SÜRTÜNME KAYNAĞIYLA BİRLEŞTİRİLMİŞ AISI 1040/DUPLEX PASLANMAZ ÇELİK ÇİFTİNDE SÜRTÜNME SÜRESİNİN MİKROYAPI VE MEKANİK ÖZELLİKLERİNE ETKİSİ



Benzer belgeler
19 (4), , (4), , 2007

Nida Katı Sermin Ozan Fırat University, Elazığ-Turkey

PLC kontrollü sürekli tahrikli sürtünme kaynak makinesinin tasarım ve imalatı

İhsan Kırık Accepted: July ISSN : alihsankirik@gmail.com Elazig-Turkey

KPTA Yöntemi ile Birleştirilen AISI 430/AISI 1040 Kaynaklı Bağlantılarda Enerji Girdisinin Mekanik Özellikler Üzerine Etkisi

Sürtünme Kaynaklı Bakır ve AISI 1040 Çeliğinin Mekanik ve Mikroyapı Özelliklerinin İncelenmesi

TERMOPLASTİK POLİMERLERİN SÜRTÜNME KARIŞTIRMA NOKTA KAYNAĞINA BAKALİT ARA TABAKA TOZUNUN ETKİSİ

SÜRTÜNME KARIŞTIRMA KAYNAĞI İLE BİRLEŞTİRİLMİŞ ALÜMİNYUM ALAŞIMLARININ MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN İSTATİSTİKSEL OLARAK İNCELENMESİ

Paslanmaz Çeliklerin. kaynak edilmesi. Özlem Karaman Metalurji ve Malzeme Mühendisi Kaynak Mühendisi

3. MALZEME PROFİLLERİ (MATERİALS PROFİLES) 3.1. METAL VE ALAŞIMLAR. Karbon çelikleri (carbon steels)

Çift Fazlı Paslanmaz Çeliklerde Yaşlandırma Koşullarının Mikroyapı Özellikleri Üzerindeki Etkisinin İncelenmesi

FARKLI MALZEMELERİN KAYNAĞININ DENEYSEL VE TEORİK İNCELENMESİ

İleri Teknoloji Bilimleri Dergisi Journal of Advanced Technology Sciences ISSN:

Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi

ARK KAYNAK YÖNTEMİ İLE BİRLEŞTİRİLEN OSTENİTİK PASLANMAZ ÇELİK İLE DÜŞÜK KARBONLU ÇELİĞİN MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

FARKLI ÇELİKLERE UYGULANAN DEĞİŞEN ISITMA HIZLARININ MEKANİK ÖZELLİKLERE ETKİSİNİN İNCELENMESİ

DEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ FEN ve MÜHENDİSLİK DERGİSİ Cilt: 6 Sayı: 2 s Mayıs 2004

Yüksek Mukavemetli Düşük Alaşımlı Çeliklerin Kaynağı. Özlem Karaman Metalurji ve Malzeme Mühendisi Kaynak Mühendisi

Geleneksel Malzemelerdeki Gelişmeler

KIRIK YÜZEYLERİN İNCELENMESİ

Sondaj Boru Çeliğinin Sürtünme Kaynak Kabiliyeti

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

Isıl işlem, katı haldeki metal ve alaşımlarına belirli özellikler kazandırmak amacıyla bir veya daha çok sayıda, yerine göre birbiri peşine uygulanan

DUBLEKS PASLANMAZ ÇELİKLERDE OLUŞAN YÜKSEK SICAKLIK FAZLARINA GENEL BİR BAKIŞ

T.C. TRAKYA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ AŞIRI PLASTİK DEFORMASYON METOTLARININ ALÜMİNYUM ALAŞIMLARININ MEKANİK ÖZELLİKLERİNE ETKİSİ

ÜÇ FARKLI ÇELİĞE KATI BORLAMA İŞLEMİ YAPILMASININ İÇ YAPI VE SERTLİK ÜZERİNE ETKİSİNİN İNCELENMESİ ÖZET ABSTRACT

AISI 430/AISI 1030 Çelik Çiftinin Manuel (MIG) ve Sinerjik Kontrollü Darbeli (MIG-P) Kaynağının Mikroyapı ve Sertlik Üzerine Etkisi

ELKTRİK AMAÇLI ALUMİNYUM KULLANIMI

DÜŞÜK KARBONLU ÇELİKLERDE ELEKTRİK ARK VE MAG KAYNAK YÖNTEMLERİNİN MEKANİK ÖZELLİKLERE ETKİSİNİN İNCELENMESİ

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

İlker EKER a ve İbrahim SEVİM b, * Geliş Tarihi/Received: , Kabul Tarihi/Accepted:

FARKLI METALLERİN KAYNAĞINDA GERİLME YIĞILMALARININ İNCELENMESİ

CALLİSTER FAZ DÖNÜŞÜMLERİ

JOMINY DENEYİ MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

THE PRODUCTION OF AA5049 ALLOY SHEETS BY TWIN ROLL CASTING

Selçuk Üniversitesi ISSN 1302/6178 Journal of Technical-Online

Kaynak yöntemleri ile birleştirilen bir malzemenin kaynak bölgesinin mikroyapısı incelendiğinde iki ana bölgenin var olduğu görülecektir:

MMT209 Çeliklerde Malzeme Bilimi ve Son Gelişmeler 11 Yüksek sıcaklığa dayanıklı çelikler. Yrd. Doç. Dr. Ersoy Erişir Güz Yarıyılı

BA KENT ÜNİVERSİTESİ. Malzemeler genel olarak 4 ana sınıfa ayrılabilirler: 1. Metaller, 2. Seramikler, 3. Polimerler 4. Kompozitler.

