Yapılan bu çalışma ile kaynaklı ve kaynaksız Inconel 718 numuneler 20oC, 500oC ve 700oC’deki servis koşulları altında ısıl işlem uygulanmaksızın 45 dakikalık fırında bekleme süresi sonunda çentik darbe testine tabi tutularak darbeli yükler altındaki mekanik davranışları irdelenmiştir.
TIG kaynaklı Inconel 718 cıvataların, çekme ya da eğme gibi yükleme koşulları altında gösterdiği davranışın aksine darbeli yükler altında kaynaksız numunelere göre daha yüksek bir kırılma dayanımı gösterdiği saptanmıştır. Bölüm 3’te yapılmış olan literatür araştırması da bu bulguları desteklemektedir. Kaynaklı numunelerin kırılma biçimleri incelendiğinde kaynaksız numunelere göre daha sünek bir şekilde kırıldığı tespit edilmiştir.
Inconel 718 süperalaşımlardaki yüksek mukavemeti sağlayan γ′′-Ni3Nb fazının kaynak sırasında matris yapıdan ayrışarak soğuma süresince dendrit sınırlarında çökelmesi asıl yapının yumuşamasına ve malzemenin darbeli yükler altında sünek davranış göstermesine sebep olmuştur. γ′′ fazının yanı sıra, 600-650oC’nin üzerindeki sıcaklıklarda oluşmaya başlayan δ fazı ve kaynak işlemi sebebiyle meydana gelen Nb esaslı karbür parçacıklarının da dendrit sınırlarında çökeldiği mikroyapı incelemelerinde gözlemlenmiş ve ayrıca dentritler arası bölgelerde çökelen diğer fazlar olan Mo6C ve TiC de EDX analizlerinde belirlenmiştir.
Sıcaklığın yükselmesiyle orantılı şekilde önce niyobyum esaslı karbür fazlarının birleşerek irileşmesi kaynaklı numunelerin darbe dayanımın daha hızlı düşmesine neden olmuştur. 600-650oC’den sonra oluşmaya başlayan gevrek δ fazı ince tabakalı yapısı dolayısıyla çentik etkisi yaratarak 700oC’lik test sıcaklığındaki darbe dayanım değerlerinin kaynaksız numuneler için azalmasına kaynaklı numuneler için ise azalma oranlarının artmasına yol açtığı tespit edilmiştir.
Kaynak sonrası dendritik faz dağılımlarının düzenlenmesi için gereken alternatifsiz uygulama numunelerin ısıl işleme tabi tutulmasıdır. Çözeltiye alma ve yaşlandırma ısıl işlemleri nikel esaslı süperalaşımlarda kaynak sonrası yapıda meydana gelen istenmeyen fazların çözündürülmesi, kalıntı gerilmelerin giderilmesi ve istenilen mukavemetin geri kazandırılmasında en sık başvurulan ısıl işlem teknolojileridir.
Nikel esaslı süperalaşımlarda ısıl işlemle sertlik ve dayanım gibi mekanik özelliklerin yükseltilmesi, çökelme sertleşmesi olarak tanımlanır. Çökelme serleşmesi uygulaması çeliklerin martenzitik dönüşümle sertleştirilmesine benzerse de, meydana gelen içyapı olayları çok farklıdır ve bu uygulama metal alaşımlarında yaygın olarak uygulanır. Çökelme sertleşmesi ısıl işlemi üç aşamada gerçekleştirilir;
1. Çözeltiye alma işlemi: Alaşımın homojen hale getirilmesi amacıyla, yüksek sıcaklıkta tavlama (homojenleştirme işlemi).
2. Ani soğutma ile aşırı doymuş yapı elde etme.
3.Homojenleştirme sıcaklığının altındaki bir sıcaklıkta, belirli bir süre yaşlandırma işlemi.
Alaşımların çok farklı olan ergime sıcaklıklarına bağlı olarak, homojenleştirme ve yaşlandırma koşulları, geniş bir aralıkta değişim gösterir. Bir alaşımın çökelmeyle sertleşebilirliği için temel koşul alaşım elementinin çözünebilirliğinin düşen sıcaklıkla birlikte azalmasıdır. Çözeltiye alma işleminin ardından katı eriyik ani soğutularak aşırı doymuş yapı elde edilir.
