Yüksek hızlı trenlerde kullanılan alüminyum alaşımının lazer ve mıg kaynak yöntemleri ile birleştirilerek mekanik ve metalurjik özelliklerinin karşılaştırılması
Comparison of the mechanical and metallurgical properties of aluminum alloy used in high speed trains, joined with laser and mig welding methods
Yazar: EMİNE GÜNDOĞDU İŞ
Danışman: PROF. DR. MUHARREM YILMAZ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Alüminyum alaşımları = Aluminum alloys ; Koruyucu gazlar = Shielding gases ; Lazer kaynağı = Laser welding

Özet:
Alüminyum alaşımlarının hafif olması korozyon dirençlerinin yüksek olması son yıllarda havacılık ve savunma sanayi alanlarında kullanım alanlarını artırmıştır. Bu alanların yanı sıra raylı sistemler alanında da oldukça yaygın kullanılmaya başlanmıştır. Özellikle yüksek hızlı tren imalatında Al alaşımlarını görmemiz mümkündür. Bu alaşımlardan AlMgSi alaşımı olan 6061 T6 Al alaşımı ülkemizde yüksek hızlı tren imalatında kullanılması planlanmaktadır. Bu alaşım ısıl işlem ile mukavemet kazandırılmış bir alaşımdır. Ancak kaynak esnasında oluşan yüksek sıcaklık sebebi ile mukavemet özelliklerini kaybetmektedir. Bundan dolayı kaynak bölgesinde düşük ısı girdisi ve dar kaynak dikişi oluşturarak bu problemler minimuma indirilebilir.
Bu çalışmada 6061 T6 Al alaşımı lazer kaynak tekniği ile farklı kaynak hızlarında ve farklı koruyucu gaz karışımlarında birleştirilmiş ve sonuçları irdelenmiştir. Bunun dışında iki farklı ilave teli(4043,5356) kullanılarak mekanik ve metalürjik özellikleri incelenmiştir. Kaynak sonrası kaynak metalinin metalürjik yapısı ve dikişi genişlikleri optik mikroskop ile incelenmiş ve tüm numunelerin sertlik değerleri ölçülmüştür. Daha kaynaklı bağlantıların çekme testleri yapılmış mekanik özellikleri incelenmiş ve kopan yüzeyler SEM ile incelenip sünek-gevrek kırılma türleri irdelenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre kaynaklı bağlantıların mekanik özelliklerini etkileyen en önemli parametreler lazer kaynak hızı ve koruyucu gaz içerisindeki He miktarıdır. Artan kaynak hızı ile mekanik özelliklerin düştüğü belirlenmiş ve buna karşılık Koruyucu gaz içerisindeki He miktarının artması ile de kaynak dikiş genişliği artmış ve içyapıdaki gözenek miktarında düşüşler olmuştur. Ayrıca 4043 ilave tel kullanıldığında kaynak dikiş genişliğinin arttığı ve mekanik özellikler düşüş olduğu tespit edilmiştir. 5356 ilave tel kullanıldığında ise mekanik özelliklerde artış olduğu ve kaynak dikiş genişliğinde azalmalar mevcuttur.

Abstract:
The lightness of aluminum alloys and their high corrosion resistance have increased their use in aviation and defense industries in recent years. In addition to these areas, it has also been widely used in the field of rail systems. It is possible to see Al alloys, especially in the manufacture of high-speed trains. Among these alloys, 6061 T6 Al alloy, which is an AlMgSi alloy, is planned to be used in the production of high-speed trains in our country. These alloy types are an alloy that have been strengthened by heat treatment. However, it loses its strength properties due to the high temperature that occurs during welding. Therefore, these problems can be reduced by creating a low heat input and narrow weld seam in the weld zone.
In this study, 6061 T6 Al alloy was combined with laser welding technique at different welding speeds and in different shielding gas mixtures and the results were examined. In addition, two different additional wires (4043,5356) were used to investigate their mechanical and metallurgical properties. After welding, the metallurgical structure and seam widths of the weld metal were examined with an optical microscope and the hardness values of all samples were measured. Then, the tensile tests of the welded joints were carried out, the mechanical properties were examined, and the ruptured surfaces were examined by SEM and the ductile-brittle fracture types were examined. According to the results obtained, it has been determined that the most important parameters affecting the mechanical properties of the welded joints are the laser welding speed and the amount of He in the shielding gas. It was determined that the mechanical properties decreased with increasing welding speed. On the other hand, with the increase in the amount of He in the shielding gas, the weld seam width increased and the pore amount decreased. In addition, when 4043 additional wire is used, it has been determined that the weld seam width increases and the mechanical properties decrease. When 5356 additional wire is used, there are increases in mechanical properties and decreases in weld seam width.