Mikrosertlik Analiz Sonuçları

AISI 1010 ve Bakır malzemeler birleştirilmeden önce mikro sertlik ölçümü yapılmış, AISI 1010 malzeme için sertlik değeri 175-188HV,bakır malzemesi için 45-75 HV olarak tespit edilmiştir.

Sürtünme kaynaklı bağlantılarda mikro sertlik ölçümleri, farklı parametrelere bağlı olarak çıkan yapısal değişimi ve bu değişimin, malzemenin sertliği üzerine olan etkisinin belirlemek amacıyla yapılmıştır. Bu amaçla OM (Optik Mikroskop) analizi için hazırlanan numuneler kullanılmıştır. Mikro sertlik ölçümleri, kaynaklı bağlantın birleşme hattında karşılıklı olarak çizgisel bir doğru üzerinde alınmıştır. Üç farklı devir sayısı ( 1800, 2100 ve 2300 dev/dk), sürtünme basıncı (30 ve 40 MPa) ve sürtünme süresi (6 ve 8 sn), kullanılarak gerçekleştirilen kaynaklı bağlantıların, birleşme merkezinden ana metale doğru çizgisel bir hat boyunca 0.5 mm aralıklarla yapılan mikro sertlik ölçüm sonuçları sırasıyla Şekil. 9.19, 9.20 ve 9.21‟de verilmiştir.

Sürtünme kaynaklı bağlantılarda mikro sertlik dağılımı literatüre uygun olarak üç bölgede değişmektedir (Şekil 9.18). Bu bölgeler aşırı deforme olmuş bölge (ADB), deformasyona uğramış bölge (DB), ve kısmen deformasyona uğramış bölge (KDB), olarak adlandırılmaktadır. Kaynak ara yüzeyinde değişiklik gösteren mikro sertlik sonuçları, esas malzemeye ulaştığında, ana malzemenin sertlik değerlerine düştüğü tespit edilmiştir.

95

ġekil 9.18. Mikrosertlik ölçüm sonuçlarının değiştiği bölgeler [82].

Kaynak arayüzeyine yakın kısımlarda, sıcaklık ve basınç etkisi ile her iki malzeme tarafında sertliğin, plastik deformasyon nedeni ile ana malzemeye oranla daha yüksek çıkması beklenmektedir. Ancak AISI 1010 düşük C‟lu çelik tarafında arayüzey bitişik ADB‟ de sertlik değerlerinin azaldığı görülmüştür. Bu durumun; AISI 1010 malzemenin ısı iletim katsayısının düşük olması nedeni ile yavaş soğumasına bağlı olarak AISI 1010 tarafına difüzyonlu element geçişinden kaynaklandığı düşünülmektedir. Bununla birlikte arayüzeyin sürtünmesi ile ortaya çıkan ve her iki malzeme çiftinin karışımından meydana gelen DB bandının aralığı ve genişliği bu bölgedeki sertliğin düşmesinde etkili olmuştur. Kaynak arayüzeyine yakın kısımlardaki element geçişleri ise EDS sonuçlarında görülmektedir.

9.3.1. 1800 dev/dk Ġle BirleĢtirilen Numunelerin Mikro Sertlik Sonuçları

1800 dev/dk devir sayısı iki farklı sürtünme basıncı (30 ve 40 MPa) ve iki farklı sürtünme süresi (6 ve 10 sn ) kullanılarak birleştirilen S1,S4, S7 ve S10numunelere ait sertlik profilleri Şekil 9.19‟dasırasıyla verilmiştir. Bu kaynaklı bağlantılara ait sertlik profilleri incelendiğinde, her dört numunede de benzer bir sertlik dağılımı görülmektedir. Bu dağılımda bakır malzemenin sertliğinin, kaynak ara yüzeyine yakın bölgelerde yükseldiği daha sonra bir miktar düştüğü ve esas metale doğru gidildikçe malzemelerin ana sertlik değerlerine ulaştığı görülmektedir. AISI 1010 tarafında ise mikrosertlik değerlerinin kaynak arayüzeyine yaklaştıkça azaldığı tespit edilmiştir.