POLİETİLEN LEVHALARIN SÜRTÜNME KARIŞTIRMA NOKTA KAYNAĞI İLE BİRLEŞEBİLİRLİĞİNE KARIŞTIRICI TAKIM DÖNME YÖNÜ VE KARIŞTIRMA SÜRESİNİN ETKİSİ

KATI HAL KAYNAĞI İLE BİRLEŞTİRİLEN AISI 3343 S 600 AISI 4140 ÇELİKLERİNİN KAYNAK KABİLİYETİNİN ARAŞTIRILMASI

Faz dönüşümünün gelişmesi, çekirdeklenme ve büyüme olarak adlandırılan iki farklı safhada meydana gelir.

MMT209 Çeliklerde Malzeme Bilimi ve Son Gelişmeler 10 Yüksek mukavemetli yapı çelikleri. Yrd. Doç. Dr. Ersoy Erişir Güz Yarıyılı

TAHRİBATLI MALZEME MUAYENESİ DENEYİ

PLAZMA TRANSFER ARK YÖNTEMİYLE FeCr/FeCr+C TOZUNUN DÜŞÜK KARBONLU ÇELİK YÜZEYİNE ALAŞIMLANMASI. Serkan ÖZEL, Bülent KURT, İlyas SOMUNKIRAN

İki Farklı Çeliğin Kaynağındaki Uyumsuzluğun İncelenmesi

Zırh Çeliklerinde Kaynak Ağzı Tasarımının Metalurjik ve Mekanik Özelliklere Etkisinin Araştırılması

LABORATUVAR TİPİ BASINÇLI HAVA BESLEMELI SÜRTÜNME KAYNAK TESİSATI GELİŞTİRİLMESİ ÜZERİNE BİR ÇALIŞMA

DENEYİN ADI: Çeliklerin Isıl İşlemi. AMACI: Çeliklerde ısıl işlem yoluyla mikroyapı ve mekanik özelliklerin değişiminin öğretilmesi.


TOKLUK VE KIRILMA. Doç.Dr.Salim ŞAHĠN

MALZEMELERİN MUKAVEMETİNİ ARTIRICI İŞLEMLER

Sürünme ; Yüksek sıcaklıklara dayanıklı malzemelerde görülen hasar dır. Yük veya gerilme altında zamanla meydana gelen plastik deformasyona sürünme

SÜRTÜNME KARIŞTIRMA VE ELEKTRİK ARK KAYNAK TEKNİKLERİ İLE BİRLEŞTİRİLEN CuZn30 LEVHALARIN MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI

İNTERMETALİK MALZEMELER. Doç. Dr. Özkan ÖZDEMİR (DERS NOTLARI-4)

Kobalt Esaslı Elektrotlarla Kaplanan Malzemelerin İç Yapı ve Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi

DENEYİN ADI: Jominy uçtan su verme ile sertleşebilirlik. AMACI: Çeliklerin sertleşme kabiliyetinin belirlenmesi.

AISI 304 VE AISI 430 PASLANMAZ ÇELİKLERİN TIG, MIG VE ÖRTÜLÜ ELEKTROD ARK KAYNAĞIYLA BİRLEŞTİRİLEBİLİRLİĞİNİN ARAŞTIRILMASI

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

Emre Yalçın (Odöksan ELBA) 7.Oturum: Süreçler ve Kontrol 7th Session: Process and Control

ÇÖKELME SERTLEŞTİRMESİ

Kaynaklanmış Farklı Çeliklerin Yorulma ve Kırılma Analizlerinin Sonlu Elemanlar Yöntemi ile Gerçekleştirilmesi

SÜRTÜNME KARIŞTIRMA KAYNAK YÖNTEMİ İLE BİRLEŞTİRİLEN AA6061/AA7075 ÇİFTİNDE KARIŞTIRICI UÇ OMUZ GENİŞLİĞİNİN MEKANİK ÖZELLİKLER ÜZERİNE ETKİSİ

YÜKSEK MUKAVEMETLİ ÇELİKLERİN ÜRETİMİ VE SINIFLANDIRILMASI Dr. Caner BATIGÜN

MMT440 Çeliklerin Isıl İşlemi 2 Sertleştirme Isıl İşlemi ve Sertleşebilirlik

MMT310 Malzemelerin Mekanik Davranışı 1 Deformasyon ve kırılma mekanizmalarına giriş

