması beklenmektedir. Kalıp yüzeylerine doku oluşturma işlemi ise son zamanlarda dikkatleri üzerine çeken ve tribolojik performansı arttıran yöntemlerden biridir. Bu çalışmada endüstriyel bilyalı dövme prosesleri kullanılarak kalıp üzerinde yüzey dokusu oluşturulmuştur. Kaplamasız ve CrN kaplanmış dokulu yüzeyler üzerinde yapılan kuru ve sıvı sürtünme test sonuçları düz yüzey test sonuçları ile kıyaslanmıştır. Kinetik sürtünme katsayısı kuru ve sıvı sürtünme durumunda sırasıyla 0,21’den 0,16’ya (%25) ve 0,15’ten 0,06’ya (%60) düşmüştür. CrN kaplanmış triboloji testlerinde ise kuru sürtünme durumunda düşüş olmazken sıvı sürtünme durumunda ise kinetik sürtünme katsayısı 0,09’dan 0,05’e (%41) düşmüştür.

Anahtar Kelimeler

Triboloji, yağlama, PVD kaplama, derin çekme, yüzey dokusu

Destekleyen Kurum

ULUS METAL SANAYİ VE TİCARET AŞ

Kaynakça

• 1. Xu L., Zheng JH., Wu S., Wei XX., Wang JJ., Recent development on surface texturing for improving tribological properties, Tool Eng, 52 (4), 7–12, 2018.
• 2. Hosford WF., Caddell RM., Metal forming: mechanics and metallurgy, Cambridge, UK, 2007.
• 3. Chen K., Yang X., Zhang Y., Yang H., Lv G., Gao Y., Research progress of improving surface friction properties by surface texture technology, Int. J. Adv. Manuf. Technol., 116 (9), 2797–2821, 2021.
• 4. Altan T., Ngaile G., Shen G., Cold and hot forming: fundamentals and applications, Ohio, USA, 2005.
• 5. Shum PW., Zhou ZF., Li KY., Investigation of the tribological properties of the different textured DLC coatings under reciprocating lubricated conditions, Tribol. Int., 65, 259–264, 2013.
• 6. Rosenkranz A., Costa HL., Baykara MZ., Synergetic effects of surface texturing and solid lubricants to tailor friction and wear – A review, Tribol. Int., 155, 2021.
• 7. Wang H., Tian L., Zheng J., Yang D., Zhang Z., The synergetic effects of laser texturing and super-hydrophobic coatings on improving wear properties of steel, Tribol. Int., 173, 2022.
• 8. Mao B., Siddaiah A., Liao Y., Menezes P.L., Laser surface texturing and related techniques for enhancing tribological performance of engineering materials: a review, J. Manuf. Processes, 53, 153–173, 2020.
• 9. Sun Q., Hu T., Fan H., Zhang Y., Hu L., Dry sliding wear behavior of TC11 alloy at 500°C: influence of laser surface texturing, Tribol. Int., 92, 136-145, 2015.
• 10. Amanov A., Tsuboi R., Oe H., Sasaki S., The influence of bulges produced by laser surface texturing on the sliding friction and wear behavior, Tribol. Int., 60, 216–223, 2013.
• 11. Zhang Q., Mei T., Zhang D., Cao M., Han B., Preparation of chemically etched surface texture and its friction characteristics in sheet forming, Procedia Manuf., 50, 439-443, 2020.
• 12. Maldonado-Cortés D., Peña-Parás L., Barrios-Saldaña V., Cruz-Bañuelos JS., Adamiak M., Synergistic effect on the tribological properties of tool steel through the use of laser surface texturing channels and nanoparticles, Wear, 426–427, 1354–1361, 2019.
• 13. Franzen M., Witulski J., Brosius A., Trompeter M., Textured surfaces for deep drawing tools by rolling, Int. J. Mach. Tools Manuf., 50, 969-976, 2010.
• 14. Vrbka M., Krupka I., Svoboda B., Sperka P., Effect of shot peening on rolling contact fatigue and lubricant film thickness within mixed lubricated non-conformal rolling/sliding contacts, Tribol. Int., 44, 1726-1735, 2011.
• 15. Nakano M., Korenaga A., Applying micro-texture to cast iron surfaces to reduce the friction coefficient under lubricated conditions, Tribol. Lett., 28, 131-137, 2007.
• 16. Balyalı HA., Experimental investigation of tribological behaviour of metallic materials after shot peening implementation, MSc Thesis, Istanbul Technical University, Institute of Science and Technology, İstanbul, 2015.
• 17. Gül C., Albayrak S., Çinici H., The effects of alkali, alkali-acid and sandblasting surface treatments applied before Tantalum-Oxide coating with magnetron sputtering on the wear behavior of 7075 Aluminum alloys, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 38 (2), 795-806, 2023.
• 18. Bai L., Meng Y., Khan ZA., Zhang V., The synergetic effects of surface texturing and MoDDP additive applied to ball-on-disk friction subject to both flooded and starved lubrication conditions, Tribol. Lett., 65, 2017.
• 19. Gachot C., Rosenkranz A., Hsu SM., Costa HL., A critical assessment of surface texturing for friction and wear improvement, Wear, 372–373, 21–41, 2017.
• 20. Erdemir, Flat product catalog 2021. https://www.erdemir.com.tr/Sites/1/upload/files/Yassi_Urun_Katalogu_2021_-_TR-4874.pdf. Yayın tarihi Ocak 1, 2021. Erişim tarihi Mart 9, 2023.
• 21. Korkmaz Çelik, 1.2379 Genel Özellikleri. https://www.korkmazcelik.com/1_2379. Yayın tarihi Temmuz 1, 2020. Erişim tarihi Mart 9, 2023.
• 22. Olguner S., Bozdana A., Ultrasonically assisted deep drawing process: Two-stage finite element analysis and experimental verification, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 38 (1), 257-268, 2023.
• 23. Toparlı M., Fatigue performance of tungsten carbide cobalt (WC-Co) hardmetal materials after shot peening porcess, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 38 (1), 269-281, 2023.
• 24. Avcu Y., Investigation of tribological behavior of Ti6Al4V alloy after shot peened, PhD Thesis, Kocaeli University, Institute of Science and Technology, Kocaeli, 2019.
• 25. Özbey M., Gürbüz M., Karakurt U., Experimental investigation of the effects of hydrophobic impeller surface on the centrifugal pump performance, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 36 (1), 267-274, 2020.
• 26. Azushima A., Tribological technology in sheet metal forming, Springer-Materials Forming, Machining and Tribology, eBook, 2022.
• 27. Zhengfeng C., Yanqiu X., Chuan C., A Synergetic strategy based on laser surface texturing and lubricating grease for improving the tribological and electrical properties of Ag coating under current-carrying friction, Friction, 9, 978-989, 2021.
• 28. Xing Y., Deng J., Gao P., Angle-dependent tribological properties of AlCrN coatings with microtextures induced by nanosecond laser under dry friction, Appl. Phys. A, 124, 2018.