Üçüncü aşamada olan yaşlandırma işleminde aşırı doymuş yapı içerinde ikincil fazın küçük parçacıklar halinde çökelmesi sağlanır. Çökelmenin başlangıcında, çökelti boyutu çok küçük olduğundan çökeltiler deformasyon sırasında dislokasyonların hareketini çok az etkileyebilirler, bundan dolayı malzemenin sertliğinde önemli bir değişiklik görülmez. Fakat çökeltilerin boyu arttıkça dislokasyon hareketleri zorlaşır.
Dolayısıyla malzemenin dayanımı yükselir
Literatür incelendiğinde; deneysel çalışma sonucu ile uyumlu olacak şekilde kaynak bölgesinde sertlik orijinal malzeme sertliğe göre önemli ölçüde düşmektedir.
Dolayısıyla kaynak sonrası yapılacak olan çözeltiye alma ve ardından uygulanacak olan yaşlandırma ısıl işlemleri yardımıyla hem kaynak sonrası kalıntı gerilmeler ortadan kaldırılacak hem de malzeme maksimum mukavemetini tekrar elde edebilecektir.
KAYNAKLAR DİZİNİ
Anık, S., 1991, Kaynak tekniği , İstanbul Teknik Üniversitesi, F.B.E., 3.
Anık, S., 1989, MIG-MAG kaynağında dikiş formunu etkileyen faktörler, Metal ve Kaynak Dergisi, 2, 9, 16-21.
Anık, S., Vural, M., 1996, TIG-MIG-MAG kaynağı, Gedik Eğitim Vakfı Kaynak Teknolojisi Eğitim Araştırma ve Muayene Enstitüsü, 3.
Asarkaya, M., 2004, Tersanelerde uygulanan ve uygulanabilecek kaynak Yöntemleri , Gemi Mühendisliği ve Sanayimiz Sempozyumu, 252 – 267.
ASM Metals Handbook (7th Edition), 1984, Powder metallurgy, 7.
ASM Metals Handbook (10th edition), 2000, Welding, brazing and soldering, 6, 5th Printing, 1299 p.
Ateş, A., Durgutlu, A., Kurt A. ve Karacif, K., 2002, Toz metal demir malzemelerin örtülü elektrod ile kaynaklanabilirliğinin incelenmesi, 3. Ulusal Toz Metalurjisi Konferansı Bildiriler Kitabı, 1199 -1206.
AWS Welding Handbook, 1991, Welding technology, 8, 1, 12, 122 p
AWS Welding Handbook (6th edition), 1971, Welding, cutting and related processes, 3, 90-123 p.
AWS Welding Handbook, 1991, Welding technology, 8, 1, 12, 122 p.
AWS Welding Handbook (6th edition), 1971, Welding, cutting and related processes, 3, 90-123 p.
Başaran, A., 1998, Elektron ışın ve TIG kaynağı yöntemleriyle birleştirilmiş Inconel 718 malzemenin mekanik özelliklerinin araştırılması, Yüksel lisans tezi, O.G.Ü, Fen Bilimleri Enstitüsü, 4-6.
Bavarian, B., Emmons, J.R., 1990, Microfissuring in the heat affected zone of Inconel 718 weldments, ISTFA 90 (Prod. Conf.), 363-383.
Benyounis, K.Y., Olabi A.G. and Hashmi, M.S.J., 2005, Effect of laser welding parameters on the heat input and weld-bead profile, Journal of Materials Processing Technology, 164- 165, 978-985.
Brumbaugh, J. E., 1980, Welders guide, Audel, Ninth Printing.
Brunner, L., 2003, Pinpointing future laser welding markets, The Fabricator.
Büyükarslan, S., 2006, Sürtünme karıştırma kaynak yöntemi ile birleştirilmiş alüminyum alaşımların mikroyapı ve mekanik özelliklerinin incelenmesi, Yüksek lisans tezi, Fırat Üniversitesi.
