Cilt: 7 Sayı: 4 s , 2004 Vol: 7 No: 4 pp , 2004

Transkript

1 Politeknik Dergisi Journl of Polytehni Cilt: 7 Syı: 4 s , 2004 Vol: 7 No: 4 pp , 2004 Ykm Alın Kynğınd Yığm Akım Zmnının Bğlntının Meknik Özellikleri Üzerine Etkisinin İnelenmesi Cemil ÇETİNKAYA, Uğur ARABACI Gzi Üniversitesi Teknik Eğitim Fkültesi Metl Eğitimi Bölümü Teknikokullr, ANKARA ÖZET Bu çlışmd 16MnCr5 zinir çeliği çifti iririne ykm lın kynğı yöntemiyle kyntılmıştır. Deney çlışmlrı sırsınd yığm sını 3 r, yığm kım zmnı ise 1,6; 1,8 ve 2 sniye olrk seçilmiştir. Deney sonuçlrının tmmınd, en yüksek sertlik değerlerinin kynk ölgelerinde meydn geldiği nk yığm kım zmnının rtmsıyl irlikte sertlik değerlerinde düşüş, çekme dynımlrınd ise önemli ir rtış olduğu gözlenmiştir. Anhtr Kelimeler: Ykm lın kynğı, direnç kynğı, meknik özellikler, zinir çeliği,mikroypı. An Investigtion of Effet of Upsetting Current Time on Mehnil Properties of Steel Welded with Flsh Butt Welding ABSTRACT In this study, pir of 16MnCr5 hin steel ws welded to eh other y using flsh utt welding method. During the exprementl study the pressure ws set to 2 rs nd upsetting urrent times were hosen s 1,6; 1,8 nd 2 seonds. Experimentl results of ll tested mterils showed tht welded zone exhiited the highest hrdness, however hrdness in the welded zone of smples deresed nd tensile strength inresed onsiderly with inresing the upsetting urrent time. Key Words : Flsh utt welding, resistne welding, mehnil properties, hin steel, mirostruture 1. GİRİŞ Endüstride zinir ve rylrın kynğınd en fzl kullnıln yöntem ykm lın kynğı yöntemidir (1). Ykm lın kynğı slınd elektrik direnç kynk işleminin ir türüdür; ısı, dövme ve yığm işlemlerinden oluşur (2). Prçlrın yvş yvş iririne yklştırılmsıyl oluşn yeni tems noktlrı d ynr ve u şekilde ynm giderek tüm kesite yyılır (3). Kynk sırsınd ergime ve ptlmlr seei ile meydn gelen iki prç rsındki oşluk, hreketli tllrın yklşmsı ile kptılır (4-5). Ynmnın ütün yüzeyi kplmsı ve irleştirileek yüzeyin tmmının ergimesinden sonr, tlnın ni hreketi ile Tlo 1. 16MnCr5 çeliğinin kimysl nlizi. Bu çlışmd, snyide üyük ölçüde zinir hlklrı üretiminde kullnıln 16MnCr5 çeliğinin kynklnilmesi ve önemli prmetrelerden oln yığm sını sit tutulup, yığm süresi rttırılrk unlrın kynğ etkileri rştırılmıştır. Dh sonr kyntıln numunelerin sertliği, mikroypısı ve çekme dynımı üzerindeki etkileri inelenmiştir. 2. MATERYAL VE METOD 2.1. Mteryl Deneylerde, Tlo 1. de kimysl nlizi verilen 16MnCr5 çeliği kullnılmıştır. Numunelerden 100 mm. oyund ve 18 mm. çpınd 45 det kesilmiştir. % Cr % C % Mn % Si % Mo % Ni % Co % P % Al % S 1,04 0,143 1,17 0,188 0,0301 0,0619 0,0205 0,010 0,0234 0,019 yüksek sıklıktki yüzeyler iririne stırılır. Böylee pürüzlerin tems dirençleri ortdn klkr ve kıvılımlnm d iter. Kıvılımlnm süresi; mlzemenin ısıl iletkenliğine, prçlrın kesitine, kıvılımlnm çevirimine ve sekonder devre güüne ğlıdır (6-7). 2.2 Deneysel Metot Numunelerin ilk öne yüzeyleri k temizlenerek kynk işlemine hzır hle getirilmiştir. Kynk işleminin tümü OSTİM deki YAPAŞ ZİNCİR FABRİKASI NDA, SCHLATTER mrk ykm lın 327

