Farklı metal çiftlerinin soğuk metal transferi ile kaynaklanabilirliğinin incelenmesi
An investigation on weldability of dissimilar metals by cold metal transfer
Yazar: NİLAY ÇÖMEZ
Danışman: DOÇ. DR. HÜLYA DURMUŞ
Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Konstrüksiyon ve İmalat Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Elektrik ark kaynağı = Electric arc welding ; Mikrosertlik = Microhardness ; Çukur korozyonu = Pitting corrosion

Özet:
Soğuk metal transferi kaynağı (Cold Metal Transfer-CMT), Fronius firmasının 2000'li yıllarda geliştirdiği bir gazaltı ark kaynak yöntemidir. Bu yöntem, tel hareketinin ve arkın kontrolü ile ısı girdisini en aza indirgeyerek,  ince sacların ve farklı metal çiftlerinin kaynağında vazgeçilmez bir yöntem haline gelmiştir.
Tez çalışmasında AA5754-AA5754, AA6061-AA6061, AA7075-AA7075 kaynak çiftlerinin ve AA5754, AA6061, AA7075 ve galvanizli çelik sacların (TS EN 10346 DX 51D+Z) kombinasyonundan oluşan farklı metal çiftlerinin CMT kaynağı gerçekleştirilmiştir. Değişen ısı girdisine bağlı olarak bağlantının mukavemetinde (çekme, eğme, sertlik), korozyon direncinde ve intermetalik tabaka oluşumunda meydana gelen değişimler gözlenmiştir. Mikroyapı ve SEM-EDX incelemeleri ile intermetalik tabaka kalınlığı ve kimyasal kompozisyonu belirlenmiştir. İntermetalik bileşiklerin mekanik özellikleri nano indentasyon ile belirlenmiştir. Alüminyum çiftlerinden oluşan bağlantıların korozyon hızları Tafel yöntemi ile tespit edilmiştir.
Artan ısı girdisi ile AA6061-AA6061, AA7075-AA7075 ve AA6061-AA7075 çiftlerinde mukavemet azalırken, AA5754-AA5754, AA7075-AA5754 ve AA5754-AA6061 çiftlerinin mukavemetinde değişim gözlenmemiştir. Kaynak sonrası AA5754 ana malzemesinin ITAB'ında sertlik değişmezken, AA6061 ve AA7075 ana malzemelerinin ITAB'ında sertlik düşüşü gözlenmiştir. AA5754-AA5754, AA6061-AA6061, AA7075-AA7075 çiftlerinin eğme dayanımı artan ısı girdisi ile azalmıştır. Farklı alüminyum alaşımlarından oluşan kaynak çiftlerinde ise ısı girdisine bağlı olarak eğme dayanımında düzenli bir artma ya da azalma gözlenmemiştir. Alüminyum-çelik bağlantılarında, artan ısı girdisi hem çekme hem de eğme dayanımını artırmıştır. Isı girdisinin intermetalik tabaka oluşumunu desteklediği, intermetalik bileşiklerin sertlik ve elastisite modülünü artırarak kaynaklı bağlantının dayanımını artırdığı tespit edilmiştir. AA7075-AA5754 ve AA7075-AA7075 çiftleri haricinde diğer tüm alüminyum çiftlerinde en düşük korozyon hızı, ısı girdisinin en az olduğu numunelerde görülmüştür.

Abstract:
Cold metal transfer (CMT) method was invented by Fronius Company at the beginning of the 2000s, by modifying the gas metal arc welding method. Controlling the wire motion and arc, provides low heat input. CMT welding becomes essential particularly in the welding of dissimilar metals and thin sheet materials.
In this thesis, CMT welding was applied to AA5754-AA5754, AA6061-AA6061, AA7075-AA7075 weld couples and to the combination of dissimilar metals of AA5754, AA6061, AA7075 and galvanized steel. Based on the heat input, changes in strength (tensile, bending, hardness), corrosion resistance and intermetallic formation of joints were investigated. Chemical composition and thickness of intermetallic layers were determined by SEM-EDX and microstructural investigations. Mechanical properties of intermetallic layers were stated by nano indentation. Tafel method was applied to investigate the corrosion rate of Al-to-Al joints.
Increasing heat input led to the decrease in tensile strength of AA6061-AA6061, AA7075-AA7075 and AA6061-AA7075 weld couples. On the contrary, AA5754-AA5754, AA7075-AA5754 and AA5754-AA6061 couples did not exhibit any significant change in strength. After welding, the hardness of the AA5754 base material was not changed in the HAZ, while the hardness of HAZ in AA6061 and AA7075 base materials decreased. Bending strength of AA5754-AA5754, AA6061-AA6061, AA7075-AA7075 couples decreased with increasing heat input. In weld couples of dissimilar aluminum alloys, there is no regular increase or decrease between bending strength with increased heat input. Increasing heat input enhanced both the tensile and the bending strength of Al-steel joints. It was observed that heat input provided the growth of intermetallic layer and increased tensile strength of joint by enhancing the elastic modulus and hardness of intermetallic compounds. The lowest corrosion rate was observed in the samples with the least heat input, in all other aluminum weld couples except AA7075-AA5754 and AA7075-AA7075.