KAYNAKLAR DİZİNİ (devam ediyor)
Cai, D., Zhang, W., Nie, P., Liu, W. and Yao, M., 2007, Dissolution kinetics of delta phase and its influence on the notch sensitivity of Inconel 718, Materials Characterisation, 58, 224 p.
Choi, D., Lee, S.H., Shin, B.S., Whang, K.H., Song, Y.A., Park, S.H. and Je, H.S., 2001, Development of a direct metal freeform fabrication technique using CO2 laser welding and milling technology, Journal of Materials Technology, 113, 273-279.
Choi, H.S., 1972, Precipitation in Inconel 718 alloy, Journal of Korean Nuclear Society, 4, 3, 208 p.
Çalık, A., 2004, elektron ışın kaynağı ile birleştirilmiş iki farklı çelik malzemenin kaynak bölgesinin incelenmesi, Doktora tezi, S.D.Ü., Fen Bilimleri Enstitüsü, 49 p.
Çam, G., 2001, Alüminyum alaşımları için gerçekleştirilen yeni kaynak yöntemler, Kaynak Teknolojisi III. Ulusal Bildiriler Kitabı, Yıldız Teknik Üniversitesi Oditoryumu, 268-277.
Dong, P., 1999, Prc.of the 1 Int. Symp. on Friction stir welding, Thousand Oaks, CA, USA, 14-16
Durgutlu, A., Kahraman, N. ve Güleç, B., 2005, Bakır ve çelik levhaların örtülü elektrot ve TIG kaynak yöntemleri ile birleştirilmesi ve ara yüzey özelliklerinin incelenmesi, Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der., 20, 2, 183 – 189.
Durmuş, H.K., Meriç, C., Pınar,F., Atik,E., 2003, TIG kaynağı ile birleştirilmiş demir esaslı kompozitlerin kaynak bölgesinin incelenmesi, Malzeme Bilimi ve Üretim Yöntemleri Sempozyumu.
Durmuş, H., 2006, CO2 lazer kaynağıyla birleştirilmiş alüminyum matrisli kompozitlerin kaynak bölgesinin mekanik özelliklerinin incelenmes, Doktora Tezi, C. B. Ü., Fen Bilimleri Estitüsü.
Duvall, D.S., Owczarski, W.A., 1969, Studies of postweld heat treatment cracking in nickel-base alloys, Welding Journal Research Supplement, 48, 10-22.
Dye, D., Hunziker, O. and Reed, R.C., 2001, Numerical analysis of the weldability of superalloys, Acta Materialia, 49, 683-697.
Easterling, K., 1983, Introduction to the physical metallurgy of welding, Butterworths, England.
Easterling, K., 1992, Introduction to the physical metallurgy of welding (2nd edition), Butterworth-Heinemann.
KAYNAKLAR DİZİNİ (devam ediyor)
Ecevit, İ.T., 2006; MIG metodu ile AISI 4140 çeliğe pirinç dolgu kaynağı, Yüksek lisans tezi, Kırıkkale Üniversitesi.
Eiselstein, H.L., 1972, Age hardenable nickel alloy, US Patent, 3, 667, 938.
Elektrikçi, O., 2007, TIG kaynağı ile birleştirilmiş demir esaslı T/M malzemelerin kaynak bölgesinin mekanik özelliklerinin belirlenmesi, Yüksek lisans tezi, C.B.Ü, Fen Bilimleri Enstitüsü, 49 s.
Elöve, D., 2004, TIG kaynak yöntemlerinde elektrik arkının ve elektrik devresinin davranışları, Oerlikon.
Ertürk, İ., 1987, Gazaltı kaynak yöntemleri, Türkiye Halk Bankası A.Ş. Fon Kredileri Müdürlüğü, 92 p
Gourd, L. M., 1996, Kaynak teknolojisinin esasları , Birsen Yayınevi, 88 s.
Grong, O., 1997, Metallurgical modelling of welding, The Institute of Materials, London, UK.
Guile, A.E., 1977, The electric arc, International Institute of Welding, 120-124.
Gordine, J., 1970, Welding of Inconel 718, Welding Journal, Research Supplement, 49, 531-537.
