Bu çalışma kapsamında, havacılıkta kullanılan Nikel bazlı süperalaşım malzemeler Inconel 625 ve Hastelloy-X malzemelerinin birbirine EBW, TIG ve PAW kaynak yöntemleri ile birleştirilmesi sonrasında oluşan kaynaklı bağlantıların mikroyapı, sertlik ölçümleri ve çekme deneyleri yapılmıştır. Deney sonuçlarından elde edilen bilgi ve kazanımlar aşağıda açıklanmıştır;
Inconel 625 ve Hastelloy-X süperalaşımlarının Elektron Işın Kaynağı, TIG kaynağı ve PAW kaynağı başarılı ve hatasız olarak yapılabilmektedir.
Kaynak ve ITAB bölgesinin genişliği, kaynak için uygulanan ısı girişinin artmasıyla daha geniş olmaktadır.
Inconel 625 ve Hastelloy-X malzemelerinin kaynağı yapıldığında, daha yüksek ısıl iletkenklik değerine sahip olan malzeme tarafında (Inconel 625 malzemesi tarafında 9.9 W/m*K) ITAB bölgesi diğer tarafa göre daha geniş çıkmaktadır.
Yapılan optik mikroskopi incelemelerinde PAW, TIG numunelerinde ITAB-ana metal geçiş bölgelerinin büyük ve keskin olduğu görülmüşken EBW numunesinde ise ITAB bölgesinin küçük ve yumuşak olduğu görülmüştür.
Ayrıca EBW yapısının hızlı katılaşma sonrası oluşan dendritik yapıda olduğu tespit edilmiştir.
SEM analizlerinde her üç kaynak numunelerinde kısmı ergimemiş bölgeler gözlemlenmemiştir. EBW numunesinde ise diğerlerine göre tamamen homojen kaynak bölgeleri gözlemlenmiştir.
EDS analizleri sonucu her üç kaynak numunesinde ana malzemelerinin kimyasal kompozisyonu gözlemlenmiştir.
Otomatik yöntem ve sabitleme aparatı ile yapılan EBW ve TIG kaynaklarında beklendiği gibi ITAB bölgelerindeki mikrosertlik ölçümleri kaynak metaline göre daha az çıkmaktadır. Ancak manuel yöntem ile kaynatılan PAW kaynağında Inconel 625 malzeme tarafındaki ITAB bölgesinde sertlik ölçümü kaynak metaline göre daha fazla çıkmıştır çünkü kaynak sonrası bu bölgedeki soğuma hızı proses manuel olarak ve sabitleme aparatı ile kullanılmadığından kontrollü bir şekilde yapılmamıştır. En yüksek mikrosertlik değeri 351 HV0,1
olarak EBW yönteminde gözlemlenmiştir.
Kaynağın uygulanmasında manuel yönteme göre otomatik uygula yapılması ve kaynatılacak parçaları sabitleme ile alt gaz uygulama işleminin uygun aparat ile yapılması kaynak dayanımını olumlu yönde etkilemektedir.
Kaynak metodunun uygulaması yapılırken oluşturulan düzenek de gerek kaynak sırasında kaynayan parçaların sabit tutulmasında etkili olduğu için gerek de kaynak sonrası soğuma durumunda soğumayı kısmi olarak yönlendirdiği için kaynağın mekanik özelliklerine etki etmektedir.
Havacılık uygulamalarında tasarımın kısıtlı olduğu bölgelerde kaynak yöntemi tercihi yapılırken hem boyut anlamındaki üstünlüğü (küçük olması) hemde kaynak mekanik özellikleri bakımından güçlü olması sebebiyle Inconel 625 ve Hastelloy-X malzemelerinin kaynağı gereken durumlarda TIG veya PAW yöntemi yerine EBW yöntemi tercih edilmelidir.
Kaynak sonrasında farklı yöntemler ile yapılan kaynaklardaki ısıl işlem etkilerinin görülmesi ve kaynaktaki kalıntı gerilimlerin belirlenmesi çalışmaları gelecekte yapılacak çalışmalara örnek verilebilir.
KAYNAKLAR DİZİNİ
Allakhverdiev, K. R., Caiazzo, F., Corrado, G., Alfieri, V., Sergi, V., ve Cuccaro, L.
(2013). Disk-laser welding of Hastelloy X cover on René 80 turbine stator blade.
Paper presented at the XIX International Symposium on High-Power Laser Systems and Applications 2012.
Andersson, J. (2011). Weldability of Precipitation Hardening Superalloys – Influence of Microstructure. (Phd.), CHALMERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY, Göteborg, Sweden.
