Yıl: 2018 Cilt: 6 Sayı: 2 Sayfa Aralığı: 374 - 384 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.29109/http-gujsc-gazi-edu-tr.338871 İndeks Tarihi: 24-02-2020

Nikel Ara Katman Kullanılarak İnsörtlü Toz Enjeksiyon Kalıplama Yöntemiyle WC-Co/HSS Kompozit Parça Üretiminin Araştırılması

Öz:
Toz enjeksiyon kalıplama yöntemiyle yüksek yoğunluklu metal, seramik, kompozit veintermetal malzemelerden geometrik hassasiyete sahip küçük parçaların üretimiyapılabilmektedir. Daha büyük parçalar üretebilmek için insört adı verilen hazır parça kalıpiçerisine yerleştirilerek üzerine toz enjeksiyon kalıplama yapılmaktadır. Bu yöntem insörtlü tozenjeksiyon kalıplama (İTEK) olarak adlandırılmaktadır. İTEK yöntemi, daha büyük parçalarınüretiminde kullanılmasının yanında farklı malzemelerden parça üretimi için de kullanılabilecekbir yöntemdir. Bu çalışmada nikel ara katman kullanılarak İTEK yöntemiyle WC-Co/HSSkompozit parça üretimi araştırılmıştır. Sinterleme sıcaklığının ve süresinin etkileri, beslemestokunda meydana gelen boyutsal çekme ve ara bölgedeki kesme dayanımı incelenmiştir.Sıcaklık ve süre arttıkça enjekte kısmın boyutsal çekme miktarı artmaktadır. En yüksek boyutsalçekme oranı, 1250 °C ve 360 dakikada sinterlenen numunelerde %15,92 olarak ölçülmüştür.Deneylerde en yüksek kesme mukavemeti 1200 °C sıcaklık ve 120 dakika sinterleme süresiyle,100 µm Ni ara katman kullanılan numunede 114 MPa olarak elde edilmiştir.
Anahtar Kelime:

Konular: Mühendislik, Makine İmalat Mühendisliği Polimer Bilimi Malzeme Bilimleri, Kompozitler

Investigation Of Composite Part Production From WC-Co/HSS Using Nickel Interlayer By Inserted Powder Injection Molding Method

Öz:
It is possible to produce small parts with geometric precision from high density metal, ceramic, composite and intermetal materials by powder injection molding (PIM) methot. In order to produce bigger parts, the prepared component called the insert is placed in the mold and powder injection molding is carried out on it. This method is named inserted powder injection molding (IPIM). The IPIM is a good method that can be used for the production of parts from different materials as well as for the production of larger parts. In this study, part production was investigated using HSS insert, Ni interlayer and WC-Co (9%) feedstock by IPIM method. The effects of sintering temperature and duration, linear shrinkage in the feedstock and shear strength between the two materials were examined. The linear shrinkage ratio increases with increasing temperature and time, and the maximum linear shrinkage at the injected part at 1250 ° C for 360 minutes is found as %15.92. At 1200 ° C temperature and 120 minutes of sintering time, the highest shear strength obtained with the sample using 100 μm Ni interlayer is 114 MPa.
Anahtar Kelime:

Konular: Mühendislik, Makine İmalat Mühendisliği Polimer Bilimi Malzeme Bilimleri, Kompozitler
Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
  • German, R.M. and Bose, A. (1997). Injection Molding of Metals and Ceramics (First edition). Metal Powder Industries Federation. New Jersey: Princeton, 5-280.
  • Safarian, A., Subaşi, M., Karataş, Ç., “Reducing debinding time in thick components fabricated by powder injection molding”, International Journal of Materials Research, Vol. 106, No. 5, pp.527-531., 2015.
  • Karataş, Ç., Sarıtaş, S., “Rheological Properties 0f Mixed GasWater Atomized Stainless Steel Powder MIM Feedstock” The International Journal of Powder Metallurgy, 37, No.8 (3944), 2001.
  • Karataş, Ç., Sarıtaş, S., “Toz Enjeksiyon Kalıplama: Bir Yüksek Teknoloji imalat Metodu” Gazi Ün. Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 13, (2),(193), 1998.
