6. DENEYSEL ÇALIġMA
6.2. Metod
6.2.5. Eğme deneyi
Eğme deneyi, eğme deneyinin özel bir durumu olup daire ve dikdörtgen kesitli deney parçasının iki kolu birbirine paralel duruma (180o eğme) getirilmesi iĢlemidir.
TS EN ISO 5173 standardında eğme deneyinin, kaynaklı birleĢtirmenin yüzeyindeki veya yakınındaki sünekliğini ve birleĢtirme yüzeyinde veya yüzeye yakın kusurların mevcut olup olmadığını değerlendirmek için yapıldığı belirtilmektedir. Ayrıca bu standartta, herhangi bir ergitme ark kaynak iĢlemiyle yapılmıĢ kaynaklı birleĢtirmelere sahip metalik malzemelerin bütün mamul biçimlerine uygulanır olduğu belirtilmektedir.
TS EN ISO 5173 Standardına uygun eğme testi numuneleri hazırlanmıĢ ve gerçekleĢtirilmiĢtir. Eğme deney numuneleri sadece alın kaynaklı numunelerden olmak üzere 160x20x10 mm ebatlarında kaynaklı bölge ortada kalacak Ģekilde su jeti kesme yöntemi kullanılarak TS 282 (EN 910)’ da belirtilen Ģartlara göre hazırlanmıĢtır. Kesilen numunelerin kaynak kök ve kepi taĢlanarak kaynak malzemeleri ile aynı seviyeye
getirilmiĢtir. Her bir kaynaklı deney parçasından 1’er adet eğme deneyi numunesi hazırlanmıĢtır.
Deney numunelerinin eğme testleri, Gazi Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü Mekanik laboratuvarında bulunan LOSENHAUSEN marka 400kN kapasiteli üniversal çekme- basma cihazında yapılmıĢtır (Resim 6.7- 6.8).
Resim 6.7. Eğme deneyinde kullanılan cihaz
Resim 6.8. Eğme deneyinin uygulanıĢı 6.2.6. Çentik darbe deneyi
Malzemenin dinamik zorlamalara karĢı göstereceği direnci tayin etmek amacı için çentik darbe deneyi yapılmıĢtır.
Çentik darbe deneyleri için numunelerin boyutları 55x10x10 mm ölçülerinde kesilip yüzeyleri freze ile iĢlenmiĢtir. Deney numuneleri kaynaklı bölgenin ortasından V çentik açılarak TS EN 875 standardına uygun olarak hazırlanmıĢtır. Deneyler oda sıcaklığında yapılmıĢtır. Resim 6.9’ da çentik darbe test numuneleri hazırlanmıĢ hali görülmektedir.
Çentik darbe testi için Gazi Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü Mekanik Laboratuvarında, Resim 6.10’ da verilen Brooksmarka makine kullanılmıĢtır.
Resim 6.9. Çentik darbe numunelerinin teste hazır hali
Resim 6.10. Çentik darbe deneyinde kullanılan cihaz
7. DENEY SONUÇLARI VE TARTIġMA
7.1. Makro Yapı Görüntüleri
7.1.1. Gaz debisinin makro yapıya etkisi
304L paslanmaz çelik ile bakırın TIG kaynağı ile yapılan birleĢtirilmesine ait birleĢtirme alanının makro görüntüleri ġekil 7.1.a, ġekil 7.1.b ve ġekil 7.1.c’de verilmiĢtir.
1 2
3
ġekil 7.1.a. AISI 304L paslanmaz çelik ile bakırın kaynağı (7 lt/dak)
Buradan görüleceği üzere ısı girdisi 1672 J/mm’de sabit halde iken koruyucu gaz etkeni 7,10,13 lt/dak’ya çıkarıldığında birleĢme kesit alanında artan koruyucu gaz oranına bağlı olarak nüfuziyeti fazla bir birleĢme profili meydana gelmiĢtir.
4 5
6
ġekil 7.1.b. AISI 304L paslanmaz çelik ile bakırın kaynağı (10 lt/dak)
Ancak Ģekil 7.1.b’de 10 lt/dak korumalı birleĢtirmede kaynak dikiĢinin alt kısmında yanma oluğu meydana gelmiĢtir. Bunun koruyucu gaz debisi ile etkili olduğu düĢünülmemektedir.
