5083 serisi alüminyum alaşımlarında lazer wobble hareketi ile gözenekliliğin azaltılması
Porosity reduction with laser wobble action in 5083 seriesaluminum alloys
Yazar: NUR BENUŞE YILDIZ
Danışman: PROF. DR. MUHARREM YILMAZ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Alüminyum ve alaşımlarının düşük ağırlık, yüksek mukavemet ve iyi korozyon direnci
özellikleri sayesinde otomotiv, savunma sanayi ve havacılık uygulamalarında kullanımı
oldukça artmıştır. Ayrıca ülkemizde yüksek hızlı trenlerin gövde imalatında alüminyum
malzemeler kullanılmaktadır. Ulaşım sanayide seri üretimde konvansiyonel kaynak
yöntemleriyle kaynaklı birleştirilen alüminyum ve alaşımı malzemelerin avantajlarının
yanında sahip olduğu yüksek termal iletkenlik, düşük yoğunluk ile kaynak sırasında
gözeneklilik, çatlak oluşumu gibi kaynak hatalarını dezavantaj olarak getirmektedir.
Konvansiyonel kaynak yöntemlerinin getirdiği zafiyetleri azaltmak amacıyla seri
üretimde hızlı, mekanik özelliklerinden ödün vermeden düşük ısı girdisiyle kaynaklı
birleşimi elde edilen lazer kaynak yönteminin kullanımı ülkemizde de yaygınlaşmaktadır.
Ön çalışmalarda 4,5 mm kalınlığında AA5083 alüminyum alaşımının lazer kaynağında
odak noktası mesafesinin etkisini incelemek için +4, 0 ve -4 odak noktası mesafesinde
dairesel (O) lazer wobble (salınım) hareketi ile ilave telsiz kaynak edilmiştir. Literatürde
yapılan bazı çalışmalar incelendiğinde eksi (–) yönlü odak noktası mesafeleri ile yapılan
kaynaklı birleştirmelerin daha derin nüfuziyetli kaynak dikiş özellikleri sergilediği
görülmüştür. Bundan dolayı dairesel salınım hareketinin dışında yatay sonsuz (∞) lazer
wobble hareketi ile -4 odak noktası mesafesi ayarlanarak kaynak işlemi yapılmıştır.
Kaynak işlemleri tamamlanan numunelerin mikro ve makro yapıları incelenmiş,
radyografik testleri ve çekme testleri de yapılmıştır.
Ön çalışmaların sonuçları incelendiğinde 0 odak noktası mesafesi ile yapılan kaynaklı
birleştirmenin çekme mukavemeti ve %uzama sonuçlarının diğerlerine göre daha yüksek
değerde olduğu görülmüştür. Diğer kaynak dikişlerinde görülen görsel hatalar 0 odak
noktası mesafesi ile yapılan kaynak dikişinde görülmemiştir. Yatay sonsuz (∞) wobble
hareketi ile yapılan kaynak dikişi mikroyapıları incelendiğinde kaynak metali tane
yapısının kar tanesine benzer dentritik yapılar oluştuğu görülürken dairesel wobble
hareketinde ise kaynak metalinde mikroyapıların eşeksenli ve ince taneli olduğu
görülmüştür. Ön çalışmalar ışığında odak noktası mesafesini 0 olarak sabit tutmanın
görsel muayenede ve mekanik özelliklerde daha iyi sonuçlar vermesi sebebiyle çalışmada
odak noktası mesafesi 0 olarak sabitlenerek devam edilmiştir.
Bu çalışmanın amacı lazer kaynağında wobble hareketinin AA5083 alaşımının
kaynaklanabilirliği üzerinde etkisi dairesel (O), yatay sonsuz (∞), zigzag (I) ve sekiz (8)
şeklindeki wobble hareketleri kullanılarak incelenmiştir. Ayrıca wobble çapı da
değiştirilerek minimum poroziteli kaynak dikişi elde etmek amaçlanmaktadır.

Abstract:
Due to their low weight, high strength, and good corrosion resistance properties, the use
of aluminum and its alloys has become widespread in automotive, defense, and aerospace
applications. Aluminum materials are also used in the manufacturing of high-speed train
bodies in our country. However, along with the advantages of aluminum and alloy
materials joined by conventional welding methods in mass production in the
transportation industry, such as high thermal conductivity and low density, they bring
disadvantages during welding, such as porosity and crack formation. In order to mitigate
the weaknesses introduced by conventional welding methods, the use of laser welding,
which achieves welded joints with low heat input while maintaining mechanical
properties, is also gaining popularity in our country.
In preliminary studies, additional autogenous welds were performed with circular (O)
laser wobble modes at +4, 0, and -4 focal point distances to examine the effect of focal
point distance on laser welding of AA5083 aluminum alloy with a thickness of 4.5 mm.
When examining some of the studies in the literature, it was observed that welded joints
made with negative (-) focal point distances exhibited deeper penetration characteristics.
Therefore, in addition to circular wobble mode, welding was performed by adjusting the
focal point distance to -4 with horizontal infinite (∞) laser wobble mode. The micro and
macro structures of the completed welded samples were examined, and radiographic and
tensile tests were conducted.
Upon examining the results of the preliminary studies, it was observed that the welded
joint made with a focal point distance of 0 exhibited higher tensile strength and elongation
results compared to the others. The visual defects observed in the other weld seams were
not present in the weld seam made with a focal point distance of 0. When the
microstructures of the weld seam made with horizontal infinite (∞) wobble mode were
examined, dendritic structures resembling snowflakes were observed. in the grain
structure of the weld metal, whereas in the circular wobble mode, the microstructures in
the weld metal were axisymmetric and fine-grained. In light of the preliminary studies,
considering that keeping the focal point distance at 0 yielded better results in visual
inspection and mechanical properties, the focal point distance was fixed at 0 and
continued in the study.
The aim of this study was to investigate the effect of wobble mode on the weldability of
AA5083 alloy in laser welding using circular (O), horizontal infinite (∞), zigzag (I), and
eight (8) wobble modes. Additionally, by varying the wobble diameter, the goal was to
obtain a weld seam with minimal porosity.