Arabağlayıcı kullanılarak difüzyon kaynağı ile birleştirilen GR2  ve Cu malzemelerin kaynak parametrelerinin araştırılması ve optimizasyonu
Investigation and Optimization of Welding Parameters of GR2 and Cu Materials Combined with Diffusion Welding Using Interlayer
Yazar: ÇETİN SAPAN
Danışman: DOÇ. DR. SEDAT BİNGÖL
Dicle Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada birleştirilmesi geleneksel kaynak yöntemleri ile mümkün olmayan GR2 ve Cu malzeme çiftinin AA 1050 formunda Al ara tabaka kullanarak difüzyon kaynağı ile birleştirilmesine etki eden kaynak parametreleri araştırılmıştır. Optimizasyon yöntemi olarak ise Taguchi optmizasyon yöntemi kullanılmıştır. Yapılan çalışmada kullanılan malzemelerin difüzyon kaynağı ile birleştirilebilme özellikleri incelenmiş olup, mevcut teçhizat kullanılarak uygun kaynak parametreleri keşfedilmeye çalışılmıştır. Yapılan deneylerde kullanılmak üzere silisyum karbür kesici disk ve soğutma sıvısı kullanılarak uygun boyutlarda GR2 ve Cu malzemeler temin edilmiştir. Elde edilen saf numuneler, farklı parametre seviyelerine sahip sıcaklık, bekleme süresi ve basınç parametreleri yardımıyla difüzyon kaynak yöntemi ile birleştirilmiştir. Al ara tabaka kullanılarak birleştirilen GR2-Cu kaynaklı numunelere kesme testleri uygulanarak ara yüzeylerin mekanik özellikleri belirlenmiş ve optimum kaynak parametreleri tespit edilmeye çalışılmıştır. Kaynak ara yüzeylerinde meydana gelen yapısal özellikler ise optik mikroskop çalışmaları ile incelenmiştir. Ayrıca kaynaklı numunelere sertlik deneyleri yapılarak malzemelerin çizilmeye, kesilmeye, aşınmaya vb. istenmeyen durumlara karşı göstermiş olduğu direnç belirlenmiştir.

Yapılan çalışmada optimizasyon yöntemi olarak kullanılan Taguchi deneysel tasarım metodu ile deney parametreleri optimize edilmiştir. Taguchi optimizasyon yöntemi, deney sayılarını azaltan, zaman ve maliyet açısından tasarruf sağlayan ve istenmeyen unsurların tesirlerini en aza indirgemeye çalışan bir deney tasarım tekniğidir. Taguchi optimizasyon yöntemi ile L9 ortogonal dizinine göre S/N ve Varyans analiz çalışmaları yapılarak deneysel verilerin analiz çalışmaları yapılmıştır. Yapılan S/N çalışmalarında en uygun kaynak parametre seviyeleri belirlenmiştir. Varyans analiz çalışmalarında ise hangi parametrenin sistem üzerinde daha fazla etkili olduğu ve yapılan deneysel çalışmaların doğruluk oranı hesaplanmıştır.

Anahtar Kelimeler:  GR2, Al Ara Tabaka, Bakır, Difüzyon Kaynağı, Taguchi Yöntemi,  Optimizasyon, Kesme mukavemeti

Abstract:
In this study, welding parameters that affecting the bonding of GR2 and Cu material pairs, which is not possible bonding with traditional welding methods, were investigated by diffusion welding using Al interlayer in the form of AA 1050. Taguchi optimization method was used as optimization method. The properties of the materials used in the study that can be combined with diffusion welding were examined, and appropriate welding parameters were tried to be discovered by using the existing equipment. Suitable sizes of GR2 and Cu materials were provided by using silicium carbide cutting disc and coolant for use in the  experiments. The obtained pure samples were combined with the diffusion welding method with the help of temperature, waiting time and pressure parameters with different parameter levels. The mechanical properties of the interfaces and the optimum welding parameters were determined by applying shear tests to the GR2-Cu welded samples combined using Al interlayer. The structural properties of the welding interfaces were examined with optical microscope studies.  In addition, hardness tests were performed on welded samples to determine of resistance of materials for unwanted situations such as scratching, cutting and abrasion.

In the study, the experiment parameters were optimized using the Taguchi experimental design method as the optimization method. The Taguchi optimization method is an experimental design technique that reduces the number of experiments, saves time and cost, and tries to minimize the effects of undesirable factors. Analyzes of experimental data were performed by S / N and ANOVA studies according to the L9 orthogonal index with Taguchi optimization method. The most appropriate welding parameters were determined in the S / N studies.  In variance analysis studies, it was calculated which parameter is more effective on the system and the accuracy rate of experimental studies.

Key Words: GR2, Aluminium Interlayer, Copper, Diffusion Welding, Taguchi Method,  Optimization, Shearing Strenght