ERDEMİR 3237 MALZEMESİNİN KAYNAK YÖNTEMLERİNE VE SICAKLIĞA BAĞLI KIRILMA DAVRANIŞININ BELİRLENMESİ

SÜPER ALAŞIMLAR Prof.Dr.Ayşegül AKDOĞAN EKER Prof.Dr.Ayşegül AKDOĞAN EKER

ALÜMİNYUM T6 ISIL İŞLEMİ İÇİN GELİŞTİRİLEN SEPET TASARIMI İLE ZAMAN VE ENERJİ TASARRUFU SAĞLANMASI

Anahtar kelimeler: Sürtünme karıştırma kaynağı, AA7075-T651, Alüminyum alaşımları, Mekanik özellikleri

Ark Kaynağı ile Kaynatılan Ferritik Küresel Grafitli Dökme Demirlere Öntav Sıcaklığının Mikroyapı ve Mekanik Özelliklere Etkisi

CERRAHİ İĞNE ALAŞIMLARI. Microbiologist KADİR GÜRBÜZ

KARABÜK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ/İMALAT MÜHENDİSLİĞİ (DR)

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

BASMA DENEYİ MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ. 1. Basma Deneyinin Amacı

AISI 430 Çelik Çiftinin Manuel (GMAW) Ve Sinerjik Kontrollü (GMAW-P) Kaynağında Isı Girdisinin Mikroyapı Üzerindeki Etkisi

AISI 430/AISI 1040 Çelik Çiftinin Keyhole Plazma Ark Kaynağıyla Birleştirilmesi ve Mikroyapı Karakteristiğinin İncelenmesi

NOKTA DİRENÇ KAYNAK SÜRESİNİN IF 7114 ÇELİĞİ BİRLEŞTİRMELERİNİN MEKANİK ÖZELLİKLERİNE ETKİSİ

MMT407 Plastik Şekillendirme Yöntemleri

MIG-MAG KAYNAK METODUNDA KULLANILAN KAYNAK ELEKTROTLARI VE ELEKTROT SEÇİMİ

MALZEME BİLGİSİ DERS 8 DR. FATİH AY. fatihay@fatihay.net

SKK YÖNTEMİYLE BİRLEŞTİRİLEN ALÜMİNYUM ALAŞIMLARINDA İŞLEM PARAMETRELERİNİN MİKROYAPI VE MEKANİK ÖZELLİKLER ÜZERİNDEKİ ETKİSİ

Borlama İşleminde Kullanılan Bor Tozu Tane Boyutunun Kaplama Tabakası Üzerine Etkisi

ÇELİKLERİN VE DÖKME DEMİRLERİN MİKROYAPILARI

Ahmet Durgutlu Accepted: March ISSN : ykaya@karabuk.edu.tr Karabuk-Turkey

AA 5754 Alüminyum Alaşımının Robot (MIG) Kaynağı ile Birleştirilmesi ve Mikroyapısının İncelenmesi

Prof. Dr. HÜSEYİN UZUN KAYNAK KABİLİYETİ

PLASTİK ŞEKİLLENDİRME YÖNTEMLERİ

ÖZGEÇMİŞ VE ESERLER LİSTESİ

1. Giriş 2. Yayınma Mekanizmaları 3. Kararlı Karasız Yayınma 4. Yayınmayı etkileyen faktörler 5. Yarı iletkenlerde yayınma 6. Diğer yayınma yolları

Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi Pamukkale University Journal of Engineering Sciences

SAVUNMA SANAYİNDE KULLANILAN PASLANMAZ ÇELİKLERİN İŞLENEBİLİRLİKERİNİN İNCELENMESİ

TEKNOLOJĐK ARAŞTIRMALAR

Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi. Basınç Destekli Hacim Yanma Sentezi Yöntemi ile Elde Edilen FeAl ve TiAl Kaplamalar

İÇİNDEKİLER

ÇELİK YAPILAR (2+1) Yrd. Doç. Dr. Ali SARIBIYIK

Doç.Dr.Salim ŞAHİN SÜRÜNME

Faz dönüşümleri: mikroyapı oluşumu, faz dönüşüm kinetiği


Transkript:

