Mithilesh vd. (2014), Inconel 625 Nikel bazlı süperalaşımı ile AISI 304 paslanmaz çelik malzemelerinin ERNiCrMo-3 dolgu metali kullanılarak gaz tungsten ark kaynağı ile birleştirilmesi sonucundaki yapıyı incelemiştir. Çalışma sonucuna göre;
GTAW yöntemi ile ERNiCrMo-3 dolgu malzemesi kullanılarak Inconel 625 ve AISI 304 malzemelerinin kaynağı başarılı şekilde elde edilebilmektedir.
Kaynak mikroyapısı tamamen östenitiktir, AISI 304 arayüzünde ayrışma etkileri gözlemlenmiştir.
Mo dolgu teli ve düşük ısı girişi ile kaynak yapıldığında sıcak çatlama eğilimi tamamen önlenmiştir.
Çekme testlerinin tüm denemelerinde, GTA kaynaklarında kayda değer miktarda plastik deformasyonla sünek kırılma meydana gelmiştir.
Devendranath Ramkumar vd. (2015), Ni bazlı süperalaşım inconel 625 ve UNS S32205 dubleks paslanmaz çelik levhaların metalürjik ve mekanik özelliklerini incelemiştir. Çalışma sonucuna göre;
Inconel 625 ve UNS S32205 dubleks paslanmaz çeliğin Elektron Işın Kaynağı hatasız olarak yapılabilmektedir.
ITAB bölgelerinde önemli bir tane büyümesi veya farklı bir metalürjik hata gözlemlenmemiştir. EB füzyon bölgesinde ince, hücresel dendritik yapının oluşumu kontrollü düşük ısı girişi ve proses sırasında geliştirilen yüksek soğutma oranından kaynaklanmaktadır.
Çekme testleri ağırlıklı olarak zengin Mo fazlarının ayrışmasından dolayı kaynak bölgesinde meydana gelmiştir. Bununla birlikte kaynak gerilme mukavemeti UNS S32205 malzemesinden daha büyük veya ona eşit olmuştur.
EB kaynağının darbelere karşı dayanıklılığı füzyon bölgesindeki ikincil fazlardan dolayı azalmıştır.
Allakhverdiev vd. (2013), Hastelloy X ve René 80'in bindirme kaynağını, elektron ışın kaynağına bir alternatif olarak endüstriyel yarışmada lazer ışını kaynak uygulaması için zemin sağlamak amacıyla incelenmiştir. Çalışma sonucunda, güç, kaynak hızı ve odak konumunu birleştiren bir pencere kaynak dikişi genişliğinin yanı sıra Rene deki penetrasyon derinliği üzerindeki olası endüstriyel gereksinimlere en iyi uyumu sağlamak amacıyla önerilmektedir ve aynı zamanda kaynak kirliğinin azaltılmasında da etkili olmaktadır.
Henderson vd. (2013), Yüksek alaşımlı ve zor kaynaklanabilir olan malzemelerin GTAW, EBW, Lazer tozu biriktirme kaynağı ve sürtünme kaynağı ile birleştirilmesi sonucundaki karakteristik kusurlar ve nikel alaşımlı komponentlerin imalatında ve onarımında kullanılan kaynak işlemleri incelemiştir. Çalışma sonucuna göre;
Modern ve yüksek performanslı Gaz Türbinli Motorların uygun maliyetli üretimi, GTAW, EBW, Lazer kaynağı ve diğer sürtünme kaynağı ile atalet kaynağı gibi yöntemler kullanarak süperalaşımları birbirine kaynatabilme yeteneğine bağlıdır.
Düşük nikel içerikli alaşımların çoğu, geleneksel GTA işlemleri kullanılarak rutin olarak kaynaklanmaktadır ve bu teknoloji, üreticiler ve operatörler tarafından belirlenen maliyet ve güvenilirlik hedeflerine ulaşmak için kullanılmaktadır.
Yüksek mukavemetli, çökelme sertleştirilmiş malzemelerin kaynağı, ısıya maruz kalan bölgede imalat ve onarım kaynak kabiliyetini sınırlayan gerinim yaşlanması çatlamasına eğilimli olduklarından çok daha fazla sorun yaratmaktadır. Sonuçta,
lazer tozu biriktirme ve sürtünme kaynağı gibi daha yeni birleştirme yöntemleri değerlendirilmektedir.