Muhtemelen ark açısının farklılığından kaynaklandığı düĢünülmektedir. 7 lt/dak sabit
koruyucu gaz oranında ısı girdisi miktarı azaldıkça kaynak metali karıĢım oranının azaldığı görülmektedir.
7 8
9
ġekil 7.1.c. AISI 304L paslanmaz çelik ile bakırın kaynağı (13 lt/dak)
ġekil 7.1.c’de 13 lt/dak gaz debisinde birleĢtirilen numunenin makro görüntüsünde kesit boyunca tam bir birleĢtirme olduğu görülmektedir.
7.1.1. Isının makro yapıya etkisi
Kaynaklı birleĢtirmelerde ergimeyi sağlayan esas etken ısı girdisi olduğundan ısı girdisinin etkilerini görmek amacı ile 304L ve 316L paslanmaz çelik ve bakır malzemelerin birleĢtirilmeleri farklı ısı girdilerinde yapılmıĢ ve bunların etkileri incelenmiĢtir.
304 L paslanmaz çelik- bakır malzemelerinin kaynağında, 13 lt/dak gaz debisinde yapılan birleĢtirmelerin ısı girdilerine göre makroyapıları ġekil 7.2’de verilmiĢtir.
25 26
27
ġekil 7.2. AISI 304L paslanmaz çelik ile bakırın kaynağı (13 lt/dak)
Burada 1642 J/mm, 1824 J/mm ve 2006 J/mm ısı girdileri ile yapılan birleĢtirmelere ait makroyapılarına bakıldığında ısı girdisi artıkça eğrime oranının artığı ve 2006 J/mm ısı girdisinde tüm kesitin ergiyerek birleĢtiği görülürken 1642 J/mm’de kesit yaklaĢık 1/3ünün ergimediği görülmektedir. KarıĢım kaynak metalinin hacimsel oranına bakıldığında ergime derecesi düĢük olan bakır daha çok ergimesi beklenirken bakır yüksek ısı iletkenliğinden dolayı paslanmaz çelik ile bakırın ergime oranlarının birbirine yakın olduğu görülmektedir.
ġekil 7.3’te 316L paslanmaz çelik ile bakır malzemesi kaynağının birleĢtirme kesit yüzeylerinin ısı girdilerine bağlı olarak birleĢtirme kesit görüntüleri verilmiĢtir.
19 20
21
ġekil 7.3. AISI 316L paslanmaz çelik ile bakırın kaynağı (10 lt/dak)
Burada kullanılan 912 J/mm, 1026 J/mm, 1140J/mm ısı girdilerinde birleĢmenin kesit boyunca meydana geldiği hatta en düĢük ısı girdisi 912 J/mm’de bile alt ve üst pasoların birbirine karıĢtığı görülürken 1026 J/mm’de merkezde ergimemiĢ bölgenin olduğu görülmektedir. Aslında burada da tam ergime beklenmesine rağmen birleĢmemiĢ bölgenin kaynakçı faktörüne bağlı olduğu düĢünülmektedir. En düĢük gaz debisi olan 7 lt/dak ve en düĢük ısı girdisi 912 J/mm olan kaynak dikiĢinin tam koruma sağlandığı ve tam ergime sağlanmıĢtır.
7.2. Mikro Yapı Ġncelemeleri
ġekil 7.4’de mikroyapı görüntülerinin alındığı yerlerin Ģematik görüntüleri yer almaktadır.
ġekil 7.4. Mikroyapı görüntülerinin alındığı bölgelerin Ģematik gösteriliĢi 7.2.1. Gaz debisinin mikro yapıya etkisi
ġekil 7.5.a’da 304L paslanmaz çeliğin 7 lt/dak gaz debisindeki yapılan birleĢtirmeye ait esas metal iĢ bölgesi ve kaynak metali görülmektedir.