Gornostyrev, Y.N., Kontsevoi, O.Y., Khromov, K.Y., Katsnelson, M.I. and Freeman, A.J., 2007, The role of thermal expansion and composition changes in the temperature dependence of the lattice misfit in twophase g/g' superalloys, Scripta Materialia, 56, 81-84.
Günel, E., Ercan, Y., 2003, Gazaltı kaynak yöntemlerinde torç yüksekliğinin akım geri beslemeli kontrolü , 11. Ulusal Makine Teorisi Sempozyumu.
Hohmann, F. and Pleier, S., 2005, Production methods and applications for high quality metal powders and sprayformed products, Acta Metall. Sin. (Engl. Lett.), 18, 1, 15-23.
James, L.A., Mills, W.J., 1985, Effect of heat treatment upon the fatigue crack growth behaviour of alloy 718 weldments -part I: macroscopic behaviour, Transactions of the ASME. Journal of Engineering Materials and Technology, 107, 34-40.
Janaki, G.D., Venugopal, R.A., Prasad, R.K., Reddy, G.M. and Sarin., S.J.K., 2005, Microstructure and tensile properties of Inconel 718 pulled Nd-YAG laser welds, Journal oo Materials Processing Technology, 167, 75 p.
Kalıç, E., Bozduman, B., 1998, Sürtünen eleman ile birleştirme kaynak yöntemi, Makine Magazin, 27, 54-61.
KAYNAKLAR DİZİNİ (devam ediyor)
Kalluri, S., Rao, K., Halford, G. And McGaw, M., 1994, Deformation and damage mechanisms in Inconel 718 superalloy, Superalloys 718, 625, 706 and Various Derivatives, The Minerals, Metals &Materials Society, 593-605.
Kearns, W.H., 1984, Resistance and solid state welding and bother joining processes, Welding Handbook, 170-213.
Kern, M., Berger, P. and Hügel, H., 2000, Magneto-fluid dynamic control of seam quality in CO2 laser beam welding, Welding Research Supplement.
Koolloos J. and Marijnissen G., 2002, Burner rig testing of "herringbone" EB-PVD Thermal Barrier Coatings, National Aerospace Laboratory NLR, NLR-TP-2002-293, 14 p.
Kou, S., 2003, Welding Metallurgy (2nd edition), John Wiley and Sons, New Jersey, USA.
Kou, S., 2003, Solidification and liquation cracking issues in welding, Journal of the Minerals, Metals and Materials Society, 55, 37-42.
König, R., Otmanbölük, N., 1998, CO2 ve Nd-YAG lazerleri ile metal kesme ve kaynak işlemleri, II. Uluslararası Kaynak Teknolojisi Sempozyumu, 3-5 Haziran 1998, İstanbul.
Kronovsky, G.A., Cieslak, M.C.,Headley, T.J., Roming, A.D. and Hammeter, W.F., 1989, Inconel 718; a solidification diagram, Metallurgical Transactions A, 20A, 2149-2158.
Kurşungöz, H., 1996, Yüksek nikel alaşımlı malzemelerin vakum ortamında sert lehimlenmesinde işlem parametrelerinin özelliklere etkisinin incelenmesi, Doktora Tezi (Yayınlanmamış), O.G.Ü., fen Bilimleri Enstitüsü, 124 s.
Kurt, A., Boz, M., Özdemir, M., 2004, Sürtünme karıştırma kaynağında kaynak hızının birleşebilirliğe etkisi”, Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der. J Fac. Eng. Arch. Gazi Üniv., 19, 2, 191-197
Kurt, A., Gülenç ,B. ve Durgutlu, A., 1999, Ergitmeli kaynak yöntemleri ile birleştirilen hadde – toz metal Cu malzemede ITAB’ın incelenmesi, 2. Ulusal Toz Metalurjisi Konferansı Bildiriler Kitabı, 565 -570.
Kuşhan, M.C., 1996, Elektron bombardıman kaynaklı Fe-Ni esaslı Inconel 718'in ısı tesiri altındaki bölgesindeki mikro çatlakların incelenmesi, Doktora Tezi, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, F.B.E.