SAÜ. Fen Bilimleri Dergisi, 16. Cilt, 2. Sayı, s. 69-75, 2012 13.01.2012 İlk Gönderim 15.02.2012 Kabul Edildi Sürtünme Kaynağıyla Birleştirilmiş AISI 1040/DUPLEX Paslanmaz Çelik Çiftinde Sürtünme Süresinin Mikroyapı ve Mekanik Özelliklerine Etkisi İ. KIRIK SÜRTÜNME KAYNAĞIYLA BİRLEŞTİRİLMİŞ AISI 1040/DUPLEX PASLANMAZ ÇELİK ÇİFTİNDE SÜRTÜNME SÜRESİNİN MİKROYAPI VE MEKANİK ÖZELLİKLERİNE ETKİSİ İhsan KIRIK, *1 Niyazi ÖZDEMİR 2 *1 Bitlis Eren Universitesi, Mühendislik Mimarlik Fakültesi, Makine Mühendisligi Bölümü,13000,BİTLİS 2 Fırat Üniversitesi, Teknoloji Fakültesi, Metalurji Ve Malzeme Mühendisliği Bölümü, ELAZIĞ E mail: alihsankirik@gmail.com ÖZET Bu çalışmada, AISI 1040/AISI 2205 çelik çifti sürtünme kaynak yöntemi ile birleştirilerek, sürtünme süresinin birleşme bölgesinde oluşan mikroyapı ve mekanik özellikler üzerine olan etkisi deneysel olarak araştırılmıştır. Sürtünme kaynakları tarafımızdan imal edilen PLC kontrollü sürekli tahrikli sürtünme kaynak makinesinde yapılmıştır. Kaynaklı bağlantılar, devir sayısı 1700 dev/dak, sürtünme basıncı 30 MPa, yığma basıncı 60 MPa, yığma süresi 4 sn ve 3, 5, 7, 9, ve 11 sn lik sürtünme süreleri seçilerek gerçekleştirilmiştir. Kaynak sonrası birleşme ara yüzeyinde meydana gelen yapısal değişiklikler SEM ve EDS analizleri yapılarak belirlenmiştir. Ayrıca, kaynaklı bağlantıların mekanik davranışlarını belirlemek için mikrosertlik ve çekme testi uygulanmıştır. Mikroyapı ve mekanik test sonuçlarından, sürtünme süresinin bağlantı mukavemeti üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğu gözlenmiştir. En yüksek çekme dayanımı, 1700 dev/dak devir sayısı ve 3 sn lik sürtünme süresi kullanılarak gerçekleştirilen kaynaklı bağlantıda gerçekleştirildi. Anahtar Kelimeler: Sürtünme kaynağı, AISI 1040 çelik, Dublex paslanmaz çelik, Sürtünme Süresi EFFECT OF FRICTION TIME ON THE MICROSTRUCTURE AND MECHANIC PROPERTIES OF FRICTION WELDED AISI 1040/DUPLEX STAINLESS STEEL ABSTRACT In this study, the effect on the characteristic microstructure and mechanic properties of friction time on the couple steels AISI 1040/AISI 2205 stainless steel joining with friction welding method was experimentally investigated. Friction welding experiment were carried out in privately prepared PLC controlled continuous friction welding machine by us. Joints were carried out under 1700 rpm rotation speed, with 30MPa process friction pressure, 60MPa forging pressure, 4 second forging pressure and under 3, 5, 7, 9 and 11 second friction time, respectively. After friction welding, the bonding interface microstructures of the specimens were examined by SEM microscopy and EDS analysis. After weld microhardness and tensile strength of specimens were carried out. The result of applied tests and observations pointed out that the properties of microstructure were changed with friction time increased. The excellent tensile strength of joint observed on 1700 rpm rotation speed and 3 second friction time sample. Keywords: Friction Welding, AISI 1040, Duplex Stainless Steel, Friction Time 69