ġekil 7.5.a. 304L ITAB (II. bölge) mikroyapısı, X100 (220A, 16cm/dak, 7lt/dak)
Esas metal ile kaynak metali arasında yaklaĢık 1µm’ luk geçiĢ tabakası oluĢmuĢ kaynak metali bu tabaka üzerinde çekirdeklenen tanelerin büyümesi ile gerçekleĢmiĢtir. Kaynak metalinde sütunsal halde büyüyen taneler kısmen kısa kollu dendritikler halinde oluĢmuĢ, kaynak metali içerisinde çekirdeklenen tanelerle temas edene kadar büyümesine
sürdürdüğü görülmektedir. Kaynak metali içerisinde sütunsal yapılar dıĢında küçük tanelerden oluĢan bir mikroyapı görüntüsü sergilenmektedir.
ġekil 7.5.b’de ise 7 lt/dak gaz debisinde bakır- kaynak metali bölgesi gösterilmiĢtir.
ġekil 7.5.b. Bakır ITAB (III. bölge) mikroyapısı, X100 (220A, 16cm/dak, 7 lt/dak)
Buradan görüleceği gibi bakır tarafında ITAB’da ciddi manada tane irileĢmesinin olduğu yaklaĢık 100- 120 µm iriliğinde taneler görülmektedir. Burada da kaynak metaline geçiĢ bölgesinde yine yaklaĢık 1µm kalınlığında geçiĢ tabakasının oluĢtuğu görülmektedir.
Kaynak metali bu tabaka üzerinde epitaksiyel olarak çekirdeklenip büyüdüğü ve katılaĢtığı görülmektedir.
ġekil 7.6’de 316L paslanmaz çelik ile bakır malzemenin birleĢme mikroyapıları görülmektedir.
ġekil 7.6. 316L ITAB (II. bölge) mikroyapısı, X100 (160A, 13cm/dak, 10lt/dak)
ġekillerden görüleceği gibi mikroyapılarda esas metal, geçiĢ tabakası ve kaynak metali mikroyapılarında farklılıklar görülmektedir. Ancak bu farklılıkların koruyucu gaz debisi ile ilgisinin olmayacağı daha ziyade ısı girdisi ile ilgili olduğu düĢünülmektedir. Gaz debisi yeteri korumayı sağladıktan sonra artan miktarı kaynak metalinin soğuma hızında etkili olacağı düĢünülmektedir.
7.2.2. Isı girdisinin mikro yapıya etkisi
Kaynaklı birleĢtirmelerde ısı girdisinin 304L paslanmaz çelik ve bakır malzemeye etkisi ġekil 7.7. a,b,c,d’de gösterilmiĢtir.
ġekil 7.7.a. 304L ITAB (II. bölge) mikroyapısı, X100 (220A, 16cm/dak, 13lt/dak)
ġekil 7.7.a’da 304L paslanmaz çelik ile geçiĢ bölgesi ve kaynak metalinin 1520 J/mm ısı girdisi ile yapılan birleĢmenin mikroyapısı görülmektedir.
ġekil 7.7.b. Bakır ITAB (III. bölge) mikroyapısı, X100 (200A, 12cm/dak, 13lt/dak)
ġekil 7.7.b’de ITAB’da bakır tanelerinin irileĢtiği kaynak metali ile esas metal arasında belirgin bir geçiĢ sınırı olduğu görülmektedir. Bakır ile geçiĢ bölgesi ve kaynak metalinin 1520 J/mm ısı girdisi ile yapılan birleĢmenin mikroyapısı görülmektedir..
ġekil 7.7.c. 304L ITAB (II. bölge) mikroyapısı, X100 (200A, 12cm/dak, 13lt/dak)
ġekil 7.7.c’de 304L paslanmaz çelik ITAB ile kaynak metalinin 1520 J/mm ısı girdisi ile yapılan birleĢmenin mikroyapısı görülmektedir. 1520 J/mm’den geçiĢ bölgesi 2µm kadar olduğu görülmektedir.