2 Cemil ÇETİNKAYA, Uğur ARABACI / POLİTEKNİK DERGİSİ, CİLT 7, SAYI 4, 2004 kynk mkinesi ile ypılmıştır. Kynk işlemi süresine çeneler, sıkm yüzeylerinin tems direni oluşturmmsı için dim temiz tutulmy çlışılmıştır. Ypıln kynk işlemlerinde şğıd verilen kynk prmetreleri deney süresine sit tutulmuştur. Voltj..3 Volt Ampermetre 30 A Ön ısıtm zmnı 3 Sniye Tems zmnı.1,2 Sniye Çene sıkm sını.3 Br. Mkine sını.. 6 Br sertlik değeri (Vikers) kynk merkezine uzklık (mm) A1 A2 A3 Tlo 2. Uygulnn Deney Prmetreleri. KOD Yığm Bsını (Br) Yığm kım zmnı (sniye) Kynk sonrsı ısıl işlem durumu Numune Adeti A 1 3 1,6 Görmedi 15 A 2 3 1,8 Görmedi 15 A Görmedi 15 Deney prmetreleri mkinenin güü ve teknik özellikleri dikkte lınrk tespit edilmiştir. Birleştirme işlemlerinde yığm sını 3 Br olrk sit tutulmuştur. İki sniyenin üstündeki yığm zmnınd kynk metlinde yer yer istenmeyen ynmlr görüldüğü için u sürenin üzerine çıkılmmıştır. Tlo 2 de verilen prmetrelerde kyntıln numunelerin, her irinden sertlik, mikroypı ve çekme deneyleri için eşer det yrılmıştır. Mikroypı fotoğrflrı için % 2 Nitl ile dğlnn numunelerin mikroskop görüntüleri Prior mrk mikroskop ile çekilmiş, sertlik ölçümleri ise Instron Wolpert mrk sertlik ölçüm ihzı ile ypılmıştır. Sertlik deneylerinde her ir ölgeden lınn 4 ölçümün ortlmsı kullnılmıştır. Deney numunelerinin kopm yüzeyi SEM fotoğrflrı ise Jeol JSM 5600 mrk elektron mikroskou ile çekilmiştir. Yine EDX ölçümleri u elektron mikroskoun ğlı ilgisyr yrdımıyl ypılmıştır. 3. DENEY SONUÇLARI VE TARTIŞMA 3.1. Sertlik Sonuçlrı Kynk metli kesiti üzerinde sertlik ölçümlerinin lındığı noktlr Şekil 1 de, 3 Br sit sınç ltınd ve sırsıyl 1,6, 1,8 ve 2 sniye yığm kımlrınd kyntıln A numunelerinin sertlik grfikleri ise Şekil 2 de verilmiştir. Şekil 2. A Numunelerine it sertlik grfiği. Şekil 2 de verilen A 1, A 2 ve A 3 numunelerine it sertlik grfiklerinde, en yüksek sertliğe kynk ölgelerinde ulşıldığı görülmektedir. Kynk ölgesi sıklığının çok yüksek olmsı ve hızlı soğumsı sertliğin rtışın seep olmuştur. Ank lşım elemnlrı ve miktrlrının sertlikteki rolü unutulmmlıdır. Her ir ölgeden lınn 4 er sertlik ölçümünün ortlmlrınd A 1 numunesinde 340, A 2 numunesinde 290 ve A 3 numunesinde ise 268 Vikers sertlik değerleri elde edilmiştir. Burd yığm kım zmnının rtmsıyl kynk ölgelerinin sertlik değerlerinde z d ols ir düşüş olduğu görülmüştür. Isı girdisinin rtmsı soğum hızını yvşltmış, dolyısıyl sertliklerde giderek zlm gözlenmiştir. Yükler (8) de kynk ölgesine uygulnn ısı miktrının sıklık dğılımını ve soğum hızını etkilediğini ifde etmiştir. Yılmz (9) ktı hl kynk teknikleri çlışmsınd kynk çizgisi oyun HSS trfınd kynk metlinde mksimum sertliğin oluştuğunu, yrı Civelekoğlu (10) yptığı frklı metl çiftlerine ykm lın kynğı