1.GİRİŞ Kaynak teknolojisindeki gelişmelerle birlikte ergitme kaynak yöntemleri ile birleştirilmesi oldukça güç ve problemli olan; farklı kimyasal bileşimdeki malzemeler, katı hal kaynak teknikleri ile sorunsuz bir şekilde kaynaklanabilmektedir. Bu yöntemler içerisinde en yaygın kullanım alanına sahip yöntem sürtünme kaynak yöntemidir. Sürtünme ısısı ile gerçekleştirilen bu yöntem, gelişen teknoloji ile birlikte dünyada birçok ülkede endüstride geniş olarak uygulama alanı bulmuş, ticari bir üretim yöntemi olarak yerini almıştır. Kaynak teknolojisinde; farklı bileşim ve farklı kristal yapıdaki malzemelerin birleştirilmesi zordur. Kaynak sonrası oluşan iç gerilmeler, cüruf, gözenekler, gevrek intermetalik fazlar, kaynağın kalitesini etkileyen unsurlardır. Sürtünme kaynağında malzemelerin ergime sıcaklığına ulaşmadan birleşmeleri sayesinde bahsedilen olumsuz unsurlar en az seviyelere inmektedir. Sürtünme kaynağı; biri sabit diğeri dönel harekete sahip iki parçanın ara yüzeylerinde oluşturulan sürtünme yolu ile mekanik enerjinin ısı enerjisine dönüştürülmesi sonucunda ortaya çıkan ısıdan yararlanılarak eksenel basınç altında ara yüzeyde plastik deformasyon oluşturularak yapılan bir katı hal kaynak yöntemidir [1-4]. Sürtünme kaynağında, sürtünme süresi boyunca sürtünen yüzeyler eksenel basınç altındadır. Isıtma veya sürtünme fazı olarak adlandırılan bu süreç, birleşme bölgesinde plastik deformasyon sıcaklığına ulaşıncaya kadar devam eder. Bu sıcaklıkta dönme hareketi ani frenleme ile durdurulur ve eksenel basınç yaklaşık iki kat arttırılarak yığma oluşturulur. Normal şartlar altında ara yüzey ergimez. Çünkü meydana gelen sıcaklık, malzemelerin ergime sıcaklığından daha düşüktür. Bu kaynak tekniğinde ilave metal ve koruyucu gaza gerek yoktur. Özellikle simetrik olarak dönebilen hacimli parçaların birleştirilmesinde kullanılan bir katı hal kaynak yöntemi olup avantajları; yüksek malzeme tasarrufu, düşük üretim zamanı ve farklı metalik malzemelerin kaynağının mümkün olmasıdır [5-9]. Duplex paslanmaz çelikler yüksek oranda krom (%18-28 Cr) ve (%4,5-8 Ni) oranında nikel içeren çeliklerdir. Yapının ferrit ve ostenit fazlarından oluşması nedeniyle bu çelikler, duplex olarak adlandırılır. Bunlar; optimum özelliklerini, yapılarındaki fazlarının birbirlerine eşit miktarda bulunduklarında sergilerler. Duplex paslanmaz çeliklerin alaşım katkıları, hem ostenit hem de ferrit oluşturuculardır. Duplex paslanmaz çeliklerde kullanılan ana alaşım elementleri içerisinde Cr ve Mo ferrit oluşturucu, Ni, C, N ve Cu ostenit oluşturucudur. Ostenit ve ferrit oluşturucu alaşım elementlerinin dengesi, malzeme mikroyapısını oluşturmaktadır. Duplex paslanmaz çeliklerin sahip olduğu yüksek alaşım içeriği ve ferritik bir matris gevrekleşmeye karşı hassasiyeti ve mekanik özellik kaybını özellikle de tokluğu düzeltir. Bu çelikler; özellikle yağ, gaz, petrokimya ve kâğıt endüstrisi gibi uygulama alanlarında kullanılmaktadır. Uygun kaynak yöntemleri ve dolgu metalleri kullanıldığında ostenitik, ferritik ve çökelme sertleşmeli paslanmaz çelikler, karbonlu çelikler ve düşük alaşımlı çelikleri de içine alan kaynak edilebilir çeliklerle başarılı bir şekilde birleştirilebilirler[10]. Yapılan araştırmalar incelendiğinde farklı bileşime sahip orta karbonlu çelikler ile duplex paslanmaz çeliklerin sürtünme kaynak tekniği ile birleştirilmeleri hakkında ki çalışmalar yok denecek kadar azdır. Bu sebeple birleştirme teknikleri içinde farklı metallerin birleştirilmesinde en avantajlı ve kısa sürede yapılabilen katı hal yöntemlerinden sürtünme kaynak yöntemi kullanılmıştır. Bu çalışmada, AISI 1040 çeliği ile duplex paslanmaz çelik çiftinin sürtünme kaynak yöntemi ile birleştirilmesi ve sürtünme süresinin ara yüzeydeki mikroyapı ve mekanik özelikleri üzerine olan etkileri araştırılmıştır. 2. MATERYAL VE METOT Deney çalışmalarında, 12 mm çapında ticari olarak temin edilen standart AISI 1040 ile AISI 2205 çelik çifti kullanıldı. Bu çeliklere ait kimyasal kompozisyon Tablo 1 de verilmiştir. Kaynak işleminden önce, çubuk halinde temin edilen deney numuneleri, sürtünme kaynak makinasının özellikleri dikkate alınarak 12 mm çapında ve 70 mm uzunlukta torna tezgâhında işlenerek hazırlandı. Kaynak işlemleri, Şekil 1 de resmi verilen sürekli tahrikli sürtünme kaynak makinesinde Tablo 2 de ki kaynak parametreleri kullanılarak gerçekleştirildi. Şekil 1. Sürekli Tahrikli Sürtünme Kaynak Makinası 70

