Alüminyum ve bakır boru bağlantılarında ötektik ve sert lehim kaynak uygulamalarının mikro yapı ve mekanik özelliklere etkisinin deneysel incelenmesi
Experimental investigation of the effect of eutectic and soldering welding aplications on microstructure and mechanical properties in aluminum and copper pipe connections
Yazar: UĞUR GÜNDÜZ
Danışman: DOÇ. DR. AHMET DEMİRER
Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Borular = Pipes ; Gaz kaçağı = Gas leakage ; Sert lehimleme = Brazing ; Silindirik boru = Cylindrical pipe ; Soğurmalı soğutma sistemleri = Absorption cooling systems ; Sızdırmazlık = Sealing

Özet:
Günümüzde özellikle ısıtma soğutma sektöründe yaygın olarak kullanılan alüminyum ve bakır borular artan maliyetlerden dolayı daha da önem kazanmıştır. Firmalar yüksek maliyetlerden dolayı soğutma çevrimlerinde bakır kullanım miktarlarını azaltıp nispeten daha ucuz olan alüminyum kullanım miktarını artırmaya yönelik çalışmalarını artırmışlardır. Alüminyumun soğutma sistemine doğrudan bağlantı veya kaynağının zor olmasından dolayı bakır ile geçiş yapılması gerekmektedir. Bu nedenle sistemdeki gaz iletimini sağlayan alüminyum bakır boru bağlantıları oldukça önem kazanmıştır.
Soğutma çevriminde en önemli faktörlerden biri olan sızdırmazlığın sağlanması için kuvvetli alüminyum bakır bağlantılarının oluşturulması gerekmektedir. Bu bağlantıların sızdırmaz ve uzun ömürlü olması gerekmektedir. Titreşimli bir ortamda çalışan bu bağlantılar aynı zamanda uzun süreli kullanımlar sonucunda meydana gelebilecek sızıntılardan kaynaklı gaz kaçaklarına engel olmalıdır. Genellikle hızlı ve kolay uygulanabilir olan ötektik veya sert lehim yöntemi ile bu bağlantılar gerçekleştirilebilmektedir. Bu çalışmada ötektik ve sert lehim yöntemi ile bağlanmış alüminyum ve bakır borular incelenmiş, bağlantı mukavemetinin artırılması ve sızdırmazlığın sağlaması için bu iki yöntem tek bir bağlantı noktasına beraberce uygulanmıştır. Ötektik, sert lehim ve her ikisinin birlikte uygulandığı numune çeşitleri ve bu numunelerin hazırlanması için uygulanan proses adımları seri üretim koşulları altında üretilerek, test süreçleri gerçekleştirilerek çalışma tamamlanmıştır. Sızdırmazlığa etki eden önemli proses adımları ve bu prosesleri etkileyen parametreler üzerinde durularak detaylı bir şekilde anlatılmıştır. Tüm numune çeşitlerine patlatma testi, çekme testi, sızdırmazlık testi uygulanmış olup, taramalı elektron mikroskobu altında bağlantı ara yüzeylerindeki mikroyapıları incelenmiştir. Yapılan deneysel çalışmalar sonucunda ötektik üzeri sert lehim bağlantısından kesme gerilmesinin diğer bağlantılara göre %13.33 ile %15.32 daha yüksek sonuçlar elde edilmiştir. Ötektik üzeri sert lehim bağlantısı ile bağlanan numunelerin, ötektik bağlantıya göre %4.76, sert lehim uygulanan bağlantı numunelerine göre ise % 22.22 oranında basınca daha dayanıklı olduğu görülmüştür.   Sızdırmazlık testleri sonucunda ise % 1 oranında olan sızdırmazlığın % 1 den % 0 oranına düşürüldüğü tespit edilmiştir.

Abstract:
Today, aluminum and copper pipes, which are widely used in the heating and cooling sector, have gained more importance due to increasing costs. Due to high costs, companies have increased their efforts to reduce the amount of copper use in the cooling cycles and to increase the amount of aluminum, which is relatively cheaper. Since aluminum is difficult to connect or source directly to the cooling system, it is necessary to switch with copper. For this reason, aluminum copper pipe connections that provide gas transmission in the system have gained importance.
In order to ensure tightness, which is one of the most important factors in the refrigeration cycle, strong aluminum-copper connections must be formed. These connections must be leak-proof and long-lasting. These connections, which operate in a vibrating environment, should also prevent gas leaks caused by leaks that may occur as a result of long-term use. These connections can be made with the eutectic or brazing method, which is generally quick and easy to apply. In this study, aluminum and copper pipes connected by eutectic and brazing method were examined, and these two methods were applied together to a single connection point in order to increase the sealing and joint strength. The sample types in which eutectic, brazing and both are applied together and the process steps applied for the preparation of these samples were produced under mass production conditions and the test processes were carried out, and the study was completed. The important process steps that affect the sealing and the parameters that affect these processes are explained in detail. Explosion test, tensile test, leak test were applied to all sample types, and the connection interfaces were examined under scanning electron microscope. As a result of the experimental studies, the shear stress of the eutectic brazed joint was 13.33% to 15.32% higher than the other connections. It has been observed that the specimens connected by brazing on the eutectic are more resistant to pressure by 4.76% compared to the eutectic connection and by 22.22% compared to the connection specimens with brazing. As a result of the tightness tests, it was determined that the tightness, which was 1%, was reduced from 1% to 0%.