uygulmsınd d en sert ölgenin kynk metlinde görüldüğünü ifde etmiştir Mikroypı Sonuçlrı Aşğıd; n mlzeme, ITAB ve kynk ölgesinden çekilen fotoğrflr ile yığm kım zmnının numune mikroypılrı üzerindeki etkileri inelenmiştir. Şekil 3 te ise u görüntülerin çekildiği noktlr verilmiştir Şekil 1. Kynk metli kesiti üzerinde sertlik ölçümlerinin lındığı noktlr (Burd 0 kynk metli merkezini ifde etmektedir). Şekil 3. Mikroypı fotoğrflrı çekilen noktlr 328

3 YAKMA ALIN KAYNAĞINDA YIĞMA AKIM ZAMANININ ÇELİĞİN MEKANİK ÖZE / POLİTEKNİK DERGİSİ, CİLT 7, SAYI 4, 2004 Tüm mikroypı görüntülerinde siyh ölgeler perlit, çık renkli ölgeler ise ferrit fzını göstermektedir. Şekil 4- dki A 1 numunesinin n mlzeme mikroypı fotoğrfınd, iri ferrit tneleri rsınd perlit kolonisinin ulunduğu nk dğılımın homojen olmdığı, ynı zmnd u ölgede ferrit tnelerinin dh fzl ornd olduğu görülmektedir. ITAB mikroypı fotoğrfınd (Şekil 4-) ise n mlzemeye göre perlit kolonilerinin küçüldüğü ve ferrit fzlrı rsınd irz dh homojen dğıldığı, kynk metli mikroypı fotoğrfı (Şekil 4-) inelendiğinde de tne ypısının ine ve uzun şekilli tnelerden oluştuğu görülmektedir. Oluşn u ine ve uzun şekilli tneler iğnemsi ir ypıy enzediği için siküler ferrit ypı olrk t değerlendirileilir. 2 1 Şekil 4. A 1 Numunesinin mikroypı fotoğrflrı () An mlzeme, () ITAB, () Kynk ölgesi. Şekil 5. A 1 Numunesine it ITAB ölgesi kopm yüzeyi SEM mikroypı fotoğrfı. Şekil 5 deki A 1 numunesine it ITAB ölgesi kopm yüzeyi SEM görüntüsü inelendiğinde kopm yüzeyinin düzgün olmdığı, htt üyük ir prç hlinde ve girintili çıkıntılı sünek ir kopm yüzeyi görüntüsü verdiği görülmektedir. Ayrı SEM fotoğrfınd görülen koyu siyh ölgelerin oyuk olduğu düşünülmektedir. Bu d kırılmnın sünek kırılm modund ol- duğunu göstermektedir. Şekil 5 deki 1 Şekil 6. A 1 numunesinin EDAX sonuçlrı. () 1 No lu nokty it, () 2 No lu ln it. 329

4 Cemil ÇETİNKAYA, Uğur ARABACI / POLİTEKNİK DERGİSİ, CİLT 7, SAYI 4, 2004 No lu eyz küçük nokty it EDAX nlizi (Şekil 6- ) inelendiğinde % 57,096 Fe, % 42,45 Mn dn meydn geldiği görülmüştür. Aynı şekilde 2 No lu lnın EDAX nlizinde ise (Şekil 6-) u ölgedeki Fe ğırlık ornının % 96 olduğu, ikini ve üçünü sıryı d mlzemenin ileşiminde yüksek miktrd ulunn Cr (% 2,267)ve Mn (% 1,203) ldığı nlşılmıştır. Yığm kım zmnının rtmsıyl irlikte mlzemeye uygulnn ısı girdisi de rtmıştır. Şekil 7- dki n mlzeme mikroypı fotoğrfınd ferrit tnelerinin geniş ir himde düzenli, perlit kolonilerinin ise ferrit tneleri rsınd yönlenmiş olrk dğıldığı görülmektedir. Şekil 7- de ITAB mikroypı fotoğrfınd ise ferrit tnelerinin ir rd ve ir ht üzerinde yönlendiği görülmektedir. Isı girdisinin rtmsı ile Şekil 7- de mikroypı fotoğrfı görülen kynk metli tne ypısının ine, uzun ve yönlenmiş hlde olduğu, A 1 numunesine göre irz dh eşeksenel ir hle geldiği görülmektedir. 