Titanyum boruların tıg ve lazer kaynak yöntemleri ile birleştirilebirliğinin araştırılması
Investigation of the joinability of titanium pipes with tig and laser welding methods
Yazar: ERKAN UYGUNTÜRK
Danışman: PROF. DR. NİZAMETTİN KAHRAMAN
Karabük Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Kaynak metali = Weld metal ; Lazer kaynağı = Laser welding ; TIG kaynağı = TIG welding ; Titanyum = Titanium

Özet:
Bu çalışmanın amacı titanyum boruların farklı kaynak yöntemleri ile birleştirilebilirliğinin araştırılmasıdır. Bu amaç ile titanyum borular hem TIG kaynağı hem de lazer ışın kaynağı ile birleştirilmişlerdir. Kaynak işlemleri esnasında diğer bütün değişkenler sabit olmak üzere TIG kaynağı üç farklı kaynak akımı (45, 55 ve 65 A), lazer ışın kaynağında ise üç farklı lazer ışın gücü (130, 140 ve 160 W) kullanılmıştır. Her iki kaynak yönteminde de ilave metal kullanılmış ve kaynak işlemleri esnasında boru sabit hızda döndürülerek, torç yatay pozisyonda konumlandırılmıştır. Birleştirme işlemi yapılan titanyum borulara kaynak işlemi sonunda kaynak kalitesini ve mekanik özelliklerini belirlemek amacıyla, gözle muayene, çekme testi ve sertlik testi yapılmıştır. Ayrıca içyapıdaki kusurların belirlenmesi için kaynak bölgesinin mikroyapı incelemeleri ile SEM (EDS) çalışmaları yapılmıştır.
 
Kaynaklı numunelere yapılan göz ile muayene sonucunda TIG kaynak yöntemi ile birleştirilmiş kaynaklı numunelerde herhangi bir yüzey ve kök hatasına rastlanılmazken, lazer ışın kaynaklı numunelerde kökte kısmi nüfuziyet eksikliği hatasına rastlanılmıştır. Kaynaklı numunelere yapılan çekme testleri sonucunda, TIG kaynak yöntemi ile birleştirilmiş numunelerde kopma kaynak bölgesi dışında ana malzemeden olmuştur. Lazer ışın kaynağı ile birleştirilmiş kaynaklı numunelerde ise düşük lazer gücünde birleştirilen numunelerde kopma kaynak metalinden gerçekleşirken, yüksek lazer gücünde birleştirilen kaynaklı numunede kopma kaynak bölgesi dışından gerçekleşmiştir.

Kaynaklı numunelere yapılan sertlik testleri sonucunda en yüksek sertlik değerlerinin kaynak metalinde, en düşük sertlik değerleri ise ana malzemede olduğu tespit edilmiştir. Mikroyapı çalışmalarında ise ana malzemenin küçük eş eksenli tane yapısına sahip olduğu, kaynak metali ve ITAB'ın mikroyapılarının ise daha büyük tanelerden oluştuğu görülmüştür.

Abstract:
The aim of this study is to investigate the joinability of titanium pipes with different welding methods. For this purpose, titanium pipes are joined with both TIG welding and laser beam welding. Three different welding currents (45, 55 and 65 A) were used for TIG welding and three different laser beam powers (130, 140 and 160 W) were used for the laser beam welding. In both welding methods, filler metal was used and during welding, the pipe was rotated at constant speed and the torch was positioned in horizontal position. In order to determine the welding quality and mechanical properties of the titanium pipes which were subjected to joining process, visual inspection, tensile test and hardness test were performed. In addition, microstructural investigations of the weld zone and SEM (EDS) image analyses were performed to determine the defects in the microstructure. 
As a result of visual inspection of welded samples, no surface and root defects were observed in welded samples joined with TIG welding method, while lack of penetration was detected in laser beam welded samples. As a result of tensile tests on welded samples, fracture of the samples joined by TIG welding method was formed on the base material where outside the weld zone. On the other hand, in welded samples joined with laser beam welding, fracture was formed on the welding metal on the samples which were joined at low laser power, whereas at welded sample joined at high laser power, fracture occurs in outside the weld zone.

As a result of the hardness tests on the welded samples, the highest hardness values were taken from the weld metal and the lowest hardness values were taken from the base material. In microstructure studies, it was observed that the main material had a small coaxial grain structure, whereas weld metal and HAZ (heat affected zone) microstructures were composed of larger grains.