Ultra yüksek vakum uygulamalarında kullanılan oksijensiz bakır alaşımlarının farklı kaynak yöntemleri ile kaynaklanabilirliği
Weldability of oxygen-free copper alloys used in ultra high vacuum applications with different welding methods
Yazar: MURATHAN KALENDER
Danışman: PROF. DR. YAHYA BOZKURT
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Dolgu malzemeleri = Filling materilas ; Lazer kaynağı = Laser welding ; Metal malzemeler = Metal materials

Özet:
Yüksek vakum uygulamalarında, vakum sisteminin vakum seviyesine veya uygulamanın özel gereksinimlerine bağlı olarak çeşitli malzemeler kullanılmaktadır. Bunun yanında yüksek vakum uygulamaları, aşırı düşük basınç ve minimum gaz molekülleri koşullarında bütünlüğünü ve performansını koruyabilen malzemeler gerektirmektedir. Bu tür uygulamalarda, uygun özelliklerinden dolayı oksijensiz bakır alaşımları sıklıkla kullanılmaktadır. Oksijensiz bakır alaşımları, içerisinde bulunan oksijen safsızlıklarının varlığını azaltmak için çeşitli işlemlerden geçirilmiş bir bakır alaşımı türüdür. Oksijensiz bakır alaşımlarında oksijen safsızlıklarının azaltılması, elektrik performansını düşürebilen oksit tabakalarının oluşumunu en aza indirmeye yardımcı olmaktadır. Ek olarak oksijensiz bakır alaşımları, düşük gaz çıkışı özelliklerinden dolayı vakum tüpleri ve vakumla kapatılmış cihazlar gibi vakum elektroniği uygulamalarında sıklıkla kullanılırlar. Oksijensiz bakır alaşımlarının yüksek derecede saflığı ve düşük oksijen elementi içeriği, alaşıma termal ve elektriksel iletkenlikleri kazandırmasının yanı sıra oksidasyona karşı direnç gerektiren uygulama alanları için uygun hale getirir. Bununla birlikte böyle bir malzemenin kaynağı, kullanılacak sisteme ve istenen özelliklere bağlı olarak çeşitli teknikler kullanılarak gerçekleştirilebilmektedir.
Bu çalışmada, oksijeni giderilmiş bakım alaşımları ile imal edilen flanş ve tüpler; oksi-gaz esaslı lehimleme, indüksiyon esaslı lehimleme ve lazer ışını esaslı kaynak yöntemleri ile birleştirilmiştir. Birleştirilen birimlerin sızıntı oranları tespit edildikten sonra birleştirilen birimlerden kesit örnekler alınmış olup iki boyutlu kaynak bölgeleri görselleştirilmiş, bölgeler üzerinden sertlikleri tespit edilmiş ve kaynak nüfuziyeti incelenmiştir. Bununla birlikte bileşenler arası kaynak nüfuziyeti, birleşme bölgesindeki kaynak kusurları ve birimlerdeki sızıntı oranları hakkında karşılaştırmalar yapılıp sonuçlar değerlendirilmiştir.

Abstract:
In high vacuum applications, various materials are used depending on the vacuum level of the vacuum system or the specific requirements of the application. In addition, high vacuum applications require materials that can maintain their integrity and performance under conditions of extremely low pressure and minimum gas molecules. Oxygen-free copper alloys are frequently used in such applications due to their favorable properties. Oxygen-free copper alloys are a type of copper alloy that has undergone various processes to reduce the presence of oxygen impurities in it. Reducing oxygen impurities in oxygen-free copper alloys helps to minimize the formation of oxide layers, which can degrade electrical performance. In addition, oxygen-free copper alloys are used in vacuum electronics applications such as vacuum tubes and vacuum sealed devices due to their low outgassing properties. The high purity and low oxygen element content of oxygen-free copper alloys give it excellent thermal conductivity and electrical conductivity, making it suitable for applications requiring resistance to corrosion and oxidation. However, the welding of such a material can be carried out by hand using various techniques, depending on the system to be used and the desired properties.
In this study, flanges and tubes manufactured with deoxidized maintenance alloys; It is combined with oxy-gas based brazing, induction brazing and laser beam-based welding methods. After the leakage rates of the joined units were determined, cross-sectional samples were taken from the joined units, two-dimensional weld zones were visualized, their hardness was determined over the zones, and weld penetration was examined. In addition, comparisons were made about the weld penetration between the components, the weld defects in the joint area and the leakage rates in the units and the results were evaluated.