3003 H14 alüminyum alaşımının katı partikül erozyonu davranışı

Abstract

Bu çalışmada 3003 H14 Alüminyum alaşımının katı partikül erozyonu davranışının karakterize edilmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla 3003 H14 alüminyum alaşımı numuneler özel olarak tasarlanmış erozif aşınma test düzeneğinde farklı partikül çarpma açıları (15°, 30°, 45° ve 60°), farklı püskürtme basınçları (1,5, 3 ve 4 bar) ve farklı boyutta (80 ve 180 mesh) aşındırıcı partiküller (garnet) kullanılarak aşındırılmıştır. Alüminyum alaşımı numunelerinin erozyon oranının erozyon parametrelerine bağlı olarak değişimi hesaplanmıştır. Numunelerin erozyon oranı partikül çarpma açısı, püskürtme basıncı ve aşındırıcı partikül boyutuna bağlı olarak önemli oranda değişiklik göstermiştir. 15° çarpma açısında tüm püskürtme basıncı ve partikül boyutlarında maksimum erozyon oranı gözlemlenmiştir. Buna ek olarak tüm partikül çarpma açılarında ve tüm aşındırıcı partikül boyutlarında yükselen püskürtme basıncı ile erozyon oranı yükselmiştir. Diğer yandan numunelerin erozyon oranı aşındırıcı partikül boyutunun artması ile azalmıştır. Sonuç olarak alüminyum alaşımının 15° çarpma açısında, 4 bar püskürtme basıncında ve 180 mesh boyutunda aşındırıcı partiküller kullanılarak aşındırılması durumunda maksimum erozyon oranı ortaya çıkmıştır. Aşınmış numunenin yüzeyleri taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile incelenmiştir. Numunelerin yüzeyleri enerji dağılım spektrometresi (EDS) ile de incelenmiştir. 15° ve 30° çarpma açılarında mikrosürme ve mikrokesme erozyon mekanizmaları görülürken, plastik deformasyondan kaynaklanan derin çukurlar ve vadiler 45° ve 60° çarpma açılarında gözlemlenmiştir. Buna ek olarak numunelerin yüzeyinde saplanmış partiküller EDS analizi ile açıkça saptanmıştır. Aşınmış numunelerin optik profilometre ile yüzey pürüzlülük değerleri ölçülmüş, ortalama pürüzlülük değerlerinin erozyon parametrelerine bağlı olduğu saptanmıştır. Ortalama pürüzlülük değerlerinin püskürtme basıncının ve partikül boyutunun artması ile arttığı gözlemlenmiştir.

The aim of this study is to characterize the solid particle erosion behavior of 3003 H14 Aluminum alloy. For that purpose, 3003 H14 samples were eroded in specially designed erosion test rig under various particle impingement angles (15°, 30°, 45° and 60°) and acceleration pressures (1,5, 3 and 4 bar) by using various sizes (80 and 180 mesh) of erodent particles (garnet). The erosion rates of samples were calculated depending on the erosion parameters. The erosion rates have varied dramatically depending on particle impingement angle, acceleration pressure and erodent particle size. The maximum erosion rates were observed at 15° impingement angles at all acceleration pressures and particle sizes. Moreover, erosion rates were increased with increase in acceleration pressure at all particle impingement angles and particle sizes. On the other hand erosion rates were decreased with increase in erodent particle sizes. Hence, maximum erosion rate was observed when the aluminum alloy eroded at 15° impingement angle and 4 bar pressure by using 180 mesh erodent particles. The eroded surfaces of the samples were analyzed by SEM. The surfaces of the samples were also investigated by using energy dispersive X-ray analysis (EDS) in SEM studies. Microcutting and microploughing erosion mechanisms were observed at 15° and 30° impingement angles, while deep cavities and valleys formed due to plastic deformation were observed at 45° and 60° impingement angles. Moreover, embedded erodent particles were clearly detected on the surfaces by EDS analysis. By using an optical profilometer rougness values of the eroded surfaces were calculated, mean height were calculated depending on the erosion parameters. It was observed that mean height increases with increases in acceleration pressures and particle sizes.