1 2 Şekil 8. A 2 Numunesine it ITAB ölgesi kopm yüzeyi SEM mikroypı fotoğrfı Şekil 8 deki A 2 numunesinin ITAB ölgesi kopm yüzeyi SEM mikroypı fotoğrfı inelendiğinde A 1 numunesine göre dh gevrek ve pürüzlü ir yüzey görüntüsü vermektedir. Ayrı Şekil 5 deki A 1 numunesinin SEM mikroypı fotoğrfı ile krşılştırıldığınd kopm yüzeyinin dh z girintili çıkıntılı olduğu, u d kırılmnın dh gevrek olduğu görüntüsü vermektedir. Şekil 8 deki 1 No lu noktnın EDAX nlizlerinde (Şekil 9-) % 97,387 ornınd Fe, % 1,392 ornınd Mn ve % 1,031 ornınd Cr dn meydn geldiği, ynı mlzemenin 2 No lu ölgesinin EDAX nlizi Şekil 9- de inelendiğinde u ölgenin % 92,865 ornınd Fe, %3,399 ornınd Si, % 1,931 ornınd Al ve % 1,061 ornınd Cr dn meydn geldiği tespit edilmiştir, Şekil 7. A2 Numunesinin mikroypı fotoğrflrı () An mlzeme, () ITAB, () Kynk ölgesi 330

5 YAKMA ALIN KAYNAĞINDA YIĞMA AKIM ZAMANININ ÇELİĞİN MEKANİK ÖZE / POLİTEKNİK DERGİSİ, CİLT 7, SAYI 4, 2004 Şekil 9. A 2 numunesine it EDAX sonuçlrı. () 1 No lu nokty it, () 3 No lu ln it Şekil 10- n mlzeme mikroypı fotoğrfı inelendiğinde düzenli ve geniş ir ln yyılmış ferrit ypının rlrınd dh z miktrd ve elli ölgelerde toplnmış perlit kolonilerinin olduğu görülmektedir. ITAB ölgesi mikroypı fotoğrfınd ise (Şekil 10-), tne ypısının küçüldüğü, ferrit ornının zldığı un krşılık perlit miktrınd rtış gözlenmiştir. A 3 numunesinde ısı girdisi rttığı için soğumnın A 1 ve A 2 numunelerine göre dh yvş olduğu, kynk metli mikroypı fotoğrfı inelendiğinde (Şekil 10-) ise ine ve uzun siküler ferrit tne ypısının irz dh zldığı un krşılık perlit kolonilerinde ise rtış olduğu gözlenmiştir. 2 1 Şekil 10. A 3 Numunesinin mikroypı fotoğrflrı () An mlzeme, () ITAB, () Kynk ölgesi Şekil 11. A 3 Numunesine it ITAB ölgesi kopm yüzeyi SEM mikroypı fotoğrfı. Şekil 10 dki A 3 numunesine it ITAB ölgesi kopm yüzeyi SEM fotoğrfını inelediğimizde yüzeydeki çıkıntılrın A 1 (Şekil 5) ve A 2 (Şekil 8) numunesinin SEM görüntülerine göre dh z olduğu görülmektedir. Burd mlzemedeki perlit miktrının rtmsın 331

6 Cemil ÇETİNKAYA, Uğur ARABACI / POLİTEKNİK DERGİSİ, CİLT 7, SAYI 4, 2004 dylı olrk dynımın, A 1 ve A 2 numunelerine Şekil 12. A 3 numunesine it EDAX sonuçlrı. () 1 No lu nokty it, () 2 No lu ln it. göre rttığı çekme sonuçlrınd d görülmüştür. Şekil 11 deki 1 No lu noktd Mn ın (51,463%), Fe in ise (48,251%) ğırlığınd, 2 no lu lnd ise Fe, Cr ve Mn ın sırsıyl 98,228%, 0,988 %, 0,608 % ğırlık ornınd olduğu Şekil 12 deki EDAX sonuçlrındn nlşılmıştır Çekme Deneyi Sonuçlrı Çekme hızı 2 mm/sn olrk sit tutuln ve Tlo 3 deki prmetrelere göre çekme deneyi işlemi uygulnn numunelerin sonuçlrı Şekil 13 de grfik hlinde verilmektedir Tlo 3. Numunelerin çekme deneyi sonuçlrı. NUMUNE ADI Mx. çekme dynımı BASINÇ (BAR) YIĞMA AKIM ZAMANI (SN) ÇEKME DAYANIMI (N/MM 2 ) A 1 3 1,6 680 A 2 3 1,8 726 A ,6 1,8 2 Yığm kım zmnı (Sn) Şekil 13. Numunelerde çekme dynımı ve yığm kım zmnı rsındki ilişki. Çekme deneyleri sonuçlrı inelendiğinde ütün numunelerde kopmnın kynk metli dışınd ITAB ölgesinde