  • Safarian, A., Subaşi, M., Karataş, Ç., “The effect of sintering parameters on diffusion bonding of 316L stainless steel in inserted metal injection molding, Int J Adv Manuf Technol, 89, 2165– 2173, 2017.
  • Brookes, K.J.A., World Directory and Handbook of Hardmetals, 4th ed., International Carbide Data, Hertfordshire, UK, pp. 47–59.,1987.
  • Parasiris, A., Hartwig, K.T., and Srinivasan M.N., : Scripta Mater., vol. 42, pp. 875–80., 2000
  • Wang, X., Fang, Z.Z., and Sohn, H.Y., “ "Grain growth during the early stage of sintering of nanosized WC-Co powder”, Int. J. Refract. Met. Hard Mater., vol. 26, pp. 232–241., 2008.
  • Nowacki, J., Kawiak, M., “Tensions and deformations of WC - CO cermets and 17-4 PH steel vacuum brazed joints”, Journal of Mater. Processing Technology, 686, 1-6.,2003.
  • Northrop I. T., “The joining of tungsten carbide hardmetal to steel”, J. S. Afr. Inst. Min. Metall., 87:125–35, 1987.
  • Naylor, W.P., Introduction to Metal-Ceramic Technology, Quintessence Publishing Co.Inc., Chicago,1992
  • Passerone A., and Muolo, M.L., “Metal-Ceramic Interfaces: Wetting and Joining Processes”, Int. J. Mater. Prod. Technol., 20(5/6), p 420–439, 2004.
  • Atabaki, M. M., “Recent Progress In Joınıng Of Ceramıc Powder Metallurgy Products To Metals”, Association of Metall. Engineers of Serbia, Vol 16 (4), p. 255-268, 2010.
  • Cai, P. Z., Green D. J., and Messing, G. L., “Constrained Densification of Alumina/Zirconia Hybrid Laminates, I: Experimental Observations of Precessing Defects” J. Amer. Ceram. Soc. 80, 1929-39, 1997.
  • Heaney, D. F., Surı, P., German, R. M., “Defect-free sintering of two material powder injection molded components”, Journal Of Materıals Scıence, 38, 4869 – 4874, 2003.
  • Zhonga, Z., Hinokib, T., Kohyamab, A., “Effect of holding time on the microstructure and strength of tungsten/ferritic steel joints diffusion bonded with a nickel interlayer”, Materials Science and Engineering, A 518, 167–173, 2009.
  • Zhang, J.X., Chandel, R.S., Chen, Y.Z., Seow, H.P., “Effect of residual stress on the strength of an alumina–steel joint by partial transient liquid phase (PTLP) brazing”, Journal of Materials Processing Technology, 122, 220–225, 2002.
  • Chen, H., Feng, K., Xiong, J., Guo., Z., “Characterization and stress relaxation of the functionally graded WC–Co/Ni component/stainless steel joint”, Journal of Alloys and Compounds, 557, 18– 22, 2013.
  • Johnson, J.L., Tan, L.K., Suri, P. and German, R.M., “Design guidelines for processing bimaterial components via powder-injection molding”. The Journal of the Minerals, Metals & Materials Society, 55(10), 30-34., 2003
  • Ruh, A., Piotter, V., Plewa, K., Haußelt, J., “Effects of material improvement and injection moulding tool design on the movability of sintered two-component micro parts”, Microsystem Technologies, 16(11):1989-1994 ·(2010)
  • Baojun, Z., Xuanhui, Q., Ying, T., “Powder injection molding of WC–8%Co tungsten cemented carbide”, International Journal of Refractory Metals & Hard Materials, 20, 389–394, 2002.
  • Sun, Y., Su, W., Yang, H., Ruan, J., “Effects of WC particle size on sintering behaviour and mechanical properties of coarse grained WC–8Co cemented carbides fabricated by unmilled composite powders”, Ceramics International, 41,14482–14491, 2015.
  • Heng, S.Y., Muhamad, N., Sulongn, A.B., Fayyaz, A., Yulis, S., Amin, M., “Effect of sintering temperature on the mechanical and physica lproperties of WC–10% Co through micro-powder injection molding(mPIM)”, Ceramics International, 39, 4457–446, 2013.
