Çelik ile bakırın sürtünme kaynak yöntemi ile birleştirilebilirliğinin araştırılması
Investigation of the joinability of steel and copper using friction welding method
Yazar: İBRAHİM SANCAKTUTAN
Danışman: PROF. DR. YAKUP KAYA
Karabük Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, ark ocağı soğutma panellerinin, bakır panelden çelik panele geçişinde kullanılmak üzere çelik-bakır sürtünme kaynaklı ara intikal parçası birleşimi elde edilmiştir. Birleştirmede ana malzemeler olarak St35.8 Ø82,5mm x 12mm çelik çekme boru ve Cu ETP R360 Ø82,5mm x 12mm bakır çekme borular kullanılmıştır. Kaynaklı birleştirmelerin yüzeysel hatalarını tespit etmek için, tahribatsız incelemelerinde sıvı penetrant (SP) muayene yöntemi kullanılmıştır. Kaynaklı birleştirmelerin kaynak bölgesi; mikroyapı (optik mikroskop (OM), taramalı elektron mikroskop (SEM), enerji dağıtıcı spektrum (EDS)) ve mekanik (sertlik, çekme, eğme ve çentik darbe) özellikleri incelenmiştir.
Sıvı penetrant testleri sonucunda bütün numunelerin yüzeylerinde herhangi bir hata olmadığı olduğu tespit edilmiştir. Mikroyapı görüntüleri değerlendirildiğinde, bütün numunelerin birleştirme arayüzeyinde bağlantı mukavemetini azaltacak birleşme hatası, boşluk ve çatlak görülmemiştir. SEM incelemelerinde birleştirmenin aşırı deformasyona uğrayan, deformasyona uğramayan, kısmen deformasyona uğrayan ve esas malzemeden oluşan 4 bölgeden oluştuğu görülmüştür. Sertlik değerleri incelendiğinde, en yüksek sertlik sonuçları çelik tarafında ölçülürken onu sırasıyla birleştirme arayüzeyi ve bakır tarafı takip etmiştir. Çekme testi sonuçları incelendiğinde, hız arttıkça çekme dayanımının artığı tespit edilmiştir. Çekme testi sonrasında numunelerin kopma yüzey görüntüleri incelendiğinde, numunelerin birleştirme arayüzeyine yakın bir bölgeden bakır tarafından boyun vererek koptuğu görülmüştür. Eğme testi sonrası numune görselleri incelendiğinde birleştirme arayüzeyinde herhangi bir çatlak, kırık veya kopma görülmemiştir. Çentik darbe testi sonuçları incelendiğinde, hız arttıkça darbe dayanımının fazla fark olmamakla birlikte artığı tespit edilmiştir.

Abstract:
In this study, steel-copper friction welded intermediate transition part joint was obtained to be used in the transition of arc furnace cooling panels from copper panel to steel panel. St35.8 Ø82.5mm x 12mm steel drawn pipe and Cu ETP R360 Ø82.5mm x 12mm copper drawn pipe were used as main materials in the joint. Liquid penetrant (SP) inspection method was used in non-destructive examinations to detect surface defects of welded joints. Weld zone of welded joints; microstructure (optical microscope (OM), scanning electron microscope (SEM), energy dispersive spectrum (EDS)) and mechanical (hardness, tensile, bending and notch impact) properties were investigated.
As a result of liquid penetrant tests, it was determined that there were no surface defects in all samples and the welds were suitable. When the microstructure images were evaluated, no joint defects, gaps or cracks were observed at the joint interface of all samples that would reduce the joint strength. In SEM examinations, it was observed that the joint consisted of 4 regions as an excessively deformed region, a deformed region, a partially deformed region and the main material. When the hardness values were examined, the highest hardness value was measured on the steel side, followed by the joint interface and the copper side, respectively. When the tensile test results were examined, it was determined that the tensile strength increased as the speed increased. When the rupture surface images of the samples were examined after the tensile test, it was seen that the samples broke by giving a neck from the copper side from a region close to the joint interface. When the sample images were examined after the bending test, no cracks, fractures or ruptures were observed at the joint interface. When the notch impact test results were examined, it was determined that the impact strength increased as the speed increased, although not much.