Resim 7.7.d. Bakır ITAB (III. bölge) mikroyapısı, X100 (220A, 10cm/dak, 13 lt/dak) Kaynaklı birleĢtirmelerde ısı girdisinin 304L paslanmaz çelik ve bakır malzemeye etkisi ġekil 7.7. a,b,c,d’yi incelediğimizde, ısı girdisi artıkça geçiĢ bölgesi kalınlığının artığı yavaĢlayan soğuma hızına bağlı olarak geçiĢ bölgesinden kaynak bölgesine doğru sütunsal dendritik yapıların oluĢtuğu görülmektedir. 1254 J/mm yaklaĢık 20µm olan geçiĢ bölgesi görülmektedir. 1520 J/mm’den 2µm kadar olmaktadır. 1254 J/mm’deki kaynak metali mikroyapısının bakır ve paslanmaz çelik ağırlıklı yapılardan oluĢtuğu görülmektedir.
1254 J/mm’de yapılan birleĢmede esas metalden uzaklaĢtıkça bakır tanelerinin daha ince taneli olduğu ve ayrıca kaynak metalinin homojen boyutlu bir yapıda katılaĢtığı görülmektedir.
Isı girdisinin etkisi 316L paslanmaz çelik ile bakır malzemelerin kaynaklarında da elde edilmiĢ olup paslanmaz çelik türünün etkisinden ziyade ısı girdisinin daha etkili olduğu anlaĢılmıĢtır.
ġekil 7.8.a’da 316L paslanmaz çeliğin 821 J/mm ısı girdisi ile yapılan birleĢtirmeye ait mikroyapısı görülmektedir.
ġekil 7.8.a. 316L ITAB (II. bölge) mikroyapısı, X100 (180A, 16cm/dak, 13lt/dak)
Burada dikkat çeken esas metal paslanmaz çeliğin ITAB doğrultusunda tanelerin geçiĢ bölgesine kadar Ģeklini muhafaza ettiği ve yaklaĢık 15µm’lik bir geçiĢ bölgesi oluĢturarak baĢlangıçta sütunsal olarak büyüyen katılaĢmanın tane içlerine doğru dendritik kollara ayrıĢtığı görülmektedir.
ġekil 7.8.b. Bakır ITAB (III. bölge) mikroyapısı, X100 (180A, 20cm/dak, 10 lt/dak)
ġekil 7.8.b’de ise bakır ile kaynak metali arasında herhangi bir geçiĢ tabakası oluĢmadan katılaĢmanın yarım bakır tanelerinden baĢlayarak epitaksiyel olarak katılaĢtığı dikkati çekmektedir. Bakır tanelerde ise dikkate değer bir tane irileĢmenin olmadığı görülmektedir. Burada bakır yükselen ısı iletkenliğinin ısı transferini sağlayarak tane irileĢmesine zaman vermemiĢtir.
7.3. Sertlik Sonuçları
Kaynaklı birleĢtirmelerden elde edilen numuneler Rockwell sertlik testine tabi tutulmuĢ ve AISI304L-bakır çiftinin sertlik ölçüm yerleri de ġekil 7.9’da, dağılımları da Çizelge 7.1’de verilmiĢtir.
ġekil 7.9. Kaynaklı numunelerdeki sertlik ölçüm noktalarının Ģematik gösterimi
Burada, sertlik dağılımını analiz edebilmek için birim enerji girdisine karĢılık değiĢimlerin izlenmesinin uygun olacağına karar verilmiĢtir. Zira toplam enerji girdisi ergime bölgesini, nufuziyeti ve mikro yapıyı belirleyen önemli bir parametredir. Birim enerji girdisinin sertlik üzerine etkisini görebilmek için aĢağıdaki çalıĢma yapılmıĢtır.
Birim uzunluğa karĢılık gelen ısı girdisi
olarak tarif edilebilir. Burada, Q, birim ısıl girdi (J/mm) V, kaynak gerilimi (V) I, kaynak akımı (A) ve
Çizelge 7.1. AISI 304L paslamaz çelik ile bakırın kaynağı, ısı girdisinin sertliğe etkisi
Çizelge 7.2. AISI 316L paslamaz çelik ile bakırın kaynağı, ısı girdisinin sertliğe etkisi debisinin karĢılaĢtırılmasında ITAB ve kaynak metalinde önemsiz sayılacak bir artıĢ vardır. Bunun nedeni gaz debisinin artması ile soğumanın hızlanmıĢ olması, dolayısıyla tanelerin irileĢmemesi olarak düĢünülmektedir.
