Sürtünme kaynağı ve MIAB kaynağı ile birleştirilmiş boruların mikroyapısal ve mekanik karakterizasyonu
Micro and mechanical characterization of tubular parts welded via friction and MIAB welding
Yazar: BERNA BALTA
Danışman: DOÇ. DR. AZİZ ARMAĞAN ARICI
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Yapısal dayanım, hafiflik ve fiyat avantajlarından ötürü, boru kesitli parçalar otomotiv endüstrisinde yaygın olarak kullanılırlar. Akslar, kardan milleri, çamurluk braketleri gibi parçalar, genellikle boru kesitli parçalar ve uçlarına kaynatılmış dövme braketlerden oluşurlar. Bu tür parçalarda ömür beklentisi araç ömrüne eşdeğer, yani hiç servis görmeyecelermiş gibi oldukları için, boru kesitli parçalar ve dövme braketler sürtünme kaynağı veya manyetik ark kaynağı (MIAB) gibi katı hal kaynak yöntemlerinden biri kullanılarak kaynatılırlar. Geleneksel füzyon kaynak yöntemleri ile karşılaştırıldığında katı hal kaynak yöntemleri ömür olarak daha üstündürler.
Bu çalışmada sürtünme kaynağı ve MIAB kaynağı ile imal edilmiş olan orta karbonlu çelik boru ve orta karbonlu dövme braket bağlantısının mikro ve mekanik karakterizasyonu ve sürtünme kaynağının parametrik optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Deneysel çalışmalara başlamadan önce, ilk olarak literatür taraması yapılmıştır. Buradan elde edilen bilgiler ışığında, sürtünme ve MIAB kaynağı yöntemiyle imal edilmiş deneysel numuneler hazırlanmıştır. Daha sonra, boru ve braket sürtünme kaynak bağlantısı için kaynak parametreleri, mekanik özellikler bakımından optimize edilmiştir. Sürtünme kaynağı kaynak parametreleri optimizasyonu Yüzey Cevap Metodu (RSM) kullanılarak gerçekleştirilmiştir. RSM kullanılarak kurulan matematiksel model, Varyans Analizi (ANOVA) yöntemiyle doğrulanmıştır. Hazırlanan sürtünme kaynağı deney numunelerine çekme testi, mikro-sertlik ve petal testleri uygulanmıştır. Isıdan etkilenen bölgenin (ITAB) makro ve mikroyapısal analizi gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlar çerçevesinde İstenirlik (Desirability) Fonksiyonu yöntemi uygulanarak kaynak parametreleri optimize edilmiştir. Optimizasyon neticesinde elde edilen, en uygun parametreler kullanılarak üretilen doğrulama numunesi üzerinde en yüksek çekme dayanımı, en yüksek % uzama ve en küçük petal çatlak uzunluğu değerlerine ulaşılmıştır. Son olarak, optimum sürtünme kaynağı ve MIAB kaynağı numuneleri  karşılaştırılmıştır.

Abstract:
Tubular section components are widely used in automotive industry due to their structural stiffness, minimized weight and cost. Generally, tubular section parts are coupled with forging end caps when assembled to upper sub-system components such as axles, propelled drive shafts, fender brackets. In order to achieve lifetime and no-service design expectancies, these tubular section components' end brackets are usually joined to the tubular sections by using a solid state welding process, such as friction welding or Magnetically Impelled Arc Butt (MIAB) welding. Solid state welding techniques have greater advantage on the overall durability performance as compared to traditional fusion welding.
In this study, micro and mechanical characterization of the medium carbon steel tube and forging bracket joint which was produced by using friction and MIAB welding, and optimization of friction welding parameters were developed. Before the experimental study, literature survey was completed. In the light of the findings of the survey, experimental parts were produced by using friction and MIAB welding techniques. Afterwards, friction welding parameters were optimized interms of mechanical properties by using response surface methodology (RSM). The mathematical model, established by using RSM, was validated through Analysis of Variance (ANOVA) technique. Tensile testing, micro-hardness analysis and petal tastings were applied to the friction welding samples. Macro and microstructural features of Heat Affected Zone (HAZ) were investigated. Desirability function was applied to optimize the friction welding process parameters. In order to achieve maximum elongation (%) and tensile strength with minimum petal crack length, a confirmation sample was produced. Results were in good agreement with the predicted values. At the end, optimum friction welding and MIAB welding samples were compared.