Anonim. (2017a). Haynes International Report H-3009E Hastelloy X alloy. Retrieved from Anonim. (2017b). Haynes international Report H-3073E Haynes 625 alloy. Retrieved
from
Davis, J. R., ve Committee, A. S. M. I. H. (2000). Nickel, Cobalt, and Their Alloys: ASM International.
De, A. (2012). Trends in Joining Aerospace Materials. Paper presented at the 4th Indo-American Frontiers of Engineering Symposium, Bethesda, Maryland, USA.
Devendranath Ramkumar, K., Sridhar, R., Periwal, S., Oza, S., Saxena, V., Hidad, P., ve Arivazhagan, N. (2015). "Investigations on the structure – Property relationships of electron beam welded Inconel 625 and UNS 32205", Materials & Design, 68, 158-166.
Dokme, F., Kulekci, M., ve Esme, U. (2018). "Microstructural and Mechanical Characterization of Dissimilar Metal Welding of Inconel 625 and AISI 316L", Metals, 8(10).
Donachie, M. J., ve Donachie, S. J. (2002). Superalloys: A Technical Guide, 2nd Edition:
ASM International.
Enjyo, T., Oouchi, M., Nasu, S., Ikeuchi, K., ve Arata, Y. (1977). "Diffusion Welding of Molybdenum to Hastelloy Alloy X", Welding Research Institute of Osaka University - Osaka University Institute of Welding Engineering, 131-137.
Fisk, M., ve Lundbäck, A. (2012). "Simulation and validation of repair welding and heat treatment of an alloy 718 plate", Finite Elements in Analysis and Design, 58, 66-73.
Guédou, J. Y., Graneix, J., Beguin, J.-D., Pardheillan, F., Alexis, J., Masri, T., ve Choné, J.
(2014). "Weldability of the superalloys Haynes 188 and Hastelloy X by Nd:YAG", MATEC Web of Conferences, 14.
Gustafsson, D. (2012). High Temperature Fatigue Crack Propagation Behavior of Inconel 718. (Doctoral), Linköping University, Linköping, Sweden.
KAYNAKLAR DİZİNİ (devam)
Henderson, M. B., Arrell, D., Larsson, R., Heobel, M., ve Marchant, G. (2013). "Nickel based superalloy welding practices for industrial gas turbine applications", Science and Technology of Welding and Joining, 9(1), 13-21.
King, J. F., McCoy, H. E. and Rittenhouse, P. L. . (1981). Weldability Evaluations And Weldment Properties Of Hastelloy X. Oak Ridge National Laboratory Oak Ridge, Tennessee
Koşmaz, E. C. (2015). The Effect Of Postweld Heat Treatment on the Mechanical Properties of TIG Welded Inconel 718 Alloy. Istanbul Technical University.
Kou, S. (2003). Welding Metallurgy: Wiley.
Mithilesh, P., Varun, D., Reddy, A. R. G., Ramkumar, K. D., Arivazhagan, N., ve Narayanan, S. (2014). "Investigations on Dissimilar Weldments of Inconel 625 and AISI 304", Procedia Engineering, 75, 66-70.
Pollock, T. M. a. T., Sammy (2006). "Nickel-Based Superalloys for Advanced Turbine Engines: Chemistry, Microstructure, and Properties", Journal Of Propulsion And Power, 22(2), 361-374.
Sharma, S., Taiwade, R. V., ve Vashishtha, H. (2017). "Effect of Pulsed Current Gas Tungsten Arc Process on the Dissimilar Weldments between Nickel-based Superalloy/Austenitic Stainless Steel", ISIJ International, 57(6), 1080-1086.
Sihotang, R., Sung-Sang, P., ve Eung-Ryul, B. (2014). "Effects of heat input on microstructure of tungsten inert gas welding used hastelloy X", Materials Research Innovations, 18(sup2), S2-1074-S1072-1080.
Society, A. W., Phillips, A. L., Kearns, W. H., ve Weisman, C. (1976). Welding Handbook: American Welding Society.
Society, A. W., ve Weisman, C. (1997). Welding Handbook: American Welding Society.
Zhang, L., Gobbi, S. L., ve Richter, K. H. (1996). "Autogenous Welding of Hastelloy X to Mar-M 247 by laser", Journal of Materials Processing Technology, 285-292.
Zhang, S., ve Zhao, D. (2016). Aerospace Materials Handbook: CRC Press.
Zhao, J.-C., Larsen, M., ve Ravikumar, V. (2000). "Phase Precipitation and Time-Temperature-Transformation Diagram of Hastelloy X", Materials Science &
Engineering, 112-119.