Kaynak Sonrası Yapılan Muayeneler

Optik mikroskop incelemeleri için kaynak işlemi öncesi ve sonrasında ana malzemeden ve kaynak bölgesinden numuneler çıkartılmıştır. Yarı otomatik şerit testere tezgahı kullanılarak bütün bağlantılardan birleşme hattına dik yönde, her parametre için 15 mm kalınlıklarda numuneler kesilmiştir. Bu numunelerin iki yüzeyi; sırasıyla 60, 220, 400, 600, 800 ve 1200 gritlik zımparalar kullanılarak parlatılmıştır. Daha sonra 3 mikronluk ve 1 mikronluk elmas pasta ile malzemelerin son parlatma işlemi yapılmış olup, parçalar 60 ml hidroflorik asit (HF), 30 ml hidroklorik asit (HCl) ve 10 ml sudan oluşan Keller dağlayıcı çözeltisi içine 55–75 saniye süreyle daldırılarak numune yüzeyi dağlanmıştır. Böylece birleşme bölgesinde meydana gelen yapısal değişim, belirlenmeye çalışılmıştır. Ayrıca kaynak bölgesinde birbirinden farklı tanımlanan bölgeler üzerinden EDS analizleri alınarak bu bölgelerin hangi alaşıma ait olduğu belirlenmiştir.

6.4.2. Mikrosertlik İncelemeleri

Bir malzemenin sertliği, kendisinden daha sert bir malzemeye karsı gösterdiği direnç olarak tanımlanır ve malzemenin deformasyon davranışının bir ölçüsüdür (Bilgin, 2007). Bu amaçla kaynaklı bağlantıların kaynak bölgesinin sertlik değerlerini elde etmek için, numuneler metalografik incelemelerde olduğu gibi kaynak yönüne dik doğrultuda kesilerek, yüzeyleri metalografi laboratuarında zımpara ve çuha yardımıyla parlatılmıştır. Bu çalışmada, kaynaklı

bağlantıların tek taraflı yüzeyleri üzerinden aşağıdaki Şekil 6.5’de görüldüğü gibi 1 mm’lik aralıklarla mikrosertlik ölçümleri yapılmıştır. Ölçümlerde; numunelere, 1 N yük uygulanmış ve Vickers (HV) sertlik ölçüm birimi kullanılmıştır. Daha sonra bu değerler bilgisayar ortamına aktarılarak mikrosertlik grafikleri çizilmiştir.

Şekil 6.5. Kaynak ara kesiti mikrosertlik ölçüm noktaları

6.4.3. Çekme Deneyleri

Çekme testi, mekanik malzeme muayene yöntemleri arasında metalik veya metalik olmayan malzemelerin mukavemetlerini belirleyen bir tahribatlı muayene testidir. Çekme deneyleri genel olarak metal ve alaşımların dayanımlarını belirlemek amacıyla yapılır. Bu yöntemde çoğu kez silindirik bazen de belirli bir geometrik kesite sahip numuneler, sürekli artan bir statik çekme zorlanmasına maruz bırakılarak numunenin çekmeye karşı gösterdiği dayanım araştırılır. Bu test sonucunda malzemenin elastiklik modülü, akma dayanımı, en yüksek çekme dayanımı ve yüzde uzama değerleri tespit edilebilmektedir (Savaşkan, 1999).

Kaynaklı bağlantıların maksimum gerilme değerlerini belirlemek için levhalara, çekme testi uygulanmıştır. Çekme numuneleri DIN 50109 standardına uygun olarak Şekil 6.6’ da görüldüğü gibi kaynaklı levhalar üzerinden kaynak yönüne dik doğrultuda CNC freze tezgahında işlenmiştir. Çekme deneyleri; Dumlupınar Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü Laboratuarı’nda bulunan 20000 N yük kapasitesine sahip Instron marka çekme test cihazında 1 mm/dak çene hızında gerçekleştirilmiştir. Gerçek gerilme ve uzama eğrileri, cihaza bağlı bir çizici (plotter) yardımıyla belirlenmiştir.

Şekil 6.6. (a) Çekme testi için hazırlanan numune ve ölçüleri, (b) Plakadan numunenin çıkartılışı

6.4.4. Yorulma Deneyleri

Bir çok makina parçası ve yapı elemanı, kullanım esnasında tekrarlı yükler ve titreşimler altında çalışmaktadır. Tekrarlı yükler altında çalışan mekanik parçalarda, gerilmeler parçanın statik dayanımından küçük olmalarına karşın, belirli bir yük tekrar sayısı sonunda genellikle yüzeylerinde bir çatlama ve bunun takip eden kopma olayı görülür. Bu tür zorlanmalar sonunda kırılma olayı, yorulma dayanım sınırı aşıldığında ortaya çıkmaktadır. Yorulma dayanım sınırı ya da diğer bir isimle yorulma dayanım ömrü konusunda yapılan araştırmalar özellikle kaynaklı birleştirme tekniği endüstrisinde geniş bir kullanım alanına sahiptir (Alsaran, 1997).