  • Eso, O., Fang, Z., Griffo, A., “Liquid phase sintering of functionally graded WC–Co composites”, International Journal of Refractory Metals & Hard Materials, 23, 233–241, 2005.
  • Simchi A. and Petzoldt F., “Cosintering of Powder Injection Molding Parts Madefrom Ultrafine WC-Co and 316L Stainless Steel Powders for Fabrication of Novel Composite Structures”, Metallurgical And Materials Transactions, V 41A, 234, 2010.
  • Uhrenius, B., Pastor, H. and Pauty, E.,: Int. J. Refract. Met. Hard Mater., vol. 15, pp. 139–49, 1997.
  • Chen, H., Feng, K., Wei, S., Xiong, J., Guo Z., Wang, H., “Microstructure and properties of WC– Co/3Cr13 joints brazed using Ni electroplated interlayer” Int. Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 33, 70–74,2012
  • Jadoon, A.K., Ralph, B., Hornsby, P.R., “Metal to ceramic joining via a metallic interlayer bonding technique”, Journal of Materials Processing Technology, 152, 257–265, 2004.
  • AYDIN, M., “Gözenekli Seramik Malzeme İle Paslanmaz Çeliğin Difüzyon Kaynak Yöntemiyle Birleştirilmesi”, Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der., Cilt 23, No 3, 595-599, 2008.
  • Kurt, A., Uygur, İ., ve Ateş, H., “Effect of Temperature on Weldability of Powder Metal Parts Joined by Diffusion Welding”, Materials Science Forum, 546-549(667-670), 2007.
  • Zhang, J., Xiao, Y., Luo, G.Q., Shen, Q., Zhang, LM., “Effect of Ni interlayer on strength and microstructure of diffusion-bonded Mo/Cu joints”, Mater Lett, 66:113–6, 2012.
  • Prince, A., Okamoto, H., “Handbook of ternary alloy phase diagrams”. Materials Park: ASM International, 1995.
  • Fernandes, C.M., Seno, A.M.R., “Cemented carbide phase diagrams: a review” Int J Refract. Met. Hard. Mater., 29:405–18, 2011.
  • Barrena, M.I., Gomez J.M., Salazar, L., Matesanz “Interfacial microstructure and mechanical strength of WC–Co/90MnCrV8 cold work tool steel diffusion bonded joint with Cu/Ni electroplated interlayer”, Materials and Design, 3, 3389–3394, 2010
  • Feng, K., Chen, H., Xiong, J., Guo, Z., “Inves. on diffusion bonding of functionally graded WC– Co/Ni composite and stainless steel”, Mater. and Des., 46, 622–626, 2013.
APA Koçak H, Samet K, YILMAZ O, KARATAŞ Ç (2018). Nikel Ara Katman Kullanılarak İnsörtlü Toz Enjeksiyon Kalıplama Yöntemiyle WC-Co/HSS Kompozit Parça Üretiminin Araştırılması. , 374 - 384. 10.29109/http-gujsc-gazi-edu-tr.338871
Chicago Koçak Harun,Samet Kamran,YILMAZ OĞUZ,KARATAŞ Çetin Nikel Ara Katman Kullanılarak İnsörtlü Toz Enjeksiyon Kalıplama Yöntemiyle WC-Co/HSS Kompozit Parça Üretiminin Araştırılması. (2018): 374 - 384. 10.29109/http-gujsc-gazi-edu-tr.338871
MLA Koçak Harun,Samet Kamran,YILMAZ OĞUZ,KARATAŞ Çetin Nikel Ara Katman Kullanılarak İnsörtlü Toz Enjeksiyon Kalıplama Yöntemiyle WC-Co/HSS Kompozit Parça Üretiminin Araştırılması. , 2018, ss.374 - 384. 10.29109/http-gujsc-gazi-edu-tr.338871
