Sürtünme karıştırma kaynağında takım kaynak hızı parametrelerinin ve omuz tasarımının mekanik özelliklere etkisinin alüminyum 6061 T6 özelliğindeki malzeme için incelenmesi
Investigation of tool welding speed parameters and shoulder design on mechanical properties of aluminum 6061 T6 material in friction stir welding
Yazar: TOLGA ARIBAL
Danışman: PROF. DR. GÖKHAN KÜÇÜKTÜRK
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Kaynak işlemine etki edebilecek parametrelerin anlaşılması kaynak işleminin iyileştirilebilmesi açısından oldukça önemlidir. Bu tez çalışması kapsamında 5 mm kalınlığına sahip alüminyum 6061-T6 alaşımı plakalar alın kaynağı konfigürasyonunda kaynaklanmıştır. Kaynak işlemi için AISI 4140 çelik malzemeden üretilmiş takımlar kullanılmıştır. Kullanılan takımlar birbirlerinden omuz ucu yüzeyi tasarımıyla ayrışmaktadır. Deneyin birinci bölümünde 800, 1200, 1400, 1600 dev/dk olmak üzere dört farklı takım dönme hızı ve 60, 90 mm/dk olmak üzere iki farklı takım ilerleme hızı düz omuz ucu yüzeyine sahip takımla kullanılarak çalışılmıştır. Deneyin ikinci bölümünde 800 dev/dk dönme hızında 40 mm/dk ilerleme hızıyla düz, dairesel çıkıntılı ve dairesel girintili omuz yüzeyi ucuna sahip takımlarla kaynaklanmıştır. Kaynaklanan plakalardan numuneler çıkarılarak çekme deneyleri ve mikroyapı analizleri yapılarak kaynak parametrelerinin sürtünme karıştırma kaynağında çekme mukavemetine etkisi incelenmiştir. Düz omuz ucu yüzeyine sahip takımla yapılan deneylerde artan dönme ve azalan ilerleme hızlarında çekme mukavemetinde azalış görülmüştür. En yüksek mukavemet 90 mm/dk ilerleme hızında 800 ve 1200 dev/dk dönme hızlarında 183 MPa olarak tespit edilmiştir. Takım omuz ucu yüzeylerinin değerlendirildiği deneylerde ise sabit 40 mm/dk ilerleme ve 800 dev/dk dönme hızı parametrelerinde en yüksek mukavemet dairesel çıkıntılı omuz tasarımı ile 190 MPa olarak elde edilmiştir.

Abstract:
Understanding the parameters which affect the welding is significant in improving the process. In the scope of this thesis work, 5 mm thick aluminum 6061-T6 alloy plates were joined in butt welding conditions. For the welding process, tools manufactured from AISI 4140 steel were used. Tools differentiate from each other with the design of shoulder end surface designs. In the first part of the experiment, four different tool rotational speeds 800, 1200, 1400 and 1600 rpm and two different traverse speeds 60 and 90 mm/min were used with a flat shoulder end surface tool. In the second part of the experiment, flat, raised circular and recessed circular shoulder end surface tool designs were used in 800 RPM rotational speed and 40 mm/min traverse speed condition. Samples from the welded plates were extracted to conduct tensile testing and microstructural analysis to investigate the effects of the welding parameters on tensile strength in the friction stir welding process. The experiment conducted with a flat shoulder end surface tool concluded that increasing rotation speed and decreasing traverse speed decrease tensile strength. Maximum tensile strength with flat shoulder end tool was obtained as 183 MPa with 90 mm/min traverse speed using 800 and 1200 RPM. In the experiment to evaluate the effect of tool shoulder designs, the highest strength was obtained with raised circular shoulder end surface tool as 190 MPa using a constant 40 mm/min traverse speed and 800 rpm rotation speed.