meydn geldiği görülmüştür. Dolyısıyl sonuçlr kynk metli dynımının diğer ölgelere göre dh yüksek olduğunu göstermektedir. Sonuçlr it Şekil 13 deki grfik inelendiğinde en yüksek çekme dynımının en yüksek yığm kımı uygulnn mlzemelerde olduğu görülmektedir. Yığm kım süresi 1,6 sniye oln A 1 numunesi 670 N/mm 2 de koprken,yığm kım zmnını 0,2 sniye rttırdığımızd A 2 numunesinin 690 N/mm 2 de koptuğu ve A 3 numunesindeki dynımın ise 731 N/mm 2 ye kdr çıktığı tespit edilmiştir. A 1 ve A 2 kodlu numunelerde 0,2 sniyelik rtışt 46 N/mm 2 rtış gözlenirken, A 2 ve A 3 kodlu numunelerde de ynı süre rtışınd çekme kuvvetinin 61 N/mm 2 rttığı, dolyısıyl süre rtışı ynı olmsın rğmen ısı girdisindeki rtış ğlı olrk çekme kuvvetinde %50 ye vrn ir rtış gözlenmiştir. Ayrı numunelere uygulnn yığm kım zmnının rtmsı hem kynk ölgesini genişletmiş hem de tnelerin dğılımını homojen hle getirmiştir. Bu gelişmelere ğlı olrk plstik şekil değişiminin meydn geldiği ln irz dh drlmıştır. Dolyısıyl pekleşmenin meydn geldiği u dr lnın kopm dynımı rttırdığı düşünülmektedir. 332

7 YAKMA ALIN KAYNAĞINDA YIĞMA AKIM ZAMANININ ÇELİĞİN MEKANİK ÖZE / POLİTEKNİK DERGİSİ, CİLT 7, SAYI 4, SONUÇLAR 4. Sprow, D. L., Flsh-utt welding- new nd future pipeline pplition, Proeeding of pipeline tehnokogj Conferene, Östend, Belgium: (1990). 16MnCr5 çeliğine verilen prmetreler doğrultusund ykm lın kynk uygulmsı sonund elde edilen genel sonuçlr şğıd sırlnmktdır; 1- Tüm numunelerde en yüksek sertlik değeri kynk ölgelerinde elde edilmiştir 2- Yığm kım zmnının rtmsı çekme dynımlrının rtmsın neden olmuştur. 3- Çekme deneylerine ti tutuln numunelerin tmmınd kopm, kynk ölgesi dışınd, ITAB ölgesinde meydn gelmiştir. 5. Nk, N., Resistne nd solid-stte welding nd joining proesses, Welding hndook, AWS, Mimi, 58-76, (1980). 6. Westgte S.A.,Dunkerton, S.B., Frition nd flsh welding-mehnil properties reviewed, The Welding Instute Reserh Bulletin, (Fe-1985). 7. Kuhuk, S., Experine of flsh- utt welding pplition in pipeline onstrution in the USSR, Proeeding of pipeline tehnology Conferene, Östend, Belgium, (1990). 5. KAYNAKLAR 8. Yükler, A. İrfn., Kynk Metli Kitı. Erdini Bsımevi, İstnul, (1979). 1. Tülentçi, K- Yılmz, M. Ykm Alın Kynğı. Kynk Dünysı. Birsen Bsımevi, İstnul, 14-25, (1990). 9. Yılmz M., Krgöz Ş., Ktı hl kynğınd Mikro nliz uygulmsı, XI.Ulusl Elektron Mikroskopisi Sempozyumu, Edirne, (1993). 2. Anık, S.. Kynk Tekniği El Kitı., Yöntemler ve Donnımlr, Cilt 1, Birsen Bsımevi, İstnul, 40-50, (1983). 10. Civelekoğlu, F., Yükek hız çeliği (S-6-5-2) ile lşımsız 3. Yılmz, M. Kluç, E. Tülentçi, K. C45 kronlu çelik ile HSS yüksek hız çeliğinin ykm lın kynğınd Kynk ölgesinin inelenmesi. Siene Tehnolofgy weld join, (1993). kron çeliğpi (Ck60) çuuklrının ykm lın kynğı ile irleştirilmesinde zı kynk prmetrelerinin ve Kynk ölgesinin etüdü, Doçentlik Tezi, İTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, İstnul (1971). 333