5xxx serisi alüminyum alaşımlarının TIG, MIG ve sürtünen eleman ile birleştirme kaynaklı bağlantılarının mekanik ve mikroyapısal özelliklerinin incelenmesi

Abstract

5XXX SERİSİ ALÜMİNYUM ALAŞIMLARININ TIG, MIG ve SÜRTÜNEN ELEMAN ile BİRLEŞTİRME KAYNAKLI BAĞLANTILARININ MEKANİK ve MİKRO YAPISAL ÖZELİKLERİNİN İNCELENMESİ Emel TABAN Anahtar Kelimeler: 5xxx Serisi Alüminyum Alaşımları, MIG, TIG, Sürtünen Eleman ile Birleştirme (FSW) Kaynağı, Mekanik Özelikler, Mikroyapı Özelikleri, Sertlik Taraması, Taramalı Elektron Mikroskobu. Özet: Alüminyum ve alüminyum alaşımları; düşük yoğunlukları, yüksek mukavemetleri, iyi korozyon dirençleri ve uygun kaynak kabiliyetleri gibi bir araya gelmiş özelikleri dolayısı ile günümüzün en yaygın kullanılan yapı malzemeleridir. Alüminyum ve alüminyum alaşımları; ergitme esaslı ve basınç esaslı (katı faz) kaynak yöntemleri ile birleştirilirler. TIG, MIG ve Plazma Ark (PAW) kaynak yöntemleri en çok tercih edilen başlıca ergitme esaslı yöntemleridir. Ancak, uygulanan ergitme esaslı bir kaynak yöntemi, kaynak bağlantısının kaynak bölgesinde, ısıdan etkilenmiş bölgede (IEB) ve kaynak metalinde (KM) dikkate alınması gereken bazı metalurjik çökeltilerin oluşmasına yol açmakta, bağlantıdan istenen mekanik özeliklerde düşmeler ortaya çıkmaktadır. Bu amaçla, alüminyum ve alüminyum alaşımlarının kaynağı için ergitme oluşturmaksızın gerçekleştirilebilecek bir yöntem arayışı sonucu 1991 yılında İngiliz Kaynak Enstititüsü'nde Sürtünen Eleman ile Birleştirme (FSW) kaynağı bulunmuş ve geliştirilmiştir, böylece alüminyum alaşımı levhaların alın alma birleştirilmesi için yeni bir yöntem ortaya çıkmıştır. Bu yeni kaynak tekniğinde dönen ve ucunda vidalı pim bulunan bir takım kullanılır, uzun kaynak dikişleri esas metalde ergime olmaksızın gerçekleştirilir. Yöntem ergitme kaynak yöntemlerine göre birçok üstünlüğe sahiptir. Yöntemin başarılı uygulamaları sayesinde, havacılık, uzay, gemi yapım, raylı taşıt, zırhlı taşıt ve otomotiv endüstrilerindeki uygulama alanı genişlemiştir. Bu çalışmada, AW-5083 ve AW-5086 alüminyum alaşımı levhalar bağlantının mekanik özelikleri ve mikroyapısal özeliklerini incelenmek üzere endüstriyel ve laboratuvar koşullarında MIG, TIG ve FSW kaynak yöntemleri kullanılarak edilmişlerdir. Her kaynaklı levhadan alman deney numunelerine çekme ve eğme deneyleri uygulanmış, kırılma yüzeyleri ve olası kaynak hataları ışık mikroskobu ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile makroskobik olarak incelenmiştir. Kaynak bölgelerinin metalurjik dönüşümleri görmek üzere metalografik olarak MIG, TIG ve FSW kaynak yöntemleri uygulanmış numuneler üzerinde sırasıyla ışık mikroskobu ve Clemex görüntü analiz sistemi kullanılarak incelemeler yapılmış, her kaynaklı levhadan çıkarılan numunelerin kaynak bölge kesitinde Vickers sertlik taraması gerçekleştirilmiştir. Sonuç olarak, FSW kaynaklı bağlantıların mekanik özeliklerinin MIG ve TIG kaynaklı bağlantıların mekanik özelikleri ile eşdeğer hatta daha iyi oldukları saptanmıştır. ıı

INVESTIGATION ON MECHANICAL AND MICROSTRUCTURAL PROPERTIES OF TIG, MIG and FSW WELDED 5XXX SERIES ALUMINIUM ALLOYS Emel TABAN Key Words: Aluminium, Aluminium Alloys, 5xxx Series Aluminium Alloys, MIG Welding, TIG Welding, Friction Stir Welding (FSW), Mechanical Properties, Microstructural Properties, Hardness Measurements, Scanning Electron Microscopy (SEM). Abstract: Aluminium and aluminium alloys are common structural materials due to their attractive combination of properties including low density, high strength, good corrosion resistance and proven weldability. Fusion and solid state welding processes are widely used for joining of aluminium and aluminium alloys. For general engineering applications, the three important methods for fusion welding of aluminium alloys are TIG, MIG and Plasma Arc (PAW) welding processes. As the joining of aluminium and its alloys using fusion welding techniques, there are some mechanical and metallurgical problems such as decreases in mechanical properties and metallurgical precipitations in both HAZ (Heat Affected Zone) and the weld metal (WM) of the weld zone to be considered. Consequently, the most significant solid state process for the welding of aluminium alloys to be developed is the friction stir welding (FSW) process that was invented at The Welding Institute (TWI) in 1991 and is capable to welding longitudinal seams in plates. The new technique applies using rotating shoulder tools with screwed pin enables long lengths of weld to be made without any melting taking place. This provides some important advantages compared with fusion welding processes. Despite being such a new prosess, FSW has been introduced to many applications with great success and is being actively investigated and used for applications in the aircraft, space vehicle, shipbuilding, railway, combat vehicle and automotive industries. In this study, AW-5083 and AW-5086 aluminium alloy plates were welded using TIG, MIG and FSW welding processes in industrial and laboratuvary conditions in order to investigate mechanical and microstructural properties respectively. Tensile and bend tests were applied to specimens taken from each welded plates. Fracture surfaces were also examined using optic and scanning electron microscopes (SEM). As a metallurgical investigation, optic microscopy and Clemex Image Analysis System were used for TIG, MIG and FSW welded specimens weld zones. Measurements of hardness were carried out using the Vickers method with 50g test load on metallografic specimens taken from each welded joint. As a result, it has been observed that friction stir welded joints have so good mechanical properties and metallurgical properties as/ than TIG and/or MIG welded joints. m