Koruyucu gaz altında saf alüminyum ve bakırın difüzyon kaynağı şartlarının belirlenmesi

Abstract

öz KORUYUCU GAZ ALTINDA SAF ALÜMİNYUM VE BAKIR 'İN DİFÜZYON KAYNA?I ŞARTLARININ BELİRLENMESİ Mak.Yük. Müh. Sare ÇELİK Balıkesir Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Makina Mühendisliği Anabilim Dalı (Doktora Tezi / Tez Danışmanı: Yrd. Doç.Dr. İrfan AY) Balıkesir, 1996 Teknolojideki gelişmeler değişik malzemeleri ve bunların birleştirilerek kullanımını gerektirmektedir. Bilinen yöntemlerle birleştirilmesi çok güç, hatta imkansız olan malzeme çiftlerinde dahi başarıyla uygulanabilen difiizyon kaynağının kullanım alanları, özellikle havacılık, uzay ve nükleer teknolojisi, elektronik ve savunma araçlarında giderek artmaktadır. Bu çalışmada, eritme kaynağı yöntemleri ile birleştirilmesi mümkün olmayan ve birleştirilmeleri işlev bakımından gerekli olan alüminyum ve bakırın difiizyon kaynağı yöntemiyle birleştirilebilmesi için optimum kaynak parametrelerinin belirlenmesi esas alınmıştır. Deneysel çalışmaların yapılabilmesi için ilk aşamada difiizyon kaynak cihazı tasarlanmış ve imal edilmiştir. Kaynak parametreleri olarak sıcaklık, basınç ve sürenin etkileri incelenmiştir. Alüminyum ve bakırın difiizyon kaynağının yapıldığı deneysel çalışmalar sonunda, 560 °C, 4.5 MPa, 60 dakikalık şartların en uygun özellikleri verdiği görülmüştür. Deneyler koruyucu gaz (argon) altında yapılmış, birleştirilen numunelerin yüzeyleri 1200 grit zımpara ile zımparalanmış ve asetonla temizlendikten hemen sonra cihaza yerleştirilmişlerdir.r - - - Birleştirilen numunelerin birleştirme kalitesini belirlemek amacıyla mekanik de,aeyterv`r yapılmıştır. Çekme deneyleri sonunda kopma birleştirme bölgesinden 1-2 ifrnu ` alüminyum tarafında olmuştur. Birleştirme kesitine dik doğrultuda ölçülen`*``` mikrosertlik dağılımları grafik üzerine aktarılmıştır. Arayüzey kesitleri ve kırılma yüzeyleri üzerinde optik ve elektron mikroskobundan iç yapı görüntüleri alınarak EDS (Energy Dispersive Spectrometer) analizleri yapılmış ve değerlendirilmiştir. Ayrıca en geniş uygulama alanı olan borularda kullanılabilirliğini göstermek için alüminyum ve bakır boru numuneler hazırlanarak daha önceki deneysel çalişmalarda belirlenen ve en uygun sonuçlan veren şartlarda deneyler yapılmıştır. Bu numunelere çalışma alanlanndakine benzer olarak çekme ve basınç deneyleri uygulanmıştır. Yapılan tüm çalışmalar sonucunda, alüminyum ve bakır malzemelerin difıizyon kaynağı ile başarılı bir şekilde birleştirilebileceği görülmüştür. ANAHTAR SÖZCÜKLER: Difüzyon / kaynak / difuzyon kaynağı / alüminyum / bakır

#, *£,£. %.»'.*. /// v/ ?-«? f[( «.O.£. :. // k. T* * » }*».' i î ^ ABSTRACT AN INVESTIGATION OF DIFFUSION WELDING PARAMETERS FOR PURE ALUMINUM AND COPPER IN INERT GAS Sare ÇELİK BSc.,MSc.(Mech. Eng.) Balıkesir University, Institute of Science, Department of Mechanical Engineering (Ph.D. Thesis / Supervisor: Asst.Prof.Dr. İrfan AY) Balıkesir -TURKEY, 1996 Achievements of technology need to join different material couples which can not be weld using conventional methods. Diffusion welding can be applied for couple of materials which can not be weld using conventional welding methods, especially in aerospace engineering, nuclear technology, and electronic and defense industry. In this study, optimal parameters of diffusion welding were investigated for aluminum and copper material couples which can not be join with conventional methods in industry. First stage of the experimental study was design and manufacture of test rig of diffusion welding. Temperature, pressure and time have been taken as parameters of diffusion welding. Experiments have been carried out in inert gas (argon) and before the diffusion also the surfaces of specimens have been processed using 1200 grit paper and acetone, these processes have been followed with placement of specimens in test rig as soon as possible. Results of experiments of diffusion welding show that for the diffusion in 560 °C temperature, 4.5 MPa pressure, and 60 minutes welding time have produced best weld materials couples. mFor the determination of quality of welded specimens, some mechanical teŞtsgJayeitlİ' /*Ar Ms,1`' been done. Tension tests have been done, the failure point is 1-2 mm above of j^nfe^'.»- surface. Joined section hardness distribution is shown by graphical forms. Furthermore interfaces of failure surfaces were identified using optical microscopy and normal section of tension band (diffusion area) has been analyzed by electron fractography and olsa EDS (Energy Dispersive Spectrometer) analysis has been carried out. This type of welding process finds wide range application area for aluminium and copper pipes. For this reason, pipe specimens have been prepared and tested due to best conditions which have been determined from previous tests of the specimens. After welding process of pipe specimens, tension and pressure tests have been done in near to working conditions of the pipes. The results of the test shown that aluminum and copper can be welded successfully using diffusion welding process. KEY WORDS: Diffusion / welding/ diffusion welding/ aluminum/ copper IV