AMA Koçak H,Samet K,YILMAZ O,KARATAŞ Ç Nikel Ara Katman Kullanılarak İnsörtlü Toz Enjeksiyon Kalıplama Yöntemiyle WC-Co/HSS Kompozit Parça Üretiminin Araştırılması. . 2018; 374 - 384. 10.29109/http-gujsc-gazi-edu-tr.338871
Vancouver Koçak H,Samet K,YILMAZ O,KARATAŞ Ç Nikel Ara Katman Kullanılarak İnsörtlü Toz Enjeksiyon Kalıplama Yöntemiyle WC-Co/HSS Kompozit Parça Üretiminin Araştırılması. . 2018; 374 - 384. 10.29109/http-gujsc-gazi-edu-tr.338871
IEEE Koçak H,Samet K,YILMAZ O,KARATAŞ Ç "Nikel Ara Katman Kullanılarak İnsörtlü Toz Enjeksiyon Kalıplama Yöntemiyle WC-Co/HSS Kompozit Parça Üretiminin Araştırılması." , ss.374 - 384, 2018. 10.29109/http-gujsc-gazi-edu-tr.338871
ISNAD Koçak, Harun vd. "Nikel Ara Katman Kullanılarak İnsörtlü Toz Enjeksiyon Kalıplama Yöntemiyle WC-Co/HSS Kompozit Parça Üretiminin Araştırılması". (2018), 374-384. https://doi.org/10.29109/http-gujsc-gazi-edu-tr.338871
APA Koçak H, Samet K, YILMAZ O, KARATAŞ Ç (2018). Nikel Ara Katman Kullanılarak İnsörtlü Toz Enjeksiyon Kalıplama Yöntemiyle WC-Co/HSS Kompozit Parça Üretiminin Araştırılması. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji, 6(2), 374 - 384. 10.29109/http-gujsc-gazi-edu-tr.338871
Chicago Koçak Harun,Samet Kamran,YILMAZ OĞUZ,KARATAŞ Çetin Nikel Ara Katman Kullanılarak İnsörtlü Toz Enjeksiyon Kalıplama Yöntemiyle WC-Co/HSS Kompozit Parça Üretiminin Araştırılması. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji 6, no.2 (2018): 374 - 384. 10.29109/http-gujsc-gazi-edu-tr.338871
MLA Koçak Harun,Samet Kamran,YILMAZ OĞUZ,KARATAŞ Çetin Nikel Ara Katman Kullanılarak İnsörtlü Toz Enjeksiyon Kalıplama Yöntemiyle WC-Co/HSS Kompozit Parça Üretiminin Araştırılması. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji, vol.6, no.2, 2018, ss.374 - 384. 10.29109/http-gujsc-gazi-edu-tr.338871
AMA Koçak H,Samet K,YILMAZ O,KARATAŞ Ç Nikel Ara Katman Kullanılarak İnsörtlü Toz Enjeksiyon Kalıplama Yöntemiyle WC-Co/HSS Kompozit Parça Üretiminin Araştırılması. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji. 2018; 6(2): 374 - 384. 10.29109/http-gujsc-gazi-edu-tr.338871
Vancouver Koçak H,Samet K,YILMAZ O,KARATAŞ Ç Nikel Ara Katman Kullanılarak İnsörtlü Toz Enjeksiyon Kalıplama Yöntemiyle WC-Co/HSS Kompozit Parça Üretiminin Araştırılması. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji. 2018; 6(2): 374 - 384. 10.29109/http-gujsc-gazi-edu-tr.338871
IEEE Koçak H,Samet K,YILMAZ O,KARATAŞ Ç "Nikel Ara Katman Kullanılarak İnsörtlü Toz Enjeksiyon Kalıplama Yöntemiyle WC-Co/HSS Kompozit Parça Üretiminin Araştırılması." Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji, 6, ss.374 - 384, 2018. 10.29109/http-gujsc-gazi-edu-tr.338871
ISNAD Koçak, Harun vd. "Nikel Ara Katman Kullanılarak İnsörtlü Toz Enjeksiyon Kalıplama Yöntemiyle WC-Co/HSS Kompozit Parça Üretiminin Araştırılması". Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji 6/2 (2018), 374-384. https://doi.org/10.29109/http-gujsc-gazi-edu-tr.338871