Otomotiv endüstrisinde saplama kaynağı uygulaması ve kaynak bölgesinin incelenmesi
Investigation of welding zone and application of stud welding in automotive industry
Yazar: FATMA ÇİNAY
Danışman: DOÇ. DR. YAKUP KAYA
Karabük Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Mekanik özellikler = Mechanical properties ; Mikroyapı = Microstructure ; Otomotiv endüstrisi = Automotive industry ; Çelik = Steel

Özet:
Bu çalışmada, otomotiv endüstrisinde çok kullanılan 1.2 mm kalınlığındaki yaşlanmaya dayanıklı ve ekstra derin çekmeye uygun çok düşük karbonlu arayer atomsuz IF (7114) çelikleri üzerine farklı saplamalar (bakır kaplamalı çelik saplama ve paslanmaz çelik saplama), farklı saplama çapları (M5, M6 ve M8) ve farklı kaynak parametreleri (130 V, 140 V, 150 V, 165 V ve 180 V kaynak gerilimi) kullanılarak saplama kaynak yöntemi ile birleştirilmiş ve kaynak parametrelerinin kaynaklı birleştirmelere etkisinin belirlenmesi için incelemeler yapılmıştır. 

Kaynak parametrelerinin kaynaklı birleştirmelerin mekanik özellikleri üzerine etkisi incelenmek amacıyla, numunelere çekme, eğme ve tork testleri uygulanmıştır. Ayrıca, numunelerin kaynak bölgeleri üzerinde sertlik ve makroyapı-mikroyapı çalışmaları yapılmıştır. Kaynaklı birleştirmelere uygulanan testler sonucunda, bakır kaplamalı çelik ve paslanmaz çelik saplama numunelerde, en yüksek çekme dayanımı M8 saplama çapı ve 150 V kaynak geriliminde, en düşük çekme dayanımı ise M5 saplama çapı ve 180 V kaynak geriliminde birleştirilen saplama kaynaklı numunelerden elde edilmiştir. Bakır kaplamalı çelik saplama numuneler ile paslanmaz çelik saplama numunelerin eğme testi sonrası görüntüleri karşılaştırıldığında ise, bakır kaplamalı çelik saplama numunelerin belirli parametrelerde başarılı olduğu görülürken, paslanmaz çelik saplama numunelerin ise neredeyse tamamen başarılı olduğu görülmüştür. Bakır kaplamalı çelik ve paslanmaz çelik saplama numunelerin tork testi sonuçları incelendiğinde, en yüksek tork dayanımı M8 saplama çapı ve 150 V kaynak gerilimlerinde, en düşük tork dayanımı ise M5 saplama çapı ve 180 V kaynak gerilimlerinde birleştirilen saplama kaynaklı numunelerden elde edilmiştir. Bakır kaplamalı çelik ve paslanmaz çelik saplama numunelerde, en yüksek sertlik değeri kaynak metalinden ölçülürken onu sırasıyla ITAB'lar (bakır kaplamalı çelik saplama ITAB > IF 7114 ITAB) ve ana malzemeler (bakır kaplamalı çelik saplama ana malzeme > IF 7114 ana malzeme) takip etmektedir. Bakır kaplamalı çelik ve paslanmaz çelik saplama numunelerin makroyapı görüntüleri değerlendirildiğinde, M5, M6 ve M8 saplama çapında, 180 V kaynak geriliminde diğer numunelere göre birleştirme arayüzeyinin azaldığı tespit edilmiştir. Bakır kaplamalı çelik ve paslanmaz çelik saplama numunelerin mikroyapı görüntüleri kıyaslandığında, tüm saplama çaplarında paslanmaz çelik saplamaların bakır kaplamalı çelik numunelere göre daha iyi birleştirme arayüzeyine sahip olduğu tespit edilmiştir.

Abstract:
In this study, 1.2 mm thick very low carbon interstitial atomless IF (7114) steels, which are widely used in the automotive industry and are suitable for extra deep drawing, were combined by stud welding method using different parameters and the welding parameters (different studs: copper plated steel studs and stainless steel studs, different stud diameters: M5, M6 and M8, different welding voltages: 130 V, 140 V, 150 V, 165 V and 180 V) investigations were made to determine the effect of welding parameters on welded joints.

Tensile, bending and torque tests were applied to the samples in order to examine the effects of welding parameters on the mechanical properties of the welded joints. In addition, hardness and macrostructure-microstructure studies were carried out on the weld zones of the samples.As a result of the tests applied to the welded joints, the highest tensile strength was obtained from M8 stud diameter and 150 V welding voltage, and the lowest tensile strength was obtained from the stud welded samples joined at M5 stud diameter and 180 V welding voltage. When the images of copper-plated steel stud specimens and stainless steel stud specimens were compared after the bending test, it was seen that the copper-plated steel stud specimens were successful in certain parameters, while the stainless steel stud specimens were almost completely successful. When the torque test results of copper-plated steel and stainless steel stud samples were examined, the highest torque strength was obtained at M8 stud diameter and 150 V welding voltages, and the lowest torque strength was obtained from stud welded samples joined at M5 stud diameter and 180 V welding voltages. In copper-plated steel and stainless steel stud samples, the highest hardness value is measured from the weld metal, followed by ITABs (copper-plated steel stud ITAB > IF 7114 ITAB) and base materials (copper-plated steel stud base material > IF 7114 base material). When the macrostructure images of copper-plated steel and stainless steel stud specimens were evaluated, it was determined that the joint interface decreased compared to the other specimens at 180 V welding voltage with M5, M6 and M8 stud diameters. When the microstructure images of copper-plated steel and stainless steel stud specimens were compared, it was determined that stainless steel studs had better bonding interface than copper-plated steel specimens in all stud diameters.