Sürtünme karıştırma kaynak yöntemiyle birleştirilen Cu ile CuZn37 levhaların mekanik ve mikroyapı özellikleri
Mechanical and microstructural properties of the joined dissimilar Cu ile CuZn37 plates by friction stir welding
Yazar: ZAFER BARLAS
Danışman: DOÇ. DR. HÜSEYİN UZUN
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metal Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2009
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Teknik Eğitim = Technical Education
Dizin: Mekanik özellikler = Mechanical properties ; Mikroyapı = Microstructure ; Sürtünme karıştırma kaynağı = Friction stir welding

Özet:
Bu çalışmada, Cu ve CuZn37 levhalar 22 mm/dakika sabit kaynak hızında, 400, 600, 800, 1000 devir/dakika takım dönme hızlarında SKK yöntemiyle alın-alına birleştirilmiştir. Ayrıca aynı kaynak parametrelerinde, Cu ve CuZn37 levha konumları değiştirilmiş, böylece takım dönme hızının ve levha konumunun birleştirme özelliklerine olan etkileri incelenmiştir. Bu amaç doğrultusunda, birleştirmelerin kaynak bölgelerindeki sıcaklık dağılımları ölçülmüş, mikroyapı karakterizasyonları yapılmış, sertlik ve mekanik özellikleri incelenmiştir.Çalışmalar sonucunda, birleştirmelerin kaynak bölgelerinde Cu-ITAB, CuZn37-ITAB, CuZn37-TMEB ve KM mikroyapıları belirlenmiştir. KM'lerin Cu ve CuZn37 malzemenin karışımından meydana geldiği ve bu bölgedeki baskın yapı değişiminin CuZn37 tane incelmesi olduğu görülmüştür. Takım dönme hızının KM ve ITAB'lardaki tane büyüklüğüne sistematik bir etkisi belirlenememiştir. Ancak, levha konumunun daha karmaşık bir KM oluşumunda etkili olduğu görülmüştür. Takım dönme hızının artmasıyla KM'lerdeki sıcaklıkların arttığı, fakat Cu ve CuZn37 malzemelerin ergime sıcaklıklarına ulaşmadığı tespit edilmiştir. XRD incelemeleri göstermiştir ki, sıcaklık artışı ve karıştırıcı ucun karıştırma hareketi kaynak bölgelerinde Cu5Zn8 metaller arası bileşiklerin oluşumuna neden olmuştur. Sertlik ölçümlerinde, ITAB'lardaki sertliklerin Cu ve CuZn37 ana metallere göre azaldığı, KM'lerdeki sertliklerin ise Cu ana metalden yüksek ve CuZn37 ana metalden düşük olduğu görülmüştür. Ancak, değişken kaynak parametrelerinin bu bölgelerin sertlikleri üzerine etkileri belirlenememiştir. Çekme ve eğme deneylerinde en yüksek mukavemet özellikleri, 800 devir/dakika takım dönme hızında Cu levhanın ilerleme, CuZn37 levhanın yığma kenarına sabitlendiği birleştirmede elde edilmiştir. Bu birleştirmenin kaynak performansının Cu ana metalle benzer, CuZn37 ana metalden ise düşük olduğu tespit edilmiştir. Mekanik deney sonuçları göstermiştir ki, takım dönme hızı ve levha konumu birleştirme özelliklerini etkilemiştir.

Abstract:
In this study, Cu and CuZn37 plates were joined in butt configuration at a constant weld speed of 22 mm/min and tool rotation speeds of 400, 600, 800, 1000 rpm by FSW. The effects of tool rotation speed and plate positions have been investigated on joint properties.Microstructure inspections show that the weld zones of joints were consisted of Cu-HAZ, CuZn37-HAZ, CuZn37-TMAZ and WN. WNs were occurred by the mixing of Cu and CuZn37 materials. There is no systematically effect of tool rotation speed on grain size of WNs and HAZs. It was seen that the plate positions were effective on more complex WNs occurrence. It was determined that the temperatures in WNs were not reached to melting points of Cu and CuZn37 materials. XRD measurements show that Cu5Zn8 intermetallic compounds were occurred in the weld zones. The hardness?s in WNs were higher than that of Cu base metal and lower than that of CuZn37 base metal. The tensile and bending tests show that the highest strength properties were achieved on the tool rotation speed of 800 rpm when Cu plate and CuZn37 plate were fixed on advancing side and retreating side, respectively. That welding performance of this joint was similar to Cu base metal and lower than that of CuZn37 base metal. The mechanical tests results show that the joints properties were affected by tool rotation speed and plate positions.