Artan ısı girdisi ile bakır sertligi artarken paslanmaz çeliklerde kayda değer bir değiĢiklik göstermemiĢtir. Bakırdaki sertlik artıĢı artan ısı girdisine bağlı olarak oksitlenme
miktarının artmıĢ olacağı düĢünülmektedir. Paslanmaz çelikte ısı girdisine bağlı oksitlenme söz konusu olmadığından sertlik değerlerinde kayda değer bir değiĢme olmamıĢtır.
Ancak dolgu metali paslanmaz çelik ve bakır malzemenin karıĢımından meydana geldiği için dolgu Metelin sertliği paslanmaz çeliğin sertliğinden düĢük ama bakırın sertliğinden önemli oranda yüksek olarak ölçülmüĢtür. Buda normal bir durumdur.
Gerek gaz debisi, gerekse ısı girdisi 316 L paslanmaz çelik ile bakır çiftinin kaynağında da görülmektedir. Ancak 316 L paslanmaz çeliğinin 304 L paslanmaz çeliğinden daha düĢük olmasına bağlı olarak dolgu metali sertlikleri ve 304 L paslanmaz çeliğin dolgu metalinden daha düĢük olarak ölçülmüĢtür. Bu da normal bir durumdur.
ġekil 7.10. AISI 304L paslanmaz çelik ile bakırın kaynağının sertlik Isı girdisi değiĢimi ġekil 7.10 incelendiğinde Çizelge 7.1’ de görülen sayısal sonuçlara benzer Ģekilde sertliğin ısıl girdiye karĢılık değiĢiminin önemli olmadığı görülecektir. Bu grafikten anlaĢılan en önemli nokta bakır ITAB bölgesindeki sertliklerin bakır ana malzemeden genel manada bir miktar daha düĢük olduğudur. Kaynak bölgesine olan ısıl girdi yaklaĢık 2 kat değiĢim göstermiĢ olmasına rağmen sertlikte bunun belirdin bir etkisine rastlanmamaktadır.
Bakır (HRF)
ġekli 7.10’ da, beklendiği gibi bakır bölgesinden paslanmaz çeliğe doğru bir sertlik yükseliĢi vardır. Burada sertlikler bakır ve dolgu bölgeleri için HRF skalasında iken çelik ITAB ve sadece çelik bölgesinde HRB cinsindendir. Dolayısıyla ġekil 7.10’ daki yükseliĢ paslanmaz çeliğe doğru aslında görüldüğünden çok daha yüksektir.
ġekil 7.11. AISI 316L paslanmaz çelik ile bakırın kaynağının sertlik ısı girdisi değiĢimi ġekil 7.11 incelendiğinde, AISI 316L paslanmaz çelik ile bakırın kaynağında da birim ısıl girdinin sertliğe etkisinin önemli bir değiĢikliğe neden olmadığı görülmektedir.
ġekli 7.11’de de beklendiği gibi bakır bölgesinden paslanmaz çeliğe doğru bir sertlik yükseliĢi vardır. ġekil 7.10’e benzer Ģekilde, sertlikler bakır ve dolgu bölgeleri için HRF skalasında iken çelik ITAB ve sadece çelik bölgesinde HRB cinsindendir. Dolayısıyla ġekil 7.11’ deki yükseliĢ paslanmaz çeliğe doğru aslında görüldüğünden çok daha yüksektir.
Sertlik grafikleri incelendiğinde numunelerde ITAB 304L ile ITAB 316L paslanmaz çeliklerin, paslanmaz çelik ana malzemesinden biraz daha sert olduğu tespit edilmiĢtir.
Literatürde benzer çalıĢmalarda da aynı sonuçlar elde edilmiĢtir. Uyulgan ve arkadaĢları [20]. ITAB’ta sertlik artıĢının önemsiz denecek kadar az olduğunu söylemiĢtir. Kaya’nın [50] çalıĢmasında da ITAB’ta sertlik saptanmıĢtır. Bunun sebebi olarak, kaynak
esnasındaki yüksek ısıdan dolayı ITAB bölgesinde meydana gelen tane irileĢmesi olduğunu belirtmiĢtir.
