Titanyum alaşımlarının farklı kaynak yöntemleriyle kaynağının incelenmesi
Investigation of weldability of titanium alloys with different welding methods
Yazar: İLTER KİLERCİ
Danışman: YRD. DOÇ. DR. N. SİNAN KÖKSAL
Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Konstrüksiyon ve İmalat Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Lazer kaynağı = Laser welding ; TIG kaynağı = TIG welding ; Titanyum = Titanium

Özet:
Bu çalışmada, 2,5 mm kalınlığındaki ticari saflıktaki titanyum (Grade-2) levhalar lazer kaynağı ve TIG kaynağı yöntemleriyle kaynak edilerek, farklı kaynak yöntemleriyle birleştirilen titanyumun mekanik özellikleri incelenmiştir. TIG kaynağı ile yapılan birleştirmeler ERTi-2 ilave kaynak teli kullanılarak 80A doğru akımda pozitif polaritede ve 220V voltajda çift taraflı olarak birer pasoda gerçekleştirilmiştir. Lazer kaynağı ile yapılan birleştirmeler ilave tel kullanılmadan, 5 ms pulse süresinde, 30 Hz tekrarlama oranında ve 270 W ortalama güç ile atımlı Nd:YAG lazeri kullanılarak çift taraflı olarak gerçekleştirilmiştir. Her iki kaynak yönteminde de Argon koruyucu atmosferi kullanılmıştır.Kaynak işlemleri gerçekleştirilen levhalardan TS 5789'a göre çekme ve eğme deney numuneleri elde edilmiş olup, lazer kaynaklı ve TIG kaynaklı numunelere çekme ve eğme deneyleri uygulanarak elde edilen sonuçlar ana malzemeye ait değerler ile mukayese edilmiştir. Yapılan çekme ve eğme deneyleri sonucunda; ana malzemeye ait mukavemet değerlerinin en yüksek olduğu, lazer kaynaklı numunelerin mukavemet değerlerinin ise TIG kaynaklı numunelerin mukavemet değerlerinden yüksek olduğu belirlenmiştir. Yapılan çekme deneyleri sonucunda kopmaların esas metal kısmından gerçekleştiği tespit edilmiştir. Ticari saflıkta titanyum levhaların kaynak işlemleri esnasında açığa çıkan ısı değişimlerinin neden olduğu sertlik değişimleri Vickers sertlik ölçümleri ile belirlenmiştir. Ana malzemenin sertliği yaklaşık olarak 190-200 HV iken, lazer kaynaklı numunelerin kaynak bölgesindeki sertliğin yaklaşık olarak 280-300 HV olduğu belirlenmiş ve TIG kaynaklı numunelerin kaynak bölgesindeki sertliğin 400 HV'nin üzerinde olduğu tespit edilmiştir. Numunelerdeki içyapı değişimlerini belirlemek amacıyla optik mikroskop ve SEM incelemeleri kaynak bölgesinden esas metal bölgesine doğru yapılmıştır.Yapılan mekanik testler ve metalografik incelemelerin sonucu olarak, ticari saflıktaki titanyumun (Grade-2) konstrüksiyonlarda kaynak edilerek kullanılmasının gerektiği durumlarda lazer kaynağının en uygun kaynak yöntemi olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
In this study, 2.5 mm of thickness commercially pure titanium sheets (Cp-Ti) were welded by laser welding and TIG welding methods. The mechanical properties of titanium sheets which were welded by different welding methods were investigated. TIG welding was carried out double sided and one pass by using ERTi-2 filler rod in 80A, 220V with DC voltage of positive polarity. Laser welding was carried out double sided without using filler rod, in 5 ms pulse duration, 30 Hz repetition rate and 270 W average power with a pulsed Nd:YAG laser. In both welding methods, Ar shielding gas were used.According to the TS-5789, tensile and bending test specimens were obtained from welded sheets. The results were compared with the values of the main material by applying tensile and bending tests to the laser welded and the TIG welded specimens. As a result of the tensile and bending tests, it was specified that the strength of the main material was the highest; the strength of laser welded specimens had higher values than TIG welded specimens. All specimens fractured from main material part. By using Vickers Hardness measurements, it is determined the hardness variation caused by temperature changes during the welding operations of commercially pure titanium sheets. The hardness of main material was nearly 190-200 HV, in the weld zone of the laser welded specimens was 280-300 HV but in the weld zone of the TIG welded specimens was higher than 400 HV. In order to determine the microstructural changes of the specimens optical microscope and SEM analysis were performed from weld zone to base metal.As a result of mechanical tests and metallographic investigations if we want to use the welded commercially pure titanium (Grade-2) in constructions it is determined that laser welding is the most suitable welding method.