Tablo 1. Deney Çalışmalarında Kullanılan Malzemelerin Kimyasal Analizleri Alaşım Elementi(% Ağırlık) Malzeme %C %Mn P % S % %Cr %Mo %Ni %Fe AISI 1040 0.37-0.44 0.60-0.90 0.040 0.050 - - - Kalan AISI 2025 0.01-0.03 1.68-2.00 0.026 0.001 21-23 1.3320 3.374 Kalan Numune no Sürtünme süresi(sn) Tablo 2. Kaynak Parametreleri Devir sayısı(dev/dak) Sürtünme basıncı(mpa) Yığma basıncı(mpa) Yığma süresi(sn) S1 3 1700 30 60 4 S2 5 1700 30 60 4 S3 7 1700 30 60 4 S4 9 1700 30 60 4 S5 11 1700 30 60 4 Kaynak sonrası, numunelerin birleşme bölgesinde meydana gelen yapısal değişimi belirlemek amacıyla; numuneler birleşme hattına dik doğrultuda kesilerek, yüzeyleri 80-1200 zımpara ile zımparalandıktan sonra 3 µm lik elmas pasta ile parlatıldı. AISI 1040 için %98 alkol + %2 NHO 3 ile 3-5 saniye süre ve duplex için %50 HNO 3 ve %50 saf su kullanılarak elektrolik dağlandı. Kaynaklı bağlantıların birleşme bölgesinde oluşan yapısal değişim SEM ve EDS analizleri yapılarak belirlendi. Mikrosertlik ölçümleri, LEICA MHF-10 marka test cihazında Hv sertlik skalası ile 100 gr lık yük altında 0,5 mm aralıklarla gerçekleştirilecektir. Kaynaklı numunelerin bağlantı mukavemetini belirlemek için, TS EN ISO 6892-1 standardına uygun olarak Şekil 2 de verilen ölçülerde çekme numuneleri hazırlanarak 50000 N yük kapasitesine sahip SHİMADSU marka çekme cihazında, 1mm/dak. çekme hızı kullanılarak çekme deneyleri gerçekleştirildi. 10 mm olarak tespit edilmiştir. Boyca kısalma en çok duplex paslanmaz çelik tarafında meydana gelmiştir. Paslanmaz çeliklerin oda sıcaklığında ısı iletim katsayıları sade karbonlu çeliklere göre %60 daha düşüktür. Bu nedenle, sürtünme kaynağı esnasında birim zamanda arayüzeyde ulaşılan sıcaklık derecesi duplex paslanmaz çelik tarafında artış kaydedilmiştir. Şekil 3. Sürtünme kaynağı ile birleştirilmiş numuneler Şekil 2. Çekme Numune ölçüleri 3. DENEY SONUÇLARI VE TARTIŞMA 3.1. Sürtünme Kaynaklı Bağlantıların Mikroyapı İncelemeleri Sürtünme kaynağı ile birleştirilen S1, S2, S3, S4 ve S5 no lu numunelere ait makro görüntüleri Şekil 3 te verilmiştir. Fotoğraftan açıkça görüldüğü gibi, artan sürtünme süresine bağlı olarak dışarı taşan malzeme miktarında artış gözlenmektedir. Kaynak sonrası yapılan boyca kısalma ölçümleri neticesinde, en büyük kısalma S5 nolu numunede Bu sıcaklık farkı, duplex paslanmaz çelik tarafında malzemenin viskoz hale gelme derecesini artırarak, birim zamanda daha fazla malzemenin dışarı taşmasına sebep olmaktadır. Ayrıca, bu kaynaklı bağlantılara ait makro fotoğraflar incelendiğinde, artan sürtünme süresine bağlı olarak ısıdan etkilen bölgenin genişliğinde artış görülmektedir. Bu değişim AISI 1040 tarafında net olarak görülmektedir. Farklı sürtünme süresi kullanılarak sürtünme kaynağı ile birleştirilmiş S1, S3 ve S5 nolu kaynaklı bağlantıların birleşme yüzeyi üzerinde alınan SEM fotoğrafları Şekil 4 te sırasıyla verilmiştir. Bu kaynaklı bağlantılara ait SEM 71

fotoğrafları incelendiğinde, birleşme yüzeyinde kalıntı, boşluk ve bağlantısız bölgelerin olmadığı görülmektedir. Kaynak sonrası birleşeme bölgesi üzerinde yapılan analiz sonuçlarından, literatüre uygun dört farklı bölgenin varlığı görülmektedir. Bunlar; aşırı deformasyona uğramış bölge (ADB) birleşme çizgisinde, deformasyona uğramış bölge (DB), kısmen deformasyona uğramış bölge (KDUB) ve esas metal (EM) olarak belirtmişlerdir [11]. Şekil 4. S1,S3 ve S5 Numunelerinin Birleşme Bölgelerinden Alınan SEM Görüntüleri Sürtünme kaynağı ile birleştirilen kaynaklı bağlantıların birleşme bölgesinde meydana gelen en belirgin değişim ADB ve DB bölgelerinde görülmektedir. Sürtünme süresinin bu bölgelerde meydana gelen yapısal değişim üzerine önemli etkisi olduğu açıktır. Bilindiği üzere, arayüzeyin sürtünme etkisi altında kalma süresine bağlı olarak birim zamanda ulaşılan sıcaklık derecesi artmaktadır. Arayüzeydeki sıcaklık artışı, ekstrüzyon derecesini artıracağı ve bunun sonucu olarak birleşme bölgesinde şiddetli termo-deformasyon sonucu tane küçülmenin etkin olduğu bir yapının ortaya çıkmasına yol açar. Bu durum bilhassa, yüksek sürtünme süreleri kullanılarak yapılan kaynaklı bağlantılarda daha belirgin olarak ortaya çıkmaktadır. S1, S3 ve S5 kaynaklı bağlantıların birleşme arayüzeyi üzerinde alınan SEM fotoğraflarından, artan sürtünme süresine bağlı olarak ADB bölgesindeki değişim açıkça görülmektedir (Bkz. Şekil 4). 3.2. Sürtünme Kaynaklı Bağlantıların Mikrosertlik İncelemeleri Farklı sürtünme süreleri kullanılarak yapılan kaynaklı bağlantıların birleşme merkezinden ana metale doğru 0,5 mm aralıklarla yapılan mikrosertlik ölçüm sonuçları Şekil 5 te verilmiştir. 72