7.4. Çekme Testi Sonuçları
Kaynaklı numunelere TS EN ISO 6892-1 : 2011 - 03 standadına göre çekme testi uygulanmıĢtır. Resim 7.1’ de çekme testi sonrası numune resimleri görülmektedir.
Resim 7.1. Çekme deneyi sonrası oluĢan kopmalar
Elde edilen çekme deneyi sonuçları ısı girdisi ve akma mukvemeti olarak ġekil 7.12’ da verimiĢtir. Çok kaba bir tahminle 304L-bakır çiftinin kaynağında ısı girdisinın artıĢı ile küçük de olsa akma dayanımında bir düĢüĢ yaĢanırken 3016L-bakır çiftinde bir yükselme görülmüĢtür. Her iki malzeme çiftinde de bu değiĢimler çok az olup sertlik sonuçlarına benzer Ģekilde çekme dayanımına etkiyen parametreler hakkında özel bir neden bulmak oldukça zordur.
304L paslanmaz çelik – bakırın kaynaklı birleĢtirmesine uygulanan çekme testlerinde kopmaların tümü kaynaktan olmuĢtur. Bu nedenle akam dayanımındaki düĢüĢü belirgin bir sebebe dayandırma ihtamali de azalmıĢtır. Buradan, kaynaklı bağlantılara dair bütün spesifikasyonlarda Ģart koĢulan “kırılma kaynak dıĢında olmalıdır” isteği
karĢılanamamaktadır. Diğer testlerde elde edilecek sonuçlar tatmin edici olsa da 304L ile bakır çiftinin bu kayank parametreleri ile kaynağı mümkün gözükmemektedir.
ġekil 7.12. Paslanmaz çelik-bakır ısı girdisinin akma mukavemetine etkisi
316L paslanmaz çelik ile bakırın kaynağında elde edilen çekme testi sonuçları Çizelge 7.3’
te verilmiĢtir. Görüleceği gibi numunelerin bazıları kaynaktan kopmuĢtur.
Çizelge 7.3. AISI 316L paslanmaz çelik ile bakırın kaynağında elde edilen çekme testi sonuçları
Deney
No Kaynak Parametreleri Çekme Testi sonucu 1 200A, 13cm/dak,10lt/dak Bakırdan koptu 2 180A, 13cm/dak,10lt/dak Bakırdan koptu 3 160A, 13cm/dak,10lt/dak Kaynaktan koptu 4 160A, 13cm/dak,13lt/dak Kaynaktan koptu 5 180A, 13cm/dak,13lt/dak Bakırdan koptu 6 200A, 13cm/dak,13lt/dak Bakırdan koptu 7 200A, 13cm/dak,15lt/dak Bakırdan koptu 8 180A, 13cm/dak,15lt/dak Kaynaktan koptu 9 160A, 13cm/dak,15lt/dak Kaynaktan koptu 10 160A, 20cm/dak,15lt/dak Kaynaktan koptu 11 180A, 20cm/dak,15lt/dak Kaynaktan koptu 12 200A, 20cm/dak,15lt/dak Bakırdan koptu 13 200A, 20cm/dak,13lt/dak Kaynaktan koptu 14 180A, 20cm/dak,13lt/dak Kaynaktan koptu 15 160A, 20cm/dak,13lt/dak Kaynaktan koptu 16 160A, 20cm/dak,10lt/dak Kaynaktan koptu
0
Çizelge 7.3. (devam) AISI 316L paslanmaz çelik ile bakırın kaynağında elde edilen çekme testi sonuçları
17 180A, 20cm/dak,10lt/dak Kaynaktan koptu 18 200A, 20cm/dak,10lt/dak Kaynaktan koptu 19 200A, 16cm/dak,10lt/dak Bakırdan koptu 20 180A, 16cm/dak,10lt/dak Bakırdan koptu 21 160A, 16cm/dak,10lt/dak Kaynaktan koptu 22 160A, 16cm/dak,13lt/dak Kaynaktan koptu 23 180A, 16cm/dak,13lt/dak Bakırdan koptu 24 200A, 16cm/dak,13lt/dak Bakırdan koptu 25 200A, 16cm/dak,15lt/dak Bakırdan koptu 27 160A, 16cm/dak,15lt/dak Kaynaktan koptu
Çizelge 7.3 incelendiğinde çekme deneyi esnasında malzemelerin ısı tesiri altında kalan bölgeden kopmanın olmadığı, kopmanın kaynak metali veya bakır malzemeden meydana geldiği tespit dilmiĢtir. Bakır bölgesindeki kopma beklendiği gibi, çekme dayanımının paslanmaz çelik levhaların çekme dayanımından düĢük olmasından kaynaklanmaktadır.
