Beyaz eşya sanayisinde kullanılan ferritik paslanmaz çeliklerin direnç kaynağı mukavemetine direnç elektrot malzeme tipinin etkisi
Effect of electrode materials type on resistance spotwelding of AISI 430 ferritic stainless steel
Yazar: MURAT ONSEKİZ
Danışman: DOÇ. DR. YAHYA ALTUNPAK
Bolu Abant İzzet Baysal Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, 0,8 mm kalınlığa sahip AISI 430 kalite ferritik paslanmaz çelik saçlar, farklı elektrot malzemeleri kullanılarak direnç punta kaynağı ile birleştirilmiştir. Kaynak bağlantılarının sertlik ve çekme kesme yük taşıma kapasiteleri belirlenmiş ve kaynaklı numunelerin mikroyapısı da değerlendirilmiştir. Kaynaklar, 20 kVA kapasiteli ve programlanabilir bir lojik kontrolör (PLC) tarafından kontrol edilen 50 Hz'de çalışan bir zamanlayıcı ve akım kontrollü direnç spot kaynağı (RSW) makinesi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Kaynak, 6 mm çapında ve 45º kesik koni uçlara sahip CuCo2Be, CuCr ve CuZr elektrotları kullanılarak 2 barlık sabit elektrot basıncında gerçekleştirilmiştir. Birleştirme için 5, 10 ve 15 çevrim kaynak süreleri ve 5,4, 6 ve 6,6 kA kaynak akımları uygulanmıştır. Kaynaklanmış numunelerin optik muayenesi Leica marka bir mikroskop kullanılarak gerçekleştirildi. Vickers mikro sertlik testlerinde, 10 saniyeliğine 100 g yük uygulanmıştır. Çekme-kesme testi numuneleri, ASTM: E8M'ye göre hazırlanmıştır. Bir üniversal test makinesi kullanılarak, 1 mm/dk'lık sabit çekme hızında kaynaklı numunelerin maksimum çekme yükleri ölçülmüştür.
Maksimum dayanım için gereken kaynak parametreleri, bu çalışmada her elektrot için farklı bulunmuştur. Örneğin en iyi kaynak parametreleri CuZr elektrodu için 6 kA'da 10 çevrim, CuCr elektrodu için 6 kA'de  5 çevrim ve CuCo2Be elektrodu içi ise 6,6 kA'de 15 çevrimdir. Bu farklılık, elektrotların elektrik iletkenliklerine bağlanabilir. Çünkü CuZr ve CuCr elektrotların elektrik iletkenliği CuCo2Be elektrodunun yaklaşık iki katıdır. Fussion Bölgesi (FZ), sütunsal ferrit tanecikleri ile matris boyunca neredeyse eşit şekilde dağıtılmış krom bakımından zengin karbürlerden oluşmaktadır. ITAB (HAZ) iki ayrı bölgeye ayrılmıştır: yüksek sıcaklık tesiriyle ısıdan etkilenen bölge (HTHAZ) ve düşük sıcaklık tesiriyle ısıdan etkilenen bölge (LTHAZ). HTHAZ'da aşırı irileşmiş büyük taneli ferritik mikroyapı görülmektedir. LTHAZ'da daha yüksek sertlik değerine neden olan çökeltilerin hacim oranı, HTHAZ'dan daha fazladır. Mikro sertlik testleri, HAZ'da artan kaynak akımı (6,6 kA) ve kaynak süresi (15 çevrim) ile mikro sertlik değerlerinin 400 HV'ye kadar yükseldiğini göstermiştir.

Abstract:
In this study, AISI 430 grade ferritic stainless steel sheets with 0.8 mm thickness were joined by resistance spot welding using different electrode materials. The hardness and tensile shear load bearing capacity of welded joint was determined and the microstructure of welded samples was also evaluated. The welding was performed using with a timer and current controlled resistance spot welding (RSW) machine having 20 kVA capacity and operating at 50 Hz controlled by a programmable logic controller (PLC). Welding was conducted at the constant electrode pressure of 2 bar using CuCo2Be, CuCr and CuZr electrodes having a 45º truncated cone resistance tips with 6 mm face diameter. For welding, 5, 10 and 15 cycle welding times and 5.4, 6 and 6.6 kA welding currents were applied. Optical examination of the welded samples was carried out using a Leica microscope. The load of 100 g was applied for 10 s in Vickers microhardness test. Tensile-shear test samples were prepared according to ASTM: E8M and tested using a universal testing machine. The crosshead speed was kept constant 1 mm min-1. 
The welding parameters required for maximum strength were found different for each electrode in this study. For example The best welding parameters are 10 cycles at 6 kA for CuZr electrode, 5 cycles at 6 kA for CuCr electrode and 15 cycles at 6.6 kA for CuCo2Be electrode. This difference can be attributed to the electrical conductivities of the electrodes. Because, the electrical conductivities of the CuZr and CuCr electrodes are approximately twice that of the CuCo2Be electrode. Fussion Zone (FZ) is featured by columnar ferrite grains and almost evenly distributed chromium-rich carbides throughout the matrix. The HAZ is divided to two distinct zones: high temperature HAZ (HTHAZ) and little temperature HAZ (LTHAZ). The HTHAZ exhibited ferritic microstructure with excessive grain coarsening. The volume fraction of precipitates in LTHAZ is higher than HTHAZ resulting in higher hardness value. Microhardness tests showed that the microhardness values increased up to 400 HV with increasing welding current (6.6 kA) and welding time (15 cycle) in the HAZ when CuCo2Be electrode is used.