Alüminyum ve magnezyum alaşımlarının sürtünmekarıştırma kaynağında takım geometrisi ve işlemparametrelerinin kaynak kalitesine etkisinin incelenmesi
Investigation of the effects of tool geometry andprocess parameters on the quality of weld in frictionstir welding of aluminum and magnesium alloys
Yazar: SERAY GERİKALMAZ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ CANAN GAMZE GÜLERYÜZ PARASIZ
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Raylı Sistemler Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Raylı Sistemler Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Ulaşım türlerinden biri olan demiryolu ulaşımı zamanla dünyada daha çok tercih
edilen bir çeşit olması amacında büyük çalışmalar sağlamıştır.Türkiye'de şehir içi ve
şehirlerarası demiryolu hatlarının genişlemesi için birçok adımlar atılmış ve çalışmalar
yapılmıştır. Metro, hafif raylı sistemler ve yüksek hızlı trenler gibi demiryolu
çeşitlerinin hizmet ağının genişlemesi ve daha çok kitleye ulaştırılmak istenmesi
demiryolunun sağladığı avantajları göstermiş ve bu avantajların daha da arttırılması
konusunda araştırma ve geliştirmenin önemini fazlalaştırmıştır.
Günümüzde hala önemli bir yere sahip olan ağırlık iyileştirme akımı demiryolu
ulaşımında da kendisini öne çıkarmıştır. Demiryolu araçlarında kullanılan çelik gibi
malzemelerin yerini alüminyum, magnezyum gibi daha hafif malzemelerin yerini
almaya çalışması bu alanda kullanılan yeni yöntemlerin de bulunma ve bunların
geliştirilmesi yönünde geniş bir alan açılmasını sağlamıştır. Sürtünme karıştırma
kaynağı da demiryolu araçlarında bu amaçla kullanılan bir yöntem olmuştur. Sürtünme
karıştırma kaynağı sürtünme ile ortaya çıkan enerji yardımıyla plastik deformasyonun
sağlandığı katı hal kaynağıdır. Hafif malzemelerin dayanımı yüksek şekilde
birleştirilmesini sağlayan bu kaynak üzerinde yapılan çalışmalarda özellikle kaynak
ucu tasarımlarının ve kaynak paramatrelerinin değiştirilmesi üzerinde farklı sonuçlar
elde edilmesi bu konuda araştırmalara açık alan yaratmıştır.Bu alana ek olarak henüz
yeni çalışmalara konu olan sürtünme karıştırma kaynağında ara tabaka kullanımı
literatürde yerini az bulmuş ve araştırılmasının önü açık olan konulardan biri olmuştur.
Bu çalışmada sürtünme karıştırma kaynağında ara tabaka kullanımının etkileri,
kullanılan uç tasarımının alüminyum ve magnezyum malzemeleri çeşitleri için farklı
paramatre değerlerinde kaynak uygulamalarının gözlemlenip mekanik özelliklerinin
deneylerle incelenmesi yapılacak ve kaynak malzemelerine etkileri araştırılacaktır.
Bu kapsamda ilk olarak literatür araştırması yapılmış demiryolu endüstrisinde
kullanılan malzemeler ve sürtünme karıştırma kaynağı uygulamaları araştırılmıştır.Bu
araştırmanın ışığında takım ucu tasarımı yapılmıştır ve imalatı gerçekleştirilmiştir.
Sürtünme karıştırma kaynağı uygulaması için kullanılan AA6082 ve AZ31
malzemeler ile bağlama düzeneği için gerekli parçalar temin edilmiştir.
Çalışmanın deneysel aşamasında sürtünme karıştırma kaynağı uygulamaları
gözlemlenmek istenilen parametreler göz önünde bulundurularak gerçekleştirilmiştir.
Kaynak bölgesi metalografik olarak incelenerek mekanik özelliklerinin incelenmesi
için numuneler çıkarılmış ve çekme makaslama testi, sertlik testi vb. testler
uygulanarak kaynak bölgesinin farklı durumlar için gösterdiği mekanik özellikler
incelenmiş ve birbirleriyle karşılaştırılmıştır.

Abstract:
Railway transportation which is one of the transportation modes has made many efforts
for the purpose of the becoming more preferred transportation type as time goes in
worldwide. In Turkey,many steps are taken and many researches are done to expand
urban and intercity railway lines. Demands like increasing service network of railway
types such as metro,light rail systems and high speed railways and making more people
to reach these types show the advantages of the railway and increase the importance
of researches and development on improving of these advantages.
Weight optimization trend which is still important nowadays stands out for railway
transportation,too.Studies on changing of the materials like steel to more light
materials like aluminum and magnesium in rolling stocks have made a large area for
the founding new methods and developing these.In this respect, friction stir welding
has became one of the methods used for rolling stocks. Friction stir welding is a solidstate welding where energy from friction of a tool on workparts and plastic
deformation from the stirring action of the tool pin causing plastic deformation of the
parts used for joining.In the studies of this welding method which makes high strength
joints on light materials, it is seen that different results are observed with the changing
of tool design and welding paramaters.This observation makes an open place on the
studies of this subject.In addition to that, the use of interlayer in friction stir welding
which is one of the new research area has a little space in literature and it is one of the
subject that more studies can be done.
In this thesis, studies on the interlayer usage in friction stir welding, effects of tool
design and welding parameters on the friction stir welding of aluminum and
magnesium alloys types have been observed and mechanical testing has been
conducted to see mechanical properties of weld.
First of all, researches on literature has done about the materials used for railway
industry and applications of friction stir welding. After making use of this knowledge,
various tool geometry has been designed and manufactured.AA6082 and AZ31B
materials and necessary parts for fixture have been bought.
In the experimental part of the research, friction stir welding has been applied
according to parameters that are intended to observe. To examine the mechanical and
metallographic properties of the weld, specimens have been obtained and tests such
as tensile shear,hardness together with metallographic observations have been
performed. After that, results have been compared.