CMT-MIG kaynaklı alüminyum ve çelik bağlantılarının özellikleri ve optimizasyonu
Investigation on properties of aluminum and steel CMT-MIG welds and its optimization
Yazar: ERDEM ÜNEL
Danışman: DOÇ. DR. EMEL TABAN
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Son zamanlarda, otomotiv endüstrisi yakıt tasarrufu sağlayan araçlar üretmek ve böylece enerji tüketimini ve hava kirliliğini azaltmak için çalışmalar gerçekleştirmektedir. Daha hafif konstrüksiyona olan ihtiyaç farklı metallerin kullanılmasını beraberinde getirmiştir. Böylece çelik-alüminyum gibi farklı metallerin birleştirilmesi gereklilik haline dönüşmüştür. Bu endüstriyel gereklilik üreticileri 2004 yılında Fronius tarafından geliştirilen ve bu çalışmada kullanılan soğuk metal transferi (CMT) gibi yüksek teknolojik kaynak prosesleri geliştirmeye yönlendirmektedir.
Bu çalışmada, 480x150 mm boyutlarında 0,75 mm DX54D+Z galvanizli çelik ve 1 mm EN-AW-5754 alüminyum alaşımı levhalar L16 Taguchi deney tasarımı yöntemi uygulanmak üzere robotik CMT kaynak teknolojisi ile birleştirilmiştir. Birleştirmeler 1,2 mm çapında AlSi3Mn dolgu metali kullanılarak 10 mm bindirme mesafesinde ve ticari saflıktaki argon koruyucu gaz ortamında gerçekleştirilmiştir. Elde edilen kaynaklı bağlantıların mekanik ve mikroyapısal özellikleri incelenmesi amacıyla çekme, yorulma testleri uygulanmış, taramalı elektron mikroskobu (SEM), X-ray spektrometresi (EDX) ve optik ışık mikroskobu (LOM) ile analiz edilmiştir. Bağlantıların kaynak bölgelerinden alınan numuneler mikroskobik ve makroskobik olarak incelenmiş, mikro sertlik taraması yapılmıştır. Kırılma yüzeyleri SEM ile incelenerek kaynak bölgelerinin mikroyapısal özellikleri incelenmiştir.
Bu çalışma sonucunda CMT yöntemi ile birleştirilmiş çelik-alüminyum alaşımına ait çekme test sonuçları temel alınarak yapılan analiz ile optimum kaynak parametreleri 3-4 m/dak tel besleme hızı, 0-1 mm elektrot besleme mesafesi, 8-10 mm/s kaynak hızı değerleri olarak elde edilmiştir. Mukavemet, intermetalik tabaka kalınlığı ve yorulma testi sonuçları arasındaki ilişki incelendiğinde bu iki metalin belirtilen proses parametreleri ile uygun şekilde birleştirilebileceği sonucuna ulaşılmıştır.

Abstract:
Recently, the growing demand for fuel efficent vehicles to reduce energy consumption and air pollution is a big challenge for the automotive industry. The need for lightweight constructions has become strong interest in multi-material systems. Therefore, joining dissimilar materials as steel-aluminium alloy has become necessity. The industrial demand drives manufacturers to develop high performance welding process like Cold Metal Transfer (CMT) invented by Fronius in 2004 that has been used in this research.
In this study, 0,75mm DX54D-Z galvanized steel and 1mm EN-AW 5754 plates with dimension 480x150 mm were welded by robotic CMT welding equipment by using L16 array Taguchi method. 1,2 mm AlSi3Mn filler wire and commercially pure argon shielding gas have been used with an overlap distance of 10mm. Tensile, fatigue tests have been applied to specimens extracted from all weldments. Scanning electron microscope (SEM), X-ray spectrometry (EDX) and light optical microscopy (LOM) and microhardness have been main characterization methods for microstructural analysis. Fracture surface of tensile test specimens has been examined by SEM for investigating microstructural properties of weld zones.
As a result, the optimum process variables for weldability of 1 mm EN-AW 5754 and 0,75 mm DX54D-Z joints could be otained with a deviation distance range of 0-1mm, a welding speed range of 8-10 mm/s and a wire-feed speed range of 3–4 m/min. Correlation between joint strenght, IMC thickness and fatigue testing has been investigated and it is concluded that it is feasible to joint mentioned materials using above process parameters.