İnconel 718 süper alaşımı ve AISI 316l paslanmaz çeliğinin sürtünme kaynağı ile birleştirilmesi ve karakterizasyonu
Friction welding and characterization of inconel 718 superalloy and AISI 316l stainless steel
Yazar: ÖMER KARABEY
Danışman: DOÇ. DR. AHMET AKKUŞ
Sivas Cumhuriyet Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Deney seti tasarımı = Experiment module design ; Paslanmaz çelik = Stainless steel ; Süper alaşımlar = Superalloys ; Sürtünme kaynağı = Friction welding ; Sürünme = Creep

Özet:
Bu çalışmada nikel esaslı İnconel 718 süper alaşımı ve demir esaslı AISI 316L paslanmaz çeliği sürtünme kaynağı ile birleştirilmiştir. Sürtünme kaynağında ana etmen olarak 3 farklı devir (1800-1600-1400 dev/dak), her bir devir için 3 farklı sürtünme süresi (16-12-6 sn) ve bu sürtünme sürelerinde 3 farklı sürtünme basıncı   (60-40-20 MPa), yığma süresi (32-24-12 sn) ve yığma basıncı (120-80-40 MPa) belirlenmiştir. Bu parametreler ile 27 farklı numune kaynak edilmiştir. Kaynaklı numunelerde çatlak analizi, sertlik analizi, çekme testi, sürünme testi, SEM ve EDS analizleri yapılarak karakterizasyon işlemi yapılmıştır. Sürünme testi için bir Sürünme Test Cihazı tasarlanıp imalatı gerçekleştirilmiştir. Sürünme test cihazı maksimum 1000 °C sıcaklıkta ve numuneye maksimum 18 kN' luk statik bir yükleme yapabilme kapasitesindedir. Numunelerin bağlantısı üzerine açılan sağ ve sol M12x1,75 diş ile gerçekleştirilmiştir. Testler 650 °C sıcaklıkta ve 295 MPa gerilme altında yapılmıştır.   Makro kontrollerde ısının tesiri altındaki bölgenin (ITAB) AISI 316L malzemesi tarafında İnconel 718 malzemesine göre daha geniş olduğu görülmüştür. Sertlik analizinde ise İnconel 718 malzemesinde herhangi bir sertlik değişimi görülmemiş, AISI 316L tarafında ise ITAB' da sertlik düşüşü elde edilmiştir. Çekme testlerinde numunelerin tamamı AISI 316L tarafında kırılmıştır. Çekme testleri sonucunda      1600 dev/dk devir sayısı, 6 sn sürtünme süresi, 40 MPa sürtünme basıncı, 12 sn yığma süresi ve 80 MPa yığma basıncıyla kaynak yapılan S17 numunesinde 736,3 MPa maksimum çekme dayanımı elde edilmiştir. 1400 dev/dk devir sayısı, 12 sn sürtünme süresi, 20 MPa sürtünme basıncı, 24 sn yığma süresi ve 40 MPa yığma basıncıyla kaynak yapılan S24 numunesinde 653,6 MPa minimum çekme dayanımı elde edilmiştir. Sürünme testlerinin sonucunda 1400 dev/dk devir sayısı, 16 sn sürtünme süresi, 40 MPa sürtünme basıncı, 32 sn yığma süresi ve 80 MPa yığma basıncıyla kaynak yapılan S11 numunesinde 58,2 saatte 1,916 mm uzama ile en iyi sürünme dayanımını göstermiştir.

Abstract:
In this study, the nickel-based Inconel 718 super alloy and the iron-based AISI 316L stainless steel were joined by friction welding. 3 different revolution speeds (1800-1600-1400 rpm), 3 different friction times (16-12-6 s) for each rpm and 3 different friction pressures (60-40-20 MPa), forge times (32-24-12 s) and forge pressures (120-80-40 MPa) were determined as the main factor in friction welding. These parameters were applied to 27 different samples. The characterisation was performed by crack analysis, hardness analysis, tensile test, creep test, SEM and EDS analyses on welded samples. A creep testing machine was designed and manufactured for creep testing. The creep test machine can apply a maximum static load of 18 kN to the sample at a maximum temperature of 1000°C. The test samples were attached to the jaws with M12x1.75 right and left screw. The tests were performed at a temperature of 650 °C and under a stress of 295 MPa. In macro checks, the heat affected zones (HAZ) were wider on the AISI 316L material side than the Inconel 718 material. In the hardness analysis, no change in hardness was observed in the Inconel 718 material, and a decrease in hardness was achieved in HAZ on the AISI 316L side. All samples were fractured on the AISI 316L side in tensile testing. As a result of the tensile tests, a maximum tensile strength of 736.3 MPa was obtained in the S17 sample, which was welded with 1600 rpm, 6 s friction time, 40 MPa friction pressure, 12 s forge time and 80 MPa forge pressure. A minimum tensile strength of 653.6 MPa was acquired in the S24 sample, which was welded with 1400 rpm, 12 s friction time, 20 MPa friction pressure, 24 s forge time and 40 MPa forge pressure. As a result of the creep tests, the S11 sample welded with 1400 rpm, 16 s friction time, 40 MPa friction pressure, 32 s forge time and 80 MPa forge pressure showed the best creep strength with an elongation of 1,916 mm in 58.2 hours.