17-4PH çökelme sertleştirmeli paslanmaz çelik kuvvet dönüştürücü yay elemanlarının iç yapısal özelliklerinin performans üzerine etkilerinin araştırılması

Abstract

Direnç uzama ölçerli kuvvet dönüştürücüler, kuvvet altında elastik olarak deformasyona uğrayarak, gösterge cihazında elektriksel olarak doğrusal bir değişim gösteren ölçüm cihazlarıdır. Genel olarak yapılan; yay malzemesi, dirençli uzama ölçer ve gösterge ünitesinden oluşur. Yay malzemesi ve iç yapısal özellikleri, kuvvet dönüştürücü performans özellikleri olarak nitelendirilen tekrarlanabilirlik, doğrusallık, histerisiz ve sürünme hataları üzerinde en etkili elemandır. Bu amaçla, yay malzemesi olarak 17-4PH çökelme sertleştirmeli paslanmaz çelik seçilmiş ve uygulanan ısıl işlemlerle iç yapısı değiştirilerek, kuvvet dönüştürücü performansına olan etkisi araştırılmıştır. Kuvvet dönüştürücüler, 100 kN kapasiteli, çekme yönünde ölçüm yapacak ve kolon türü olarak tasarlanmıştır. Yay malzemesi 17-4PH paslanmaz çeliğin iç yapısal özelliklerini değiştirmek için literatürde yer alan H900, H925, H1025, H1150 ısıl işlemleri ve özel olarak belirlenen H450, G450, Y450, S450 ısıl işlemleri numunelere uygulanmıştır. Elde edilen iç yapılar farklı yöntemlerle (optik mikroskop, SEM, TEM, X-ışım taraması) gözlenmiş ve numunelerin performans özelliklerinde görülen farklılıklar belirlenmiştir. Bu çalışmanın sonucunda, öncelikle tekrarlanabilirlik ve doğrusallık hataları üzerinde ısıl işlemin etkin bir parametre olmadığı, bunun dışında diğer etkenler diyebileceğimiz (yapıştırma, yükleme koşullan vb.) nedenlere bağlı olduklan belirlenmiştir. Ek olarak, farklı ısıl işlemli numunelerde histerisiz ve sürünme hatasının genel olarak, sertlik değerinin artması ile giderek azaldığı tespit edilmiştir. En düşük histerisiz hatası S450 ve en düşük sürünme hatası değeri de Y450 ısıl işlemli numunede elde edilmiştir. Aynca, yay malzemesi yapısındaki dislokasyon yoğunluğunun histerisiz hatası üzerinde; atomsal yayınmanın da sürünme hatası üzerinde etkin olduğu belirlenmiştir.Anahtar Kelimeler: 17-4 PH, Çökelme Sertleştirmeli Paslanmaz Çelik, Kuvvet Dönüştürücü, Histerisiz Hatası, Sürünme Hatası

Force transducers with strain gage are measurement devices indicated electrical lineer variation of which are deformed elastically under the influence of force. Usually, they consist of spring material, strain gage and indicator. The microstructural properties of spring material on the performance characteristics of force transducers, such as repeatability, linearity, hysteresis, and creep errors are effective. 17-4PH precipitation hardened stainless steel was selected as a test material and heat treatments were applied in order to produce microstructural changes and effects of microstructural properties on the performance of force transducer were investigated. Force transducers were designed for the capacity of lOOkN, in tension mode only and the column type. For change of microstructural properties of 17-4PH stainless steel spring material, heat treatment definitions are given as H900, H925, HI 025, HI 150 in literature and the special H450, G450, Y450, S450 heat treatments were applied to the specimens. The results of microstructural were taken by different methods such as optical microscopy, SEM, TEM, X-ray. The differences on performance properties of specimens were determined. As a result of this study, repeatability and linearity are not influenced from the microstructural properties of spring material. In addition, hysteresis and creep errors decrease with increasing hardness. Minimum hysteresis error was obtained in S450 specimen and minimum creep error was obtained in Y450 specimen. Any treatment causing an increase in dislocation density results decrease in hysteresis error. Atomic and vacancy diffusion is the most important mechanism in the formation of creep error.Keywords: 17-4 PH, Precipitation Hardened Stainless Steel, Force Transducer, Hysteresis Error, Creep Error