Alüminyum 1050 ve saf bakır malzeme çiftinin sürtünme karıştırma kaynak yöntemiyle birleştirilmesinde farklı geometrideki uç parametrelerinin incelenmesi
Investigation of end parameters in different geometry in combination of aluminum 1050 and pure copper pair with friction mixing welding method
Yazar: MEHMET BEDİROĞLU
Danışman: DOÇ. DR. DOGAN ENGİN ALNAK ; DOÇ. DR. SERDAR MERCAN
Sivas Cumhuriyet Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Savunma Teknolojileri ve Sistemleri Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Sürtünme karıştırma kaynağı (SKK), farklı metalik özelliklere sahip malzemeleri tam bir ergitme yapmadan katı halde birleştirebilmektedir. Özellikle alüminyum ve bakır gibi farklı malzemeleri birleştirmek için yeni ve etkili bir teknik olarak kullanılmaktadır. Sürtünme karıştırma kaynak yönteminde takım tasarımı ve konfigürasyonu bağlantı kalitesini önemli ölçüde etkilemektedir.
Bu çalışmanın amacı, AA1050 ve saf bakır malzeme çiftinin sürtünme karıştırma kaynak yöntemiyle birleştirilmesinde farklı geometrideki uç parametrelerinin, farklı devir ve farklı ilerleme hızlarının kaynaklı birleştirmenin mikroyapı ve mekanik özelliklere etkisini analiz etmektir. Çalışmada 3 mm kalınlığa, 50 mm genişliğe ve 100 mm uzunluğa sahip AA1050 ve saf bakır levhalar, omuz çapı 16 mm, pim uzunluğu 2,7 mm olan, 710, 900 ve 1120 dev/dak dönme hızı ve 16, 20 ve 25 mm/dk ilerleme hızında, 1° takım açı verilerek üniversal freze tezgâhında, freze pensine bağlanan, ucuna özel form verilmiş sert metal HSS Co10 uç ile gerçekleştirilmiştir. Kaynaklama işleminden sonra birleştirilen parçaların mekanik özelliklerine çekme deneyleri ve mikrosertlik testi yapılarak bakılmıştır. Kaynaklı bölgenin mikroyapıları ise; OM (optik mikroskop) ve morfolojik yüzey incelemeleri için SEM (taramalı elektron mikroskobu) kullanılarak incelenmiştir.
Sürtünme karıştırma kaynağı sonrası yapılan mekanik özellik ve mikroyapı incelemeleri sonucunda tüm kaynak işlemlerinde üçgen uç ile iyi bir birleştirme sağlandığı görülmüştür. Üçgen uç ile yapılan kaynaklı birleştirmedeki malzeme hareketi, farklı ilerleme ve devirlerde de iyi sonuçlar vermiştir. Fakat en iyi birleştirme 900 dev/dak devirde ve 16 mm/dak ilerleme hızında elde edilmiştir. Karıştırma bölgesinde AA1050 malzemenin saf bakır üzerine daha fazla karıştığı açık bir şekilde görülmüştür.

Abstract:
Friction stir welding (FSW) can join materials with different metallic properties in the solid state without complete melting. It is being used as a new and effective technique for joining dissimilar materials, especially aluminum and copper. In friction stir welding, tool design and configuration significantly affect the joint quality.
The aim of this study is to analyze the effect of different geometry of tip parameters, different rotational speeds and different feed rates on the microstructure and mechanical properties of the welded joint in friction stir welding of AA1050 and pure copper material pair. In the study, AA1050 and pure copper sheets with a thickness of 3 mm, a width of 50 mm and a length of 100 mm were welded on a universal milling machine with a shoulder diameter of 16 mm and a pin length of 2.7 mm, at a rotational speed of 710, 900 and 1120 rpm and a feed rate of 16, 20 and 25 mm/min, with a tool angle of 1°, using a hard metal HSS Co10 tip with a specially shaped tip connected to the milling collet. After the welding process, the mechanical properties of the joined parts were examined by tensile tests and microhardness tests. The microstructures of the welded area were examined using OM (optical microscope) and SEM (scanning electron microscope) for morphological surface examinations.
As a result of the mechanical properties and microstructure examinations after friction stir welding, it was seen that a good joint was obtained with the triangular tip in all welding processes. The material movement in the welded joint made with the triangular tip gave good results at different feeds and speeds. However, the best joint was obtained at a speed of 900 rpm and a feed rate of 16 mm/min. In the mixing zone, it was clearly seen that the AA1050 material was more mixed with pure copper.