Aşırı plastik deformasyon uygulanan aa6082 malzemenin sürtünme kaynağının mikroyapı ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of the microstructural and mechanical properties of friction welding on aa6082 material that applied severe plastic deformation
Yazar: GÖZDE MUTLU
Danışman: DOÇ. DR. HASAN KAYA
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Otomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Otomotiv Mühendisliği = Automotive Engineering

Özet:
AA6082 alüminyum alaşımları iyi kaynaklanabilir özellikleri, iyi korozyon direnci ve mekanik mukavemet özellikleri sebebiyle endüstrinin birçok alanında kullanım alanı bulmaktadır. AA6082 serisinin uygulama yerleri olarak köprüler, kamyon korkulukları, gemi inşaat sektörü, bisiklet imalatı, perçin, maden ekipmanları verilebilir. Bu çalışmada, Eşit Kanal Açısal Presleme (EKAP) işlemine tabi tutulan AA6082 malzemelerin, sürtünme kaynak yöntemi ile birleştirilmesi ve sürtünme kaynağının EKAP üzerine mekanik etkileri incelenmiştir. EKAP, bir aşırı plastik deformasyon (APD) yöntemidir. Malzeme katı fazda iken eş kesitli iki kanaldan preslenmesi ve bunun sonucunda meydana gelen kayma gerilmeleri ile malzemenin kesit alanı değişmeksizin tane boyutunun inceltilme prosesidir. Birçok sertleştirme proseslerinin aksine EKAP'ta tokluk değerleri korunurken, malzemenin
sertlik ve mukavemetinde artış meydana gelmektedir. Deneysel çalışmada EKAP prosesinden önce, AA6082 T6'lı numunelere, 510 °C de 2 saat boyunca normalizasyon tavlaması uygulanarak, homojenize olmuş bir iç yapıya getirilmiştir. Numunelere EKAP işlemleri 1 geçiş ve 2 geçiş olmak üzere uygulanmıştır. EKAP işlemlerinde kalıp açısı 90 ° olan altı kanallı "Hexa Die" EKAP kalıbı ve rota olarak Bc rotası kullanılmıştır. EKAP işlemleri sırasında işlem parametrelerinin önemine bağlı olarak presleme hızı ve malzemenin yeniden kristalleşme sıcaklığının altındaki bir sıcaklıkta işlem sıcaklığı kullanılarak deneysel çalışmalar yapılmıştır. EKAP ile aşırı plastik deforme edilen AA6082 numunelerin mekanik testleri yapılmıştır. Yapılan mekanik testlerde sertlik ölçümleri vickers cinsinden yapılmış olup, EKAP 1 geçiş sonrasında %27, EKAP 2 geçiş sonrası ise %29 oranında bir artış görülmüştür. Geçiş sayısındaki artışla birlikte sertlik değerlerinde de artış gözlemlenmiştir. Numunelerin APD işleminin ardından, katı hal kaynak yöntemlerinden birisi olan sürtünme kaynağı kullanılarak numunelerin birleştirilmesi sağlanmıştır. AA6082 T6 – AA6082 T6, homojenize AA6082 – EKAP 1 geçiş AA6082, homojenize AA6082 –EKAP 2 geçiş AA6082 ve EKAP 1 geçiş AA6082 - EKAP 2 geçiş AA6082 şeklinde birbirinden farklı 4 grup kaynaklı numune elde edilmiştir. Kaynaklanan numuneler için mekanik testlerden çekme testi ve sertlik testleri yapılmıştır. Yapılan çekme testleri sonrasında sürtünme kaynağının numune davranışındaki etkisini değerlendirebilmek amacıyla her bir gruba ait çekme mukavemetleri, akma mukavemetleri, tokluk değerlendirmeleri yapılmıştır. Elde edilen değerler sonrasında numunelerin mekanik davranışlarını bilimsel yöntemlerle ispatlayabilmek ve nicel bir değerlendirme sağlayabilmek amacıyla optik mikroskop, tarama elektron mikroskobu (SEM-EDS) ile kırık yüzey incelemelerini içeren karakterizasyon çalışmaları yapılmıştır.

Abstract:
AA6082 aluminum alloys are used in many areas of industry due to their good weldability, good corrosion resistance and mechanical strength properties. Bridges, truck guardrails, shipbuilding industry, bicycle manufacturing, rivets, mining equipment can be given as application areas of the AA6082 series. In this study, the joining of AA6082 materials subjected to Equal Channel Angular Pressing (ECAP) process by friction welding method and the mechanical effects of ECAP on friction welding were analysed. ECAP is a severe plastic deformation (SPD) method. It is the process of thinning the grain size without changing the cross-sectional area of the material by pressing the material from two channels of equal cross-section while it is in the solid phase and shear stresses that occur as a result of pressing. Contrary to many hardening processes, ECAP increases the hardness and strength of the material while maintaining the toughness values. In this experimental study, before the ECAP process, normalization annealing was applied to the samples with AA6082 T6 at 510 °C for 2 hours, and they were brought to a homogenized internal structure. ECAP process was applied to the samples as 1 pass and 2 passes. A six-channel "Hexa Die" ECAP mold with a 90° die angle was selected and the Bc route was used as the route in ECAP processes. During the ECAP processes, experimental studies were carried out using the pressing speed and a process temperature below the recrystallization temperature of the material, depending on the importance of the process parameters. Mechanical tests of AA6082 specimens, which were plastically deformed by ECAP, were
performed. In the mechanical tests, hardness measurements were made in vickers, and an increase of 27% was observed after ECAP 1 pass and 29% after ECAP 2 passes. An increase in the hardness values was observed with the increase in the number of passes. After the SPD process was applied to the samples, they were joined using friction welding, which is one of the solid-state welding methods. Samples from 4 different groups were obtained as AA6082 T6 – AA6082 T6, homogenized AA6082 – ECAP 1 pass AA6082, homogenized AA6082 – ECAP 2 pass AA6082 and ECAP 1 pass AA6082 - ECAP 2 pass AA6082. Tensile test and hardness tests were carried out for welded specimens among the mechanical tests. After the tensile tests, in order to evaluate the effect of friction welding on the sample behaviour, the tensile strength, yield strength and toughness evaluations of each group were made. After the values obtained, characterization studies including optical microscope, scanning electron microscope (SEM-EDS) and fracture surface examinations were carried out in order to prove the mechanical behaviour of the samples with scientific methods and to provide a quantitative evaluation.