Lazer kaynağı ile birleştirilmiş demir esaslı T/M malzemelerin kaynak bölgesinin mekanik özelliklerinin belirlenmesi
The determination of welding zone mechanical properties of ferrous based P/M metarials joined by laser welding
Yazar: MESUT TOKDEMİR
Danışman: PROF. DR. CEVDET MERİÇ
Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2007
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Mekanik özellikler = Mechanical properties ; Toz metalurjisi = Powder metallurgy

Özet:
Toz metalurjisi (TM) yöntemi ile parça üretimi günümüzde giderek önem kazanmaktadır. Hızlıüretim ve üretilen parçaların çoğunlukla herhangi bir talaşkaldırma işlemine gerek duymaması,bu yöntemin en önemli avantajıdır. Diğer yöntemlerle üretilen parçaların kaynaklanmasıkonusunda birçok araştırma yapılmış ve çok çeşitli kaynak yöntemleri geliştirilmiştir. Tozmetaller ise gözenekli malzemeler olmasından dolayı, kaynak edilebilirliği zordur. Bu yüzden tozmetallerin kaynağıve bu konuda yapılan çalışmalar sınırlıdır. Toz metalin cinsi, üretim yöntemi,mekanik ve diğer özellikleri kaynak yöntemini belirler. Bunun yanında, lazer kaynağıbirçokavantajıyla kaynak yöntemleri arasında yeni bir yöntemdir.Bu çalışmada, TM yöntemiyle 600 MPa presleme basıncında ve 1120 0C sinterlemesıcaklığında üretilen demir esaslıtoz metal Fe-Grafit kompozitleri birbiriyle toz-toz (TT), SAE1020 malzemesi birbiriyle demir-demir (DD) ve toz metal Fe-C kompozitleri kimyasal yapısıbirbiriyle benzer SAE 1020 malzemesiyle toz-demir (TD) olacak şekilde farklımalzemekompozisyonlarıile ve 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9 m/dak beşfarklıkaynak hızlarıyla CO2 lazer kaynakyöntemiyle birleştirilmiştir. Lazer kaynağı2500 W güce, 18 mm nozul çapına ve 175 mmodaklama değerine sahip lazer kaynak cihazında ve argon koruyucu gaz ortamındagerçekleştirilmiştir. Birleştirilen malzemelere sertlik, çekme, üç nokta eğme, çentik darbe vemetalografik olarak da optik, SEM ve XRD deneyleri uygulanmıştır. Bu malzemelerinbirbirleriyle, farklılazer kaynak hızlarının mekanik ve mikro yapıözelliklerine etkileri araştırılmışve karşılaştırılarak bu özellikler belirlenmiştir.Sonuç olarak, numunelerin lazer kaynak hızıarttıkça genelde çekme, eğme ve çentik darbedayanımlarıazalmıştır. Sertlik değerleri ise artmıştır. Kopmalar genellikle çekme deneyisonunda esas metalden, eğme deneyi ve çentik darbe deneyi sonunda ITAB' dangerçekleşmiştir. Toz metal numunelerde gevrek kırılma ve diğer numunelerde ise sünek kırılmagözlenmiştir.

Abstract:
Production of machine parts using powder metallurgy has gained a lot of importance in recentyears. Fast production capacity and the fact that produced parts do not need machiningprocessing are significant advantages of this technique. Much research has been conducted inthe welding of parts produced by other methods and several new welding techniques have beendeveloped. Powder metals are not easy to weld because they have porous structure. Therefore,there has been limited research addressing this issue. The appropriate welding technique isdetermined by the type of powder metal, production method, and other material properties.Laser welding is a novel welding technique that offers several advantages.In this study, Fe-based powder metal composites were produced by powder metallurgy under600 MPa pressure and sintered at 1120 0C. Then, the resulting composites (Fe-Graphite) werewelded with powder-powder, ferrous-ferrous with SAE 1020, and powder-metal with SAE 1020.Different material compositions and different welding speeds of 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9 m/minusing CO2 laser welding method were used in the study. Laser welding was carried out in laserwelding device having a power of 2500 W and diameter nozzle of 18 mm, values of focus 175mm and under argon gas environment. The properties of welded materials were investigated bymeasuring hardness, tensile, three point bending and notch impact tests. The metallographicproperties of the materials were investigated using Scanning Electron Microscope and XRD.The effects of different laser welding speeds on the mechanical properties and microstructure ofwelded materials were also investigated.As laser welding speed increased, the resistance of the samples to tensile, bending and notchimpact strength decreased. On the other hand, hardness values increased.Fractures occurred in main material in the tensile test, but occurred in heat affected zone (HAZ)at the end of bending or notch impact tests. Brittle fracture was observed in powder metalswhereas ductile fracture was observed in other materials.