Yorulma olayı ilk olarak 1829 yılında demir zincirleri üzerinde tekrarlı yüklerin etkisini araştıran W.A.S. Alber tarafından incelenmiştir. Yorulma dayanımı araştırmaları ya da bugünkü bilinen adıyla S-N diyagramları da August Wöhler tarafından bulunmuştur (Alsaran, 1997; Karcı, 2002; Kalafat, 2001; Reyes, 2006).

Kaynaklı bağlantıların yorulma ömürlerini belirlemek amacıyla levhalardan kaynak yönüne dik doğrultuda, ASTM E466 standartlarına uygun numuneler hazırlanmıştır. Yorulma numunesinin teknik resim ölçüleri Şekil 6.7.’de görülmektedir. Yorulma numuneleri, geniş boyutlu yarıçapa sahip olması nedeniyle, bu kısımların tek seferde ve hassas bir şekilde işlenebilmesi için CNC freze tezgahında uygun kesici çakı yardımıyla her parametre için en az 5

adet olacak şekilde hazırlanmışlardır. Ayrıca 8 mm kalınlıktaki numunelerin yüzeyleri, 4 mm kalınlığında işlenmiştir. Numuneler daha sonra merkezi Almanya’da olan Rumul mekanik test laboratuarına gönderilerek Testronic marka yorulma test cihazında (Şekil 6.8) numunelere eksenel gerilme şartlarında, gerilme oranı R = σmin/ σmax = 0.1 olacak şekilde çekme/çekme yorulma testi uygulanmış ve Wöhler diyagramları elde edilmiştir. Bütün testler için işlem frekansı 72 Hz olarak belirlenmiş ve tüm bağlantılara eksensel sinüzodial yüklemeli, 50±25 kN sabit yük genlikli yorulma testi uygulanmıştır.

Mühendislik yorulma deney verilerinin değerlendirilmesi, “N” çevrim sayısına karşılık gelen “S” gerilmesi işaretlenerek yapılır. N için daima logaritmik taksimat kullanılır. İşaretlenen gerilme değeri, ortalama gerilme (σm), maksimum gerilme(σmax) veya minimum gerilme (σmin) olabilir. S-N ilişkileri, ortalama gerilme (σm), gerilme oranı (R) ya da gerilme genliği (σa) olarak tanımlanır (Kalafat, 2001). Bu çalışmada S/N diyagramları, logaritmik N tabanındaki çevrim sayılarının, S gerilme genliğine (σa) karşılık değerleri elde edilmiştir. İlk numuneler düşük çevrimli ve çekme gerilmesinin 2/3’üne isabet eden gerilmelerde başlatılarak, malzemelere plastik deformasyon bölgesinde gerilmeler uygulanmıştır. Buradan elde edilen verilere göre yorulma test cihazının kalibrasyonu yapılarak geri kalan numunelerin tamamına elastik sınır içerisinde sünek malzemeler için tercih edilen yüksek çevrimli (106_{) yorulma} deneyi uygulanmıştır.

Yorulma testlerinde çevrim şartları için herhangi bir limit belirlenmeden, bütün numunelerin kırılma şartlarına kadar mekanik testleri devam ettirilmiştir. Fakat bazı numunelerde kırılma olmadığından ve çevrim 4 x 106 _{sınır değerini aştığı için deneyler} bitirilmiştir.

Şekil 6.8. Yorulma testlerinde kullanılan elektro-mekanik titreşimli rezonans tip yorulma test cihazı

6.4.5. Yüzey Sıcaklık Ölçümleri

Sürtünme karıştırma kaynağı işlemi esnasında karıştırıcı uç ile iş parçası arasında oluşan sürtünme sıcaklıklarının tespiti amacıyla, sıcaklık ölçer lazer pirometre kullanılmıştır. Ölçümler esnasında cihaz, odak noktadan 80 cm uzağa sabitlenerek, üzerinde bulunan data logger sayesinde otomatik 0.5 sn aralıklarda ölçülen değerler kaydedilerek, veriler daha sonra bilgisayar ortamına aktarılmıştır. Sıcaklık ölçümleri, dikiş boyunca karıştırıcı uç merkezi ve omuzun iki kenarının temas noktası olmak üzere üç bölgeden alınmıştır. Kaynaklı bağlantılar üzerinden her parametre için 10 cm’ye kadar ölçüm işleminden sonra pirometrenin oynar başlığı diğer ölçüm noktasına ayarlanarak, bir parametre için iki pozisyonda ölçüm yapma olanağı sağlanmıştır. Ölçümlerde maksimum sıcaklık değerleri esas alınmıştır. 250-1800 ºC arasında sıcaklık ölçümü yapabilen IGA 15 Plus marka lazer pirometrenin görüntüleri Şekil 6.9’ da verilmiştir.