Bakır boruların sert lehimleme ile birleştirilmesinde işlem parametrelerinin geometrik mamul özelliklerine olan etkisinin incelenmesi
Investigation the effect of copper pipe brazing process parameters on geometrical product specification
Yazar: CEM ALAKUZU
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ BİNNUR SAĞBAŞ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İmal Usulleri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Sert lehimleme = Brazing

Özet:
Bakır kimyasal simgesi "Cu" olan, kırmızıya yakın renkte, ısı ve elektrik iletkenliği iyi olan, ince tel ve levha formuna getirilebilen ve uygulama alanı oldukça geniş olan bir metaldir. Metalik bakır, sülfitli ve oksitli bakır cevherlerinden zenginleştirme ve izabe (metalleri eriterek sıvı duruma getirme) sonucunda elde edilmektedir. Paslanmaz yapısı nedeniyle, soğuk hava makineleri ve ekipmanları, nakliye araçları ve dış kaplamalar için genellikle tercih edilmiştir.

Bakır ve alaşımları genellikle lehimleme işlemi ile birleştirilir. Sert lehimleme, dolgu metalinin kılcal etki ile birleştirilecek olan metal yüzeyler arasındaki küçük boşluklara nüfuz etme kabiliyetine bağlıdır. Uygun koşullar altında lehimli malzeme dolgu alaşımının yüzey difüzyonuyla ıslanır ve sonuç olarak bu iki malzeme arasında güçlü bağlar oluşur.

Bu çalışmada, soğutma sistemlerinde kullanılan bakır borular, lehimleme tekniği ile birleştirilmiştir. Birleştirme işlemleri için 12.7 mm çapında 8 adet saf bakır (% 99.9) boru örneği kullanılmıştır. Bakır borulara L-CuP6 (DIN 8513) dolgu metali ile 3 farklı sert lehim sıcaklığı uygulanmıştır. Ayrıca 3 numune azot gazı altında, diğer 3 numune ise azot gazı kullanılmadan lehimlenmiştir. Diğer 2 numune ise yaklaşık 750°C sıcaklıkta alın alına birleştirilerek azot gazı kullanılarak ve azot gazı kullanılmadan sert lehimlenmiştir. Sıcaklık değişikliklerinin, azot gazı kullanımının ve boruları birleştirme şeklinin lehimlenmiş bağlantıların mekanik özelliklerine ve yüzey kalitesine olan etkileri araştırılmıştır. Ayrıca birleştirme alanında sıcaklık dağılımı ölçülmüştür. Sonuçlara göre, maksimum dayanım sağlayan en uygun sıcaklık değeri değerlendirilmiştir.

Abstract:
Copper is a metal that's chemical symbol is 'Cu' and it has a reddish color, having high heat and electric conductivity and also that can be in form of thin wire and plate it has very wide usage area. Metallic copper is obtained by through enrichment and smelting of sulphited and oxidized copper ores. Because of its stainless structure, it has been generally preferred for cold air machinery and equipment, transport vehicles and exterior coatings.

Copper and its alloys are usually combined with brazing process. Brazing depends on the ability of the filler metal to penetrate through capillary voids between the metal surfaces to be joined, by capillary effect. Under favorable conditions, the brazed material is wetted with the surface diffusion of the filler alloy and as a result, strong bonds formed between these two materials.

In this study, copper pipes used in refrigeration systems were joined by brazing technique. Eight pieces pure copper (99.9%) pipe samples in 12.7 mm diameter were used for joining processes. Three different brazing temperatures were applied to the copper pipes with L-CuP6 (DIN 8513) filler metal. Also, 3 samples were brazed under nitrogen gas and other 3 samples were brazed without using nitrogen gas. Other 2 samples were brazed of butt method approximately 750°C under nitrogen gas and without using nitrogen gas. The effects of the temperature changes, the use of nitrogen gas and joining method of pipes on the mechanical properties and surface qualities of the brazed joints have been investigated.  Moreover, the temperature distribution on the joining area were measured. According to results, the optimum temperature value providing the maximum tensile strength was evaluated.