AISI 316 L paslanmaz çeliğin lazer kaynağında lazer kaynak parametrelerinin metalurjik yapıya etkisi ve ısı dağılımının incelenmesi
The effect of laser welding parameters on metallurgical structure and investigation of heat distribution in laser welding of AISI 316 L stainless steel
Yazar: ŞEYMA YILMAZ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ İSMET TIKIZ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: ANSYS = ANSYS ; Mikroyapı = Microstructure

Özet:
Metallerin birleştirilmesinde kullanılan en yaygın yöntemlerden biri kaynak ile birleştirmedir. Kaynak işlemi esnasında açığa çıkan yüksek sıcaklık parçaların birleşmesini sağlarken kaynak sonrası parçada istenmeyen bazı olumsuz etkilerin oluşmasına da yol açabilmektedir. Bu sebeple doğru kaynak yöntemi ve parametrelerin doğru seçimi kaynaklı parçadan beklenen özelliklerin karşılanması için çok önemlidir. Lazer kaynağı bu aşamada avantajlı ve yenilikçi bir yöntem olarak karşımıza çıkmaktadır. Lazer ışınının küçük bir noktaya yönlendirilmesi ile dar bir kaynak dikişi oluşması, kaynak genişliği az iken derin bir penetrasyon oluşturabilmesi, farklı metallere rahatlıkla uygulanabilmesi ve benzeri birçok avantajı lazer kaynağını diğer yöntemlerin önüne geçirmektedir. Lazer kaynağının avantajlarından faydalanabilmek ve etkili bir kaynak yapabilmek için kaynak parametrelerini doğru seçmek çok önemlidir. Bu sebeple bu çalışmada AISI 316 L paslanmaz çelik parçalar darbe enerjisi ve koruyucu gazlar değiştirilerek farklı kaynak parametreleri ile darbeli modda Nd: YAG lazer cihazı kullanılarak birleştirildi. Birleşme sonrası kaynaklı parçaların metalurjik yapısı mikroskop altında incelenerek kaynak genişliği, penetrasyon derinliği, ferrit bantları, ITAB genişliği ve oksit tabakası kalınlıkları ölçüldü. Kaynak işlemleri ANSYS programının Transient Thermal modülünde modellenerek ısı dağılımları tespit edildi ve deneysel sonuçlarla karşılaştırıldı. Hem deneysel yöntemin hem de bilgisayarda analiz yönteminin kullanıldığı bu çalışmada amaç kaynak parametrelerinin kaynaklı parçanın metalurjik yapısına olan etkisini tespit etmek ve ısı dağılımını incelemektir. İncelemeler sonucu artan darbe enerjisi ile kaynak genişliği, penetrasyon derinliği, ferrit bant sayısı ve ITAB genişliğinin arttığı görülmüştür. Argon, hava ve oksijen gazları ile yapılan kaynaklarda oksitlenmeyi önleyen en iyi koruyucu gazın argon olduğu tespit edilmiştir. Bilgisayarda yapılan modelleme işlemindeki sonuçların ise deneysel sonuçlar ile benzer olduğu tespit edilmiştir.

Abstract:
One of the most common methods of joining metals is welding. While the high temperature released during the welding process ensures the joining of the parts, it can also cause some undesirable negative effects on the part after welding. For this reason, the correct welding method and the correct selection of the parameters are crucial to meet the expected characteristics of the welded part. Laser welding emerges as an advantageous and innovative method at this point. Many advantages such as the formation of a narrow weld seam by directing the laser beam to a small spot, the ability to create a deep penetration when the weld width is narrow, the ability to easily apply to different metals, and many similar advantages make laser welding ahead of other methods. It is very important to choose the welding parameters correctly in order to benefit from the advantages of laser welding and to make an effective welding. For this reason, in this study, AISI 316 L stainless steel parts were combined using Nd: YAG laser device in pulsed mode with different welding parameters by changing pulsed energy and shielding gases.The metallurgical structure obtained after the joining was examined with the microscope and the weld width, penetration depth, number of ferrite bands, HAZ width and surface oxidation thicknesses were measured. The heat distributions were determined by modeling the welding processes in the Transient Thermal module of ANSYS and compared with the results. The aim of this study, in which both experimental and computer analysis methods are used is to determine the effect of welding parameters on the metallurgical structure of the welded part and to examine the heat distribution. As a result of the investigations, it was observed that weld width, penetration depth, number of ferrite bands and HAZ width increased with elevated pulsed energy. It has been determined that the best shielding gas that prevents oxidation in welding with argon, air and oxygen gases is argon. It was determined that the results of the modeling process on the computer were similar to the experimental results.