Otomotiv sektöründe kullanılan alüminyum ve çelik esaslı malzemelerin kaynaklanabilirliğinin araştırılması
Investigation of weldability of aluminum and steel based materials used in automotive industry
Yazar: HÜSEYİN FURKAN BEDİR
Danışman: PROF. DR. MEHMET ALİ ARSLAN
Gebze Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, otomotiv sektöründe kullanılan iki farklı metal alaşımı; biri otomotiv iç aksamında kullanılan alüminyum 5000 serisi 5754 alaşımı ve otomotivde çeşitli parçalarda kullanılan düşük karbonlu DC04 (EN 10130) serisi çelik alaşımı metallerine endüstride tercih edilen, metal gaz altı kaynağı (MIG) uygulanarak kaynaklanabilirliği araştırılmıştır. Aday malzemeler 10x10 cm boyutunda ve 1,5 mm ince levhalar olacak şekilde seçilmiştir. Çelik malzeme üzerine 12 μm kalınlığında elektro-çinko galvaniz kaplama işlemi yapılmıştır. Kaynak için seçilen dolgu malzemesi olarak %5'e kadar "Si" içeren döküm ve hadde alüminyumların ve %2'den daha az alaşım elementi içeren alüminyum alaşımlarının kaynağında kullanılan ESAB MIG AlSi5 kaynak teli kullanılmıştır. Kaynak esnasında koruyucu gaz olarak Argon kullanılmıştır. Optimum kaynak parametrelerin belirlenmesi için yirmi bir adet kaynak işlemi yapılmıştır. Parametrelerin belirlenmesinin ardından on farklı kaynaklı numune hazırlanmıştır. Seçilen kaynaklanmış numunelere mekanik testleri, kaynak dikiş bölgesinin ve ısının tesiri altında kalan bölgelerinin (ITAB) incelenmesi için üç farklı bölge olacak şekilde sertlik testleri uygulanmıştır. Belirlenen bölgeler çelik malzemeli kısım, alüminyum malzemeli kısım ve birleşme bölgesi dolgu malzemesinin olduğu kısımlardır. Ayrıca seçilen iki kaynaklı numune biri 45° açılı diğeri düz olacak şekilde kaynaklı bölgelerinden ikiye ayrılarak çekme testleri uygulanmıştır. Numunelerin metalografik incelemesi; optik mikroskop, taramalı elektron mikroskobu (SEM), ve çizgi-haritalama analizleri (EDS) cihazları ile yapılmıştır. Sertlik değerleri incelendiğinde çelik ve alüminyum için bölgesel dalgalanmalar tespit edilmiş ve birleşme bölgesinde en yüksek 97 HV olarak ölçülmüştür. Çekme testlerinde açılı ve açısız olacak şekilde yapılan testlerde çekme gerilmesi değerleri, literatürde belirtildiği gibi yarı yarıya fark etmiş ve değerleri doğrulamıştır.

Abstract:
In this study, two dissimilar metal combination is studied using both AA 5000 series and DC04 (EN 10130) low carbon steel metals frequently used in automotive industry. These two dissimilar metals are welded via metal inert gas (MIG) technique to explore their weldability. Selected materials shapes are galvanized with thickness of 12 μm electro-zinc. During welding proccess, ESAB MIG AlSi5 special wire is used. Welding of cast and rolled aluminum containing up to 5% "Si" and aluminum alloys containing less than 2% of alloying element is used as the welding filler material. Argon is used as shielding gas. Twenty-one welding operations are performed to determine the optimum welding parameters. Following, ten samples of different weld with optimum parameters are prepared. These samples are used for micro-hardness tests and three different regions are identified at welding locations such as steel, aluminum materials and the joining zone filler material sides for examination of the weld seam and heat-affected zones (HAZ). Further, two welded specimens are cut into two welded regions, one of which is angled at 45°  and the other is flat, and tensile tests are performed. Metallographic examination of samples; optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM) and line-mapping analysis (EDS) devices. When the hardness values are examined, regional fluctuations are observed for steel and aluminum and the highest in the junction area was 97 HV. In tensile tests, angular and non-angled tests have noticed tensile stress values by half as stated in the literature and confirmed the values.