Şekil 5. Mikrosertlik Eğrileri Kaynaklı bağlantıların sertlik dağılım eğrilerine bakıldığında, bütün numunelerde sertliğin arakesitte (ADB bölgesi) en yüksek olduğu görülmektedir. Birleşme bölgesinden her iki tarafa doğru gidildikçe sertliğin düştüğü, deforme olmayan bölgede malzemelerin orijinal sertliğine ulaştığı görülmektedir. Elde edilen sertlik eğrileri kendi aralarında kıyaslandığında; en yüksek sertlik 11 sn sürtünme süresi kullanılarak birleştirilen S5 kaynaklı bağlantıda 360 Hv olarak kaydedilmiştir. Bu değişim, sürtünme süresinin artmasıyla ADB de ulaşılan sıcaklık derecesi artıracağı ve bunun sonucu olarak sürtünme basıncının şiddetli deformasyon etkisi sonucu ortaya çıkan deformasyon sertleşmesi ve tanelerde küçülmeye bağlı olarak ortaya çıktığı düşünülmektedir. Ayrıca, artan sürtünme süresine bağlı olarak arayüzeyde ulaşılan sıcaklık derecesi artacaktır. Daha önceden yapmış olduğumuz çalışmalarda, demirli malzemelerin sürtünme kaynağı ile birleştirilmesinde arayüzeyde ulaşılan sıcaklık derecesinin A3 sıcaklığın üzerinde olduğu belirtilmiştir. Bu sıcaklık derecesinde östenite dönüşmüş olan AISI 1040 tarafında ani soğuma sonrası martenzitik dönüşüm kaçınılmazdır. Kaynaklı bağlantıların birleşme arayüzeyinde ulaşılan bu sertlik artışı, AISI 1040 tarafında martenzitik dönüşüm, AISI 2205 tarafında ise dövme sertleşmesi ve kısmen de olsa krom karbür çökelmesi sonucu ortaya çıktığı düşünülmektedir. S1 numunesinin birleşme bölgesinden ana metale doğru beş farklı noktadan alınan EDS analizleri Şekil 6 da verilmiştir. EDS analiz sonuçlarından, AISI 1040 çeliği tarafında birleşme bölgesine yaklaşık 20 µm mesafede Cr un difüzyona uğradığı gözlemlendi. Mn ise daha az difüze olduğu tespit edildi (Tablo 3). Cr ve Fe oranlarının bölgelere göre dağılımlarına bakıldığında Cr oranın AISI 1040 tarafına doğru gidildikçe hızla düştüğü Fe oranının ise tam aksine arttığı gözlemlenmiştir. Sonuçlardan, bağlanma şeklinin hem mekanik kilitlenme ve az da olsa difüzyon şeklinde olduğu görülmektedir. Ayrıca, bu elementlerin konsantrasyonlarında ki artma ve azalma; sertlikteki değişimin temel kaynağını oluşturduğu düşünülmektedir. Tablo 3. S1 Numunesinin Birleşme Bölgesindeki EDS Analiz Sonuçları Alaşım Elementleri(% Miktar) EDS Noktası Mn Cr Si Fe 1 5.13 21.79 0.46 58.73 2 5.68 20.92 0.86 61.16 3 5.96 5.85 0.59 79.02 4 5.78 0.77 0.44 87.38 5 5.52 0.50 0.45 86.88 73

Şekil 6. S1 Numunesinin Birleşme Bölgesinden Alınan EDS Analizleri 3.3. Sürtünme Kaynaklı Bağlantıların Mekanik Özellikleri Çekme deneyi sonrası numunelerin makro fotoğrafları Şekil 7 de ve gerilme-uzama grafiği Şekil 8 de verilmiştir. Şekil 8. Sürtünme Kaynaklı Bağlantıların Çekme Dayanımları Şekil 7. Çekme Numunelerinin Makro Görüntüsü Çekme deneyi sonuçlarına göre, en yüksek çekme mukavemeti S1 no lu numunede 698 MPa ve en düşük çekme mukavemeti ise S5 no lu numunede 373 MPa olarak elde edilmiştir. Çekme testi sonrası yapılan incelemede, S1 74

