Robotik MIG ile birleştirilen EN AW 5754 alüminyum alaşımının mikroyapı ve mekanik özelliklerine kaynak akımı ve hızı etkilerinin incelenmesi
The investigation of effects of welding current and speed on microstructure and mechanical properties of EN AW 5754 aluminum alloy joined by robotic MIG
Yazar: ALAATTİN ORAL
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ CELALETTİN BAYKARA
Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Otomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Otomotiv Mühendisliği = Automotive Engineering

Özet:
Kaynaklı imalat sektöründe, Robotik MIG kaynak tekniği ile alüminyum alaşımların birleştirilmesi ile ilgili uygulamalar yaygınlaşarak kullanılmaya başlamıştır. Robotik bu teknik, tekrarlanabilir kalitede kaynak dikişlerinin elde edilebilmesi, düşük seviyede kaynak hatalarıyla karşılaşılması, imalatın hızlandırılması ve kaynakçıdan kaynaklanan hataların ortadan kalkması sebebiyle alüminyum alaşımlarının birleştirilmesinde tercih edilmektedir. Bu çalışmada, EN AW 5754 – H0 alüminyum alaşımı levhalar robotik MIG kaynak tekniği ile birleştirilmiştir. Farklı kaynak parametreleri kullanılarak birleştirilen levhaların mikroyapı ve mekanik özelliklerine kaynak akımı ve kaynak hızının etkileri incelenmiştir. Birleştirilen levhaların önce tahribatsız gözle, penetrat sıvı ve radyografik muayeneleri yapılmıştır. Daha sonra çekme deneyi, mikrosertlik dağılımı, makro ve mikroyapı incelemeleri, kaynak bölgesinin EDS analizleri incelenmiştir. Yapılan Deneyler sonucunda, Robotik MIG kaynak tekniği ile birleştirilen EN AW 5754 – H0 alüminyum alaşımı levhaların birleştirme kalitesi üzerinde uygun seçilmeyen kaynak hızı ve kaynak akımının olumsuz etkileri tespit edilmiştir. Kaynak hızı azaldıkça penetrasyon artmıştır, kaynak kökünün uzunluğu artmıştır ve Mg buharlaşmasından dolayı sıralı gözenek meydana gelmiştir. Görsel muayene kontrolünde numunelerin tamamı uygun olarak değerlendirilmiştir. Penetrant sıvı kontrolünde ise 12 mm/sn kaynak hızında kaynaklanan numunelerde sıralı gözenek olduğu gözlemlenmiştir. Kaynak akımı arttıkça kaynak dikişi genişlemiştir. Kaynak bölgesinde sertlik dağılımı ana metalde ortalama 62 HV iken ITAB' da 58 HV ve kaynak metalinde ise 60 olacak şekilde değişiklik gösterdiği tespit edilmiştir. Mikroyapısal analizlerde kaynak metalinde genelde kaba taneli heterojen bir yapı ve ITAB bölgesinde ise daha küçük taneli düzensiz bir yapıyla karşılaşılmıştır. Makroyapısal analizlerde kaynak hızı arttırılıp diğer parametreler sabit tutulduğunda kaynak dikişi daralmıştır, kök oluşumu azalmıştır ve penetrasyonun azalmıştır. SEM / EDS analizleri incelendiğinde kaynak metalinde az sayıda ve uzun ITAB bölgesinde ise daha kısa ve çok sayıda metaller arası bileşikler tespit edilmiştir. Bu bileşiklerin birleştirme mukavemetine etkisi vardır. Çekme testinde standartlara göre H0 kondisyonlu EN AW 5754 alüminyum alaşımının çekme mukavemeti minimum 190 MPa ve akma mukavemeti minimum 80 Mpa olmalıdır yapılan testler sonucunda tüm kaynaklı numuneler minimum 205 MPa çekme mukavemeti ve minimum 106 Mpa akma mukavemeti ile uygun bulunmuştur. Yüzde uzama değerlerinde yaklaşık %40 kayıp olmuştur. Tüm sonuçla incelendiğinde 12 mm/sn kaynak hızında 85 ve 89 A kaynak akımında yapılan kaynakların daha uygun olduğu sonucuna varılmıştır.

Abstract:
In the welded manufacturing industry, applications related to the joining of aluminum alloys with the Robotic MIG welding technique are widely used. It is a preferred welding method for joining aluminum alloys due to obtaining weld seams of repeatable quality, encountering low levels of welding errors, accelerating production and eliminating errors caused by the welder. In this study, EN AW 5754 – H0 aluminum alloy sheets were joined together by robotic MIG welding technique using different welding speed and current parameters. It was aimed to examine the effects of different speed and current parameters on the microstructure and mechanical properties in the joined aluminum sheets. In examining these effects, aluminum weld structures were examined using non-destructive inspection methods such as visual, penetrating liquid and radiographic, and then destructive inspection methods such as tensile test, microhardness distribution, macro and microstructure examinations, SEM/EDS analysis of the weld area. As a result of the experiments, it was determined that improperly selected welding speed and welding current had negative effects on the joining quality of EN AW 5754 – H0 aluminum alloy sheets joined by Robotic MIG welding technique. As the welding speed decreased, penetration and weld root length increased. In addition, it was observed that sequential pores formed due to Mg evaporation. No defects were found during visual inspection. Then, penetrant liquid testing was applied to the test samples. As a result of this test, it was determined that there were sequential pores in the penetrant liquid test in welds made at a welding speed of 12 mm / sec. It has been determined that the hardness distribution in the weld zone varies from 62 HV in the base metal to 58 HV in the HAZ and 60 in the weld metal. Microstructural analysis met a heterogeneous structure, generally coarse-grained in the weld metal and smaller grained in the HAZ region. In macrostructural analysis, when the welding speed was increased and other parameters were kept constant, the weld bead narrowed and root formation and penetration decreased. When SEM / EDS analyzes were examined, a small number of long intermetallic compounds were detected in the weld metal and a large number of shorter intermetallic compounds in the HAZ region. It has been determined that these compounds have a negative effect on bonding strength. As a result of the tests, all welded samples were found to be suitable with a minimum tensile strength of 205 MPa and a minimum yield strength of 106 MPa. There was an approximately 40% loss in percentage elongation values. When the entire result was examined, it was concluded that welding made with 85 and 89 A welding current at 12 mm/sec welding speed was more suitable.