Otomotiv sanayinde kullanılan galvanizli çelik saclar ile magnezyum alaşımı (AZ31B) sacların punta direnç kaynak performansının araştırılması
Investigation of resistance spot welding performance of galvanized steel sheet and magnesium alloy (AZ31B) sheet used in the automotive industry
Yazar: RAHİME KESKİN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET ÇETKİN
Afyon Kocatepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Direnç nokta kaynağı = Resistance spot welding ; Düşük karbonlu çelik = Low carbon steel ; Elektrik direnç nokta kaynağı = Electrical resistance spot welding ; Magnezyum alaşımları = Magnesium alloys

Özet:
Bu çalışmada, metalürjik özellikleri birbirinden farklı olan 2 mm kalınlığında AZ31B magnezyum alaşımı ve 1,5 mm kalınlığındaki Erdemir 1314 kalite galvanizli çelik sacların, otomotiv endüstrisinde yaygın olarak kullanılan punta direnç kaynağı ile kaynaklanabilirliği araştırılmıştır. Bazı özellikleri bakımından alüminyum alaşımlara benzeyen ancak ondan daha hafif olan magnezyum alaşımların, alüminyuma alternatif olarak otomotiv sanayinde kullanım alanının artırılması amacıyla yine otomotiv sanayinde yaygın kullanılan galvanizli çelik malzeme ile punta kaynak işlemi yapılmıştır. TS EN ISO 14273 standardına uygun hazırlanan ve oda koşullarında punta direnç kaynağı uygulanan AZ31B magnezyum alaşım ve 1314 kalite çelik kaynak numuneleri, magnezyumun hızlı oksitlenmesinden dolayı tutarlı sonuçlar vermediği görülmüştür. Yapılan literatür taramasında daha önce yeterli çalışma yapılmayan bir yöntem olan oksijensiz ortamda punta direnç kaynağını uygulayabilmek için punta kaynak makinesine kabin yapılmış ve içerisine argon gazı verilerek oksijen oranı sıfırlanmaya çalışılmıştır. Oksitlenmenin önlenmesi için yapılan bu ortamda kaynak işlemleri tekrarlanmıştır. Kaynak süresi, basma kuvveti ve sıkıştırma süresi sabit tutularak farklı kaynak akımlarında yapılan kaynak bağlantılarının çekirdek yapıları incelenerek optimum değerler analiz edilmiştir. Kaynak işlemleri yapılan numuneler çekme deneyine tabi tutularak mekanik özellikleri belirlenmiştir. Numune kesme cihazında kesilerek parlatılan numunelerin mikro yapıları XRD ve SEM analizleri yapılarak detaylı görüntülenmiş ve Vickers sertlik değerleri ölçülmüştür. Görüntülerde çekirdek yapısının simetrik olmadığı ve birleşimin çekirdeğin etrafında ve düzensiz olduğu saptanmıştır. Zn elementinin eriyerek magnezyum ara yüzeyine nüfuz etmesinden dolayı çekirdek bölgesinde gözenekler oluşmuştur. Bu durumun sebebi ise numunelerin ergime noktalarının farklı olmasından dolayı olduğu tespit edilmiştir.

Abstract:
In this research investigates the weldability of 2 mm thick AZ31B magnesium alloy and 1.5 mm thick Erdemir 1314 grade galvanized steel sheets, which have different metallurgical properties, using spot resistance welding commonly employed in the automotive industry. Magnesium alloys, which are lighter than aluminum alloys and share some characteristics with them, are being explored as alternatives to aluminum in the automotive industry. Therefore, spot welding was conducted with galvanized steel, a widely used material in automotive manufacturing, aiming to expand the application of magnesium alloys in automotive applications as an alternative to aluminum. Welding was applied using spot resistance welding under conditions prepared according to TS EN ISO 14273 standard, and it was observed that consistent results were not obtained due to rapid oxidation of magnesium.
In the literature review, it was found that there is insufficient research on a method previously unexplored, which involves applying spot resistance welding in an oxygen-free environment. To achieve this, a cabin was constructed around the spot welding machine and filled with argon gas to minimize the oxygen content. Welding was repeated in this controlled environment to prevent oxidation. Welding parameters such as welding time, welding current, and compression time were kept constant, and the microstructures of the welded joints were analyzed to determine the optimum values. In the experiments, samples that underwent welding were subjected to tensile testing to determine their mechanical properties. After cutting and polishing the samples using a cutting machine, their microstructures were examined in detail through XRD and SEM analyses, and Vickers hardness values were measured. The images revealed that the core structure was asymmetric and the bonding around the core was irregular. Pores were observed in the core region due to the penetration of Zn element melting into the magnesium interface. The reason for this situation has been identified as the different melting points of the samples.