Çizelge incelenmeye devam edilirse kaynaktan kopan yerlerdeki kopmaların herhangi bir parametreye bağlanamadığı anlaĢılacaktır. Bu testlerin sonucuna göre kaynak sırasında daha dikkatli olunması gerektiği ve kyank parametrelerinin fiilen uygulanmasına daha özen gösterilmesi gerektiği anlaĢılmaktadır. Sonuçlar bu hali ile büyük bir güvenirlik sunmamaktadır.
7.5. Eğme Deneyi Sonuçları
Elde edilen numuneler TS 205-1 EN ISO 7438 : 2006- 02 standadına göre eğme testine tabi tutulmuĢ katlanmıĢ numunelerin görüntüsü Resim 7.2’de verilmiĢtir.
Eğme deneyi sonucunda, AISI304L-bakırın çifti numunelerinin ≈150°’lik açıda kaynaktan koptuğu görülmüĢtür. AISI316L ile bakırın kaynağında ise 16 nolu (160A, 20mm/dak, 10lt/dak) ve 22 nolu (160A, 16mm/dak, 13lt/dak) deneyde kaynaktan kırılma olmuĢtur. 16 ve 22 nolu deneylerin kaynak parametrelerine bakıldığında, akım Ģiddetinin düĢük, kaynak hızının yüksek olması kaynak elektrotunun yeterince kaynak parçalarının üzerinde yığılmadığını ortaya koymuĢtur. Diğer deneylerde 180o’lik katlamalar baĢarılı olmuĢtur.
Literatürde benzer çalıĢmalarda da aynı sonuçlar elde edilmiĢtir. Kahraman ve arkadaĢlarının çalıĢmasında [11] 316L paslanmaz çelik ile bakır levhaların örtülü elektrot ve TIG kaynak yöntemi ile birleĢtirilmesinde 180°’lik hatasız katlamalar elde edilmiĢtir.
AISI 316L ile yapılan kaynağın katlama testi sonuçları Çizelge 7.4’ da görülmektedir.
Resim 7.2. Eğme deneyi sonrası oluĢan görüntü
Çizelge 7.4. AISI 316L paslanmaz çelik ile bakırın kaynağında elde edilen eğme testi sonuçları
Deney
No Kaynak Parametreleri Isı Girdisi
(J/mm) Eğme testi sonucu 1 200A, 13cm/dak,10lt/dak 1403 BaĢarılı
2 180A, 13cm/dak,10lt/dak 1263 BaĢarılı
3 160A, 13cm/dak,10lt/dak 1122 Kaynaktan Çatladı 4 160A, 13cm/dak,13lt/dak 1122 Kaynaktan Çatladı 5 180A, 13cm/dak,13lt/dak 1263 BaĢarılı
6 200A, 13cm/dak,13lt/dak 1403 BaĢarılı 7 200A, 13cm/dak,15lt/dak 1403 BaĢarılı 8 180A, 13cm/dak,15lt/dak 1263 BaĢarılı
9 160A, 13cm/dak,15lt/dak 1122 Kaynaktan Çatladı 10 160A, 20cm/dak,15lt/dak 730 Kaynaktan çatladı 11 180A, 20cm/dak,15lt/dak 821 Kaynaktan Çatladı 12 200A, 20cm/dak,15lt/dak 912 BaĢarılı
13 200A, 20cm/dak,13lt/dak 912 BaĢarılı
14 180A, 20cm/dak,13lt/dak 821 Kaynaktan Çatladı 15 160A, 20cm/dak,13lt/dak 730 Kaynaktan çatladı 16 160A, 20cm/dak,10lt/dak 730 Kaynaktan koptu 17 180A, 20cm/dak,10lt/dak 821 Kaynaktan Çatladı 18 200A, 20cm/dak,10lt/dak 912 BaĢarılı
19 200A, 16cm/dak,10lt/dak 1140 BaĢarılı 20 180A, 16cm/dak,10lt/dak 1026 BaĢarılı
21 160A, 16cm/dak,10lt/dak 912 Kaynaktan çatladı 22 160A, 16cm/dak,13lt/dak 912 Kaynaktan koptu 23 180A, 16cm/dak,13lt/dak 1026 BaĢarılı
24 200A, 16cm/dak,13lt/dak 1140 BaĢarılı 25 200A, 16cm/dak,15lt/dak 1140 BaĢarılı 26 180A, 16cm/dak,15lt/dak 1026 BaĢarılı
27 160A, 16cm/dak,15lt/dak 912 Kaynaktan Çatladı
Çizelge 7.4 incelenirse genel bir ifade ile akım Ģiddetinin yüksek, kaynak hızının düĢük olduğu parametrelerde eğmenin baĢarılı olduğu görülmektedir.