ve S2 kaynaklı bağlantılar birleşme bölgesinin dışında AISI 1040 tarafında boyun vererek sünek bir kırılma davranışı sergilerken, S3, S4 ve S5 no lu kaynaklı bağlantılar AISI 1040 tarafında ITAB bölgesinde boyun vermeksizin kırıldıkları görülmektedir. Ayrıca, kırılmanın ITAB bölgesinde ortaya çıktığı S3, S4 ve S5 no lu numunelerde gevrek kırılma, S1 ve S2 no lu numunelerde ise sünek kırılma gözlenmiştir. Artan sürtünme süresine bağlı olarak kaynaklı bağlantıların çekme gerilmesinde doğrusal bir düşüş gözlendi. Yüksek sürtünme süreleri kullanılarak birleştirilen kaynaklı bağlantılarda (S3, S4 ve S5), yüksek ısı girdisi arayüzey sıcaklığının A3 sıcaklığı üzerine çıkması sonucu AISI 1040 tarafında östenite dönüşen yapının yüksek soğuma nedenli martenzite dönüşümü ile birlikte gevrek kırılma davranışı gözlenmiştir. Ayrıca, sürtünme süresinin hem termo-mekanik etki hem de yapısal değişim üzerine önemli bir etkiye sahip olduğu belirlenmiştir. 4. SONUÇLAR AISI 1040/AISI 2205 duplex paslanmaz çelik çiftinin sürekli tahrikli sürtünme kaynak yöntemi ile yapılan birleştirme işleminde birleşme ara yüzeyinde ve ısıdan etkilenen diğer bölgelerde, artan sürtünme süresine bağlı olarak meydana gelen mikro yapı ve mekanik özelliklerindeki değişimleri üzerine yapılan bu çalışmadan aşağıdaki sonuçlar elde edildi. 1. Bu çalışmada, AISI 1040 çeliği ile AISI 2205 duplex paslanmaz çelik çifti beş farklı sürtünme süresi kullanılarak sürtünme kaynak yöntemi ile başarılı bir şekilde birleştirilmiş olup birleşme arayüzeyinde kalıntı, boşluk ve bağlantısız bölgelerin olmadığı görülmüştür. 2. Kaynaklı bağlantıların birleşme arayüzeyi üzerinde alınan mikroyapı fotoğraflarının tamamında, literatüre uygun dört farklı bölgenin oluştuğu görülmüştür. Bunlar; aşırı deformasyona uğramış bölge (ADB), deforme olmuş bölge (DB), kısmen deformasyona uğramış bölge (KDUB) ve esas metal (EM). En çok yapısal değişim DB ve ABD bölgelerinde gözlenmiştir. Artan sürtünme süresine bağlı olarak bu bölgelerin genişliğinde artış gözlenmiştir. 3. Çekme deneyi sonuçlarına göre, en yüksek çekme mukavemeti S1 no lu numunede 698 MPa ve en düşük çekme mukavemeti ise S5 no lu numunede 373 MPa olarak elde edilmiştir. Çekme testi sonrası yapılan incelemede, S1 ve S2 kaynaklı bağlantılar birleşme bölgesinin dışında AISI 1040 tarafında boyun vererek sünek bir kırılma davranışı sergilerken, S3, S4 ve S5 no lu kaynaklı bağlantılar AISI 1040 tarafında ITAB bölgesinde boyun vermeksizin kırıldıkları görülmektedir. KAYNAKLAR [1] Özdemir, N., Tane küçültülmüş düşük alaşımlı yüksek karbonlu çeliklerin sürtünme kaynağını birleştirilebilirliğinin araştırılması Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Doktora Tezi, Elazığ. 2002. [2] Dinç, D., AISI 1040 ve AISI 304 çeliklerinin sürtünme kaynak yöntemiyle kaynak edilebilirliğinin araştırılması, Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Y. Lisans Tezi, Balıkesir, 2006. [3] Sahin M.ve Erol Akata H., Joining with friction welding of plastically deformed steel, Journal of Materials Processing Technology, 142, 239 246, 2003. [4] ASM Handbook.. Failur analysis and prevention, U.S.A., (11), 1992. [5] Jenning, P., Some properties of dissimilar metal joint made by frictionwelding, The Welding Institue, Abinhton Hall, Cambridge, 141 153, 1971. [6] Tylecote, R.Y., The solid phase welding of metals, Edward Arnold Ltd., London, (1), 50, 1968. [7] Sereıgın, S.A, Sabantsev, V.P., The friction welding of quenched steel, Weld. Prod., 20-23, 1977. [8] Özdemir, N., Investigation of the mechanical properties of friction-welded joints between AISI304L/AISI4340steel as a function rotational speed Material letters, 59, 2504-2509, 2005. [9] Ünal E., Sürtünme kaynağı ile birleştirilmiş AISI4340 çeliği ile paslanmaz çeliklerin yorulma dayanımının araştırılması, Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi, Elazığ, 2003. [10] Noble D. N., Selection of wrought duplex stainless steels, ASM Metals Handbook, V:6, 471-479, 1993. [11] Ozdemir N., Investigation of the mechanical properties of friction welded joints between AISI 304L and 4340 steel as a fontion rotional speed, Materials letters; 59: 2504-2509, 2005. 75