Kusur oluşumunu etkileyebilecek bir dizi faktör bulunmaktadır. Bunlar:
Bileşimdeki alüminyum ve titanyum içeriği, tane büyüklüğü, kaynak öncesi ve sonrası ısıl işlem ve kaynak işleminin kendisidir (ısı girişinin ve hareket hızının kontrolü).
Elektron ışını kaynağı ve lazer tozu biriktirme yöntemleri, nikel bazlı malzemeden üretilmiş olan rotor diskleri ve türbin kanatları gibi gaz türbini bileşenlerinde yüksek bütünlük ve yüksek performanslı kaynak üretmek için çoğalan bir şekilde kullanılmaktadır.
Proses parametresi tanımlaması büyük ölçüde deneyseldir ve birleştirme işlemlerinin eksiksiz anlaşılması, karmaşık sayısal modelleme tekniklerinin geliştirilmesine ve uygulanmasına bağlıdır.
Guédou vd. (2014), Nd YAG lazer alın kaynağı işlemi ile Hastelloy X ve Haynes 188 alaşımlarının kaynaklanabilirliği incelenmiştir. Kaynaklanabilirlik lazer gücü, hız, odak çapı ve gaz akışı gibi kaynak parametrelerine göre belirlenmiştir. En etkili parametreler lazer gücü ve odak çapı olmuştur.
Sihotang vd. (2014), Hastelloy-X malzemesi üzerine TIG kaynağı ile düşük ve yüksek ısı girişi olmak üzere iki kaynak koşulu için kaynak bölgesi ve HAZ üzerindeki mikro yapılar incelenmiştir. Çalışma sonucuna göre;
Hem düşük hem de yüksek ısı girişli kaynak durumları aynı kaynak bölgesi özelliklerini göstermektedir. Her iki örnek için de kaynak bölgelerinde çatlak gözlemlenmemiştir.
Düşük ısı girişi kaynak durumu için, karbürler, özellikle kaynak bölgesine yakın olan HAZ bölgesinde, tekrar matrise çözülmüştür. Öte yandan, yüksek ısı girişli
koşul için, tanecikler arası sıvılaştırma filmi ve lokalize sıvı film ve lokalize sıvı karbürlerinin oluşumu vardır. Bu sıvı film, kullanılan Hastelloy-X çekme özelliklerini azalmaktadır.
Arka kaynak dikişinin kenarındaki gerilme konsantrasyonunun büyüklüğü, her iki kaynak koşulunun farklı ön kaynak dikişi kalınlığından dolayı değişmektedir.
Yüksek ısı girişli kaynak durumu çekme testi sırasında daha yüksek gerilim konsantrasyonu oluşturmaya meyil göstermektedir.
Enjyo vd. (1977), Saf molibden ile Hastelloy-X difüzyon kaynağı ile vakum altında 750-1200 °C sıcaklık aralığında gerçekleştirilmiştir. Çalışma sonucuna göre;
Yüksek sıcaklıkta kısa süreli ısıtma da dahil olmak üzere iki aşamalı kaynak tekniği (1200 °C de bir dakika) molibden ve Hastelloy-X alaşımı arasındaki gerçek metal temasını arttırmakta ve kaynak dayanımında iyileştirmeye sebep olmaktadır. Ayrıca bu teknik deformasyonu azalmaktadır.
Ni dolgu metalinin uygulanması, kırılgan intermetalik bileşiklerin oluşumunu azaltmakta ve kaynak dayanımını arttırmaktadır.
Çekme testlerinde gerçekleşmiş olan kaynak bağlantılarındaki kopmalar, her zaman intermetalik bileşikler vasıtasıyla ve ayrıca molibden bazlı metalin tane sınırları boyunca meydana gelmiştir.
Kaynak işlemi sonrasında kaynak yapısındaki boşluklar ve molibden oksit, SEM ve TEM teknikleri kullanılarak molibden içerisindeki tane sınırlarında tespit edilmiştir.
L. Zhang vd. (1996), Nikel bazlı döküm alaşımı Mar-M 247 ile oksidasyon, korozyon dayanımı nikel dövme alaşımı Hastelloy-X alaşımı malzemelerin lazer ışını kaynağı ile bindirme kaynağı ve uc uca kaynak birleşimi incelenmiştir. Çalışma sonucuna göre;
Hastelloy-X ve Mar-M 247 uygun bindirme ve uc uca kaynak birleşimleri CO2 lazer kaynak tekniği kullanılarak yapılabilmektedir. Füzyon bölgesi çatlakları lazer ışınının Hastelloy-X malzeme tarafına 0.2-0.3 mm kaydırılarak kaynak yapılması ile önlenmiştir.