Daha önce yapılan araştırmalarda temas alanındaki sıcaklığın 1 sn gibi kısa bir süre içinde 1000°C ulaştığı bildirilmiştir. Bununla birlikte malzemeler arasında ısıl iletiminin farklı olması her iki malzeme tarafında IEB‟ nin de farklı olmasına neden olmuştur. Sertlik

profilleri birbirine benzemekle birlikte; sürtünme süreleri ve buna bağlı olarak malzemeler üzerinde oluşan ısıl dağılımın farklı olması nedeni ile IEB‟lerin genişlikleri farklılık göstermektedir.

Mikro sertlik sonuçları dikkate alındığında, sürtünme süresinin ve sürtünme basıncının IEB‟nin genişliği ve ara yüzeydeki setlik değerleri üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğu bildirilmiştir. Artan sıcaklık ve dövme etkisinin oluşturduğu deformasyon sonucu sertlik değerlerinin kaynak bölgesine yakın kısımlarda bakır malzeme tarafında yükseldiği, AISI 1010 tarafında ise düştüğü görülmektedir. Bu bölgedeki sertlik değişiminin, arayüzeyde ulaşılan sıcaklığın temperleme etkisi yapması sonucunda çıktığı düşünülmektedir.

ġekil 9.19.S1, S4, S7 ve S10 no‟lu numunelerde kaynak bölgesindeki mikrosertlik dağılımlar

9.3.2. 2100 dev/dk Ġle BirleĢtirilen Numunelerin Mikro Sertlik Sonuçları

2100 dev/dk devir sayısı iki farklı sürtünme basıncı (30 ve 40 MPa) ve iki farklı sürtünme süresi (6 ve 10 sn ) kullanılarak birleştirilen S2, S5, S8 ve S11 numunelere ait sertlik profilleri Şekil 9.20‟de sırasıyla verilmiştir. Bu kaynaklı bağlantılara ait sertlik profilleri incelendiğinde, her dört numunede de benzer bir sertlik dağılımı görülmektedir.

97

Mikrosertlik grafiğine bakıldığında, AISI 1010 tarafından bakır tarafına doğru mikrosertligin düştüğü, tespit edilmiştir. Kaynak bölgesindeki bu sertlik düşüşlerinin malzemelerin tavlama sıcaklığına ulaştığından dolayı olduğu düşünülmüştür. Çünkü tavlama ile malzemelerin sünekliği artarken, sertlik ve mukavemetinde düşme olmaktadır. Kaynak bölgesindeki sertlik düşüşünün sürtünme basıncının azalması, sürtünme süresinin ve devir sayısının artmasıyla daha da arttığı görülmektedir. Genel olarak, sertlik profilindeki bu değişmelere kaynak parametrelerine bağlı olarak ısı girdisinin değişiminin sebep olduğu söylenebilir.

ġekil 9.20.S2, S5, S8 ve S11 no‟lu numunelerde kaynak bölgesindeki mikrosertlik dağılımları

9.3.3. 2300 dev/dk Ġle BirleĢtirilen Numunelerin Mikro Sertlik Sonuçları

2300 dev/dk devir sayısı iki farklı sürtünme basıncı (30 ve 40 MPa) ve iki farklı sürtünme süresi (6 ve 10 sn ) kullanılarak birleştirilenS3,S6, S9 ve S12 numunelere ait sertlik profilleri Şekil 9.21‟de sırasıyla verilmiştir. Bu kaynaklı bağlantılara ait sertlik profilleri incelendiğinde 2300 dev/dk 30 (MPa) sürtünme basınç ve 60 (MPa) yığma basıncı ile en iyi birleşme olduğu görülmektedir.

Mikrosertlik grafiğine bakıldığında, mikro sertlik değerlerinin bakır tarafından AISI 1010 tarafına doğru ise artığı tespit edilmiştir. Kaynak bölgesindeki bu sertlik düşüşlerinin

malzemelerin tavlama sıcaklığına ulaştığından dolayı olduğu düşünülmüştür. Çünkü tavlama ile malzemelerin sünekliği artarken, sertlik ve mukavemetinde düşme olmaktadır. Kaynak bölgesindeki sertlik düşüşünün sürtünme basıncının azalması, sürtünme süresinin ve devir sayısının artmasıyla daha da arttığı görülmektedir. Genel olarak, sertlik profilindeki bu değişmelere kaynak parametrelerine bağlı olarak ısı girdisinin değişiminin sebep olduğu söylenebilir.

ġekil 9.21.S3, S6, S9 ve S12 no‟lu numunelerde kaynak bölgesindeki mikrosertlik dağılımları