DüĢük ısı girdisi ile yapılan birleĢtirmeler: eğme deneyinde görülürken, ısı girdisi artıkça çatlama oluĢmadan eğme testi baĢarılı olmuĢtur.
7.6. Çentik Darbe Deneyi Sonuçları
AISI304L ve AISI316L paslanmaz çelik ile bakırın TIG kaynaklı birleĢtirilmesi sonucunda elde edilen numuneler ISO 148 standadına göre çentik darbe testine tabi tutulmuĢ, ısı girdisinin darbe dayanımına etkisi ġekil 7.13’de verilmiĢtir.
ġekil 7.13 . Isı girdisinin darbe dayanımına etkisi
ġekil 7.13’ dan anlaĢılacağı gibi, her iki malzeme çiftinde de aratan ısıl girdi ile birlikte çentik darbe dayanımında da bir atıĢ olmuĢtur. Bu ise beklenen bir sonuç olup nüfuziyetin artan ısıl enerji ile birlikte artmasından kaynaklanmaktadır.
Ölçülen bu değerlere bakıldığında olması tokluk değerlerinin genelde yüksek olduğu söylenebilir. Resim 7.3’ teki görülen numunelerde, çentik darbe deneyi sonrası kırık
Resim 7.3. Çentik darbe deneyi sonrası kırık yüzeyler
8. SONUÇ
AISI304L ve AISI 316 L östenitik paslanmaz çeliklerin bakır ile kaynaklanabilirliğinin araĢtırılması ve koruyucu gaz debisi ile ısı girdisinin etkilerinin belirlenmesi amacı ile yapılan bu çalıĢmada aĢağıdaki sonuçlar elde edilmiĢtir:
1. Paslanmaz çelikler ile bakır malzemeler farklı fiziksel özelliklere sahip olmakla beraber TIG kaynak yöntemi ile birbirleri ile birleĢtirilebilmiĢlerdir.
2. BirleĢme bölgesine hem nüfuziyet hemde mikro yapı açısından akıĢ debisi ve ısı girdisinin etkili olduğu gözlenmiĢtir.
3. Artan gaz debisi kayank bölgesinde atmosferik gazlara karĢı korurken kaynak metalinin soğuma hızını artırarak katılaĢtırmayı hızlandırmıĢ ve nüfuzuyeti azaltmıĢtır.
4. Artan ısı girdisi ergimeyi artıp nüfuziyeti olumlu yönde etkilemiĢtir.
5. Artan ısı girdisine bağlı olarak bakır malzemelerde oksitlenme artmıĢ ona bağlı olarak bakır malzemelerde oksitlenme görülürken paslanmaz çeliğin düĢük ısı iletkenliğine bağlı olarak soğuma hızı yavaĢlamıĢ ve sertlikte azalma belirlenmiĢtir.
6. Artan ısı girdisi hem paslanmaz çelik hemde bakır malzemenin eğrime oranını artırarak dolgu metali hacim oranını artırmıĢtır.
7. Isı girdisinde dolgu metali oranı artığından dolgu metalin sertliği düĢük ısı girdilerine
7. Isı girdisinde dolgu metali oranı artığından dolgu metalin sertliği düĢük ısı girdilerine