Füzyon bölgesindeki çatlaklar, gerilme altındaki plastisite eksikliğinden kaynaklanmıştır. Füzyon bölgesi ne kadar sert olursa çatlak sayısı o kadar fazla olmaktadır. Lazer ışını Hastelloy-X tarafına doğru 0.2-0.3 mm kaydırılarak füzyon bölgesinin sertliği HV425’den HV250’ye düşürülmekte ve çatlaklar sadece ITAB’daki kılcal çatlakların varlığı ile yok olabilmektedir.
Birbirinden farklı malzemelerin uc uca birleştirilmesindeki füzyon bölgesi kompozisyonu kaynak dikişi geometrisine dayanan önerilen bir denklem kullanılarak tahmin edilebilmektedir. Bu denklem kullanılarak element içerikleri ve hizalama arasındaki korelasyonlar hesaplanabilmektedir. Mar-M 247’ den kaynaklanan elementlerin içeriği hizalamadaki artış ile azalırken, Hastelloy-X’ den kaynaklanan elementlerin içeriğinde hizalamadaki artışla birlikte artış görülmüştür.
Ayrılma mekanizması ile oluşturulan Mar-M 247’ nin ITAB bölgesindeki kılcal çatlakların uzunluğu lazer ışınının Hastelloy-X tarafına 0.2-0.3 mm hizalanmasıyla 0.1 mm den daha az olmuştur.
3.0 µm boyutunda MC karbürleri ve 1.0 µm çaplı γı yapıları otojen kaynaklı Mar-M 247'nin füzyon bölgesinde bulunmaktadır. Mar-M 247 / Hastelloy-X uc uca kaynağının füzyon bölgesi mikroyapıları Al, Ti, Ta ve Hf elementleri inceltilmiş olduğundan, sadece γı olmadan 0.2 µm boyutundaki karbürlerden oluşmaktadır.
Füzyon bölgesinde element içeriği gradyanı vardır, böylece karbürlerin yapısını ve dağılımını belirlemek için derinlemesine bir araştırma gereklidir.
Sharma vd. (2017), Kesintili akımlı gaz tungsten ark kaynağı ile birleştirilen Superalaşım C-276 ve Grade 321 östenitik paslanmaz çelik sacların arasındaki farklı kaynakların mikroyapısal ve mekanik özellikleri incelenmiştir. Çalışma sonucuna göre;
Superalaşım C-276 ve Grade 321'in kaynağı, ERNiCrMo-4 dolgu teli kullanılarak kesintili akımlı gaz tungsten ark kaynağı ile elde edilebilmektedir.
Kesintili akımlı gaz tungsten ark kaynağı ile oluşturulan kaynaklar, kaynak metalinde daha ince eksantrikli dendritik yapı oluşturmuştur. Grade 321 tarafındaki kaynak arayüzünde ferrit yapılar ile birlikte karışmamış bir bölgenin varlığı gözlemlenmiştir. Ayrıca, Superalaşım C-276’ nın kaynak ara yüzünde kısmen erimiş bölge de gözlenmiştir.
Taramalı elektron mikroskobu görüntülerinde, Superalaşım C-276 ve Grade 321 taraflarının kaynak arayüzünde birbiri içine geçmiş tane sınırlarının varlığı gözlemlenmiştir. Enerji dağılım spektroskopisi analiz sonuçları, kaynak metalinde ve Superalaşım C-276’ nın kaynak arayüzünde sekonder faz oluşumunun meydana geldiğini göstermiştir. Bununla birlikte, kesintili akımlı gaz tungsten ark kaynağı ile kontrollü ısı girişi nedeniyle zararlı tetragonal kapalı paketlenmiş faz oluşumu gözlenmemiştir.
Çekme testinde kırılma, Grade 321 ana malzemesinden olmuştur. Bu durum kaynak metalindeki ikincil fazların varlığına bakılmaksızın, yeterli bir güce sahip olduğunu açıkça göstermektedir. Ayrıca, hem gerilme hem de darbe testinin sonuçları sünek başarısızlık modunu doğrulamıştır.
Ana metal ve kaynak metali korozyon davranışını değerlendirmek amacıyla yapılmış olan potansiyodinamik polarizasyon testi sonuçları, kaynak metalinin daha ince dendritik yapının varlığına ve alaşım elementlerinin kontrollü dağılımına bağlı olabilen ana malzemelere kıyasla daha fazla korozyon direnci göstermektedir.
Mevcut çalışmaya dayanarak, gelişmiş mekanik özelliklere sahip yüksek kaliteli
farklı Superalaşım C-276 / Grade 321 kaynağını yapmak için kesintili akımlı gaz tungsten ark kaynağı yapılırken ERNiCrMo-4 dolgu teli kullanılması tavsiye edilmektedir. Ek olarak, Grade321'in ekonomik olması, büyük malzeme maliyetlerinden tasarruf edilmesine yardımcı olacaktır.
Dokme vd. (2018), Sürekli akım gaz tungsten ark kaynağı ve kesintili akımlı gaz tungsten ark kaynağı ile ERNiCr-3, TIG 316L ve bükümlü (ERNiCr-3 ve TIG 316L) dolgu maddeleri kullanılarak Inconel 625 ve AISI 316L'nin farklı metal kaynağının mikro yapısını araştırılmıştır. Çalışma sonucuna göre;
Sürekli akım gaz tungsten ark kaynağı ve kesintili akımlı gaz tungsten ark kaynağı ile Inconel 625 ve AISI 316L malzemelerinin kaynağı başarılı şekilde yapılabilmektedir.
TIG 316L dolgu malzemesi ile yapılan kaynaklar sonrasında tane irileşmesi görülmekte ve bükümlü dolgu malzeme ile yapılan sürekli akım gaz tungsten ark kaynağı işleminde daha yumuşak kimyasal bileşim üretilebileceği görülmektedir.
Bununla birlikte, ERNiCr-3 dolgu malzemesi ile yapılan sürekli akım gaz tungsten ark kaynağı işlemi her iki tarafta da düzenli sınırlar göstermektedir. Bükümlü dolgu malzeme ile yapılan kesintili akımlı gaz tungsten ark kaynağının AISI 316L tarafında kısmen erimiş bölge gözlemlenmiş ve Inconel 625 tarafında karışmamış bölgenin kaybolduğu gözlemlenmiştir. Kesintili akımlı gaz tungsten ark kaynağında kısmen erimiş bölge ve karışmamış bölge, bükümlü dolgu malzemesi kullanarak azaltılmaktadır.
Kaynak bölgesi mikroyapı analizinde AISI 316L tarafındaki tüm örneklerde çok yönlü tane büyümesi olduğu görülmüştür. Tane büyümesi, Inconel 625 tarafında AISI316L tarafına göre daha az olmaktadır ve kesintili akımlı gaz tungsten ark kaynağı işlemi uygulana durumda Inconel 625 tarafında neredeyse yok denecek kadar azalmaktadır.
Tüm örneklerde Ni-, Ti-, Nb-, Mo-, Mn- ve Cr-zengin ikincil çökelti oluşumlarının ortaya çıktığı gözlenmiştir. Bununla birlikte, bükümlü dolgulu sürekli akım gaz tungsten ark kaynağında, bir miktar çökelti meydana gelmiştir.
Sertlik ve çekme testi sonuçları kesintili akım gaz tungsten ark kaynağının mekanik özellikleri iyileştirdiğini göstermektedir. Bükülmüş dolgu maddeleri Inconel 625 ve AISI 316L malzemeleri için iki metalden oluşan kaynak için en iyi mekanik özellikleri göstermektedir.
Inconel 625 ve AISI 316L'nin birbirinden farklı metal kaynağı için en iyi işlem bükümlü dolgu malzemesi kullanılan (ERNiCr-3 ve TIG 316L) kesintili akım gaz tungsten ark kaynağı yöntemidir.
Çizelge 4.1’de kaynak uygulaması yapılan malzemeler, kaynak yöntemleri ve önemli sonuçlar vurgulanmıştır.
Çizelge 4.1. Kaynak Uygulaması Yapılan Malzemeler ve Kaynak Yöntemleri
Mo dolgu teli ve düşük ısı girişi ile kaynak yapıldığında sıcak çatlama eğilimi düşük ısı girişi ve proses sırasında geliştirilen yüksek soğutma oranından
Hastelloy-X Hayness 188 Nd YAG Lazer
Düşük ve yüksek ısı girişi farklığını incelenmiştir. Yüksek ısı girişli kaynak
Saf Molibden Hastelloy-X Difüzyon
Yüksek sıcaklıkta kısa süreli ısıtma da dahil olmak üzere iki aşamalı kaynak tekniği alaşımlar arasındaki gerçek metal
Kaynak için en iyi işlem bükümlü dolgu malzemesi kullanılan (ERNiCr-3 ve TIG 316L) kesintili akım gaz tungsten ark kaynağı yöntemidir.
Dokme vd.
(2018)