Kyriakoglou, Y., Preuss, M., and Bowen, P., 2007, Tensile properties and HAZ definition for TIG and EB welds using electronic speckle pattern interferometry (ESPI), Applied Mechanics and Materials, 7-8, 119-125.
KAYNAKLAR DİZİNİ (devam ediyor)
Lampman, S., 1997, Weld Integrity and Performance, ASM International.
Liu, L., Zhai, C., Lu, C., Ding, W., Hirose, A. and Kobayashi, K.F., 2005, Study of the effect of d phase on hydrogen embrittlement of Inconel 718 by notch tensile tests, Corrosion Science, 47, 360 p.
Loftus, Z., 1999, Industrialisation of friction stir welding for aerospace structures, Proc.of the 1. Int. Symp. on Friction Stir Welding.
Lowke, J.J., Morrow, R., Haidar, J. and Murphy, A.B., 1997, Prediction of gas tungsten arc welding properties in mixtures of argon and hydrogen, IEEE Transactions on Plasma Science, 25, 5.
Lucas, M.J., Jackson, C.E., 1970, The Welded heat affected zone in nickel base alloy 718, Welding Journal, Research Supplement, 49, 46-54.
Manz, A.F., 1973, The welding power: a basic manual on theory and use of arc welding power supplies, Amer Welding Society, 151 p.
Matthew J.D. and Stephen, J.D., 2002, Superalloys: a technical guide (2nd. Edition), ASM International, 118-129.
Mert, Ş., Kaluç, E., 2001, Sürtünme karıştırma kaynağında kullanılan takımlardaki gelişmeler, Makine Mühendisliği Bölümü Dergisi, 18, 104-110.
Metabower, E. A., Bakish, R. Casey, H., Flynn, J., Knaus, H. S. and Povers, E. D., 1983, Welding, brazing, soldering and electron beam welding, Metals Handbook, 6, 609-646.
Metals handbook (9th edition), 1983, ASM (American Society for Metals), 6, 1152 p.
Mills, W.J., James, L.A., 1981, Effect of heat treatment upon the fatigue crack growth behaviour of alloy 718 weldments, Hanford Engineering Laboratory, 18 p.
Mills, W.J., James, L.A., 1985, Effect of heat treatment upon the fatigue crack growth behaviour of alloy 718 weldments -part II: microscopic behaviour, Transactions of the ASME. Journal of Engineering Materials and Technology, 107, 41-47.
Nagasawa, T., Otsuka, M., 1981, Structure and mechanical properties of friction stir weld joints, http://www.mc.mat.shibaurait.ac.jp/master/abstract/298110.html.
Ogborn, J.S., Olson, D.L. and Cieslak, M.J., 1995, Influence of solidification on the microstructural evolution of nickel base weld metal, Materials Science and Engineering A, 203, 134-139.
Özdemir, M., 2003, Sürtünme karıştırma kaynak yöntemi ile alüminyum malzemelerin kaynaklanabilirliği, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi.
KAYNAKLAR DİZİNİ (devam ediyor)
Özdemir, N., Büyükarslan, S., Sarsılmaz, F., 2007, Sürtünme karıstırma kaynak Yöntemi ile birleştirilmis AA1030 alaşımında karıştırıcı uç, devir sayısı ve ilerleme hızının mekanik davranıslar üzerine etkisi, Fırat Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 4, 19, 575-582.
Pineau, A., Antolovich, S.D., 2009, High temperature fatigue of nickel base superalloys – a review with special emphasis on deformation modes and oxidation, mechanical properties of Inconel 718 electron beam welds, Materials Science and Technology, 21, 1132-1138.
Robins, W., 1981, Operators manual sciaky electron beam welder, Tecnical Order No.34, V4-137-1, 372 p.
Sacks, R. J., 1976, Welding: principles and practices, Chas. A. Bennett Co. Inc., U.S.A Sanderson, A., Weld, M. and Taylor, A.N., 1981, Electron beam weldability of three
aluminium alloys, Source Book on Electron Beam And Laser Welding.
Sanderson, A., Punshon, C.S. and Russell, J.D., 2000, Advanced welding processes for fusion reactor fabrication, Fusion Engineering and Design, 49-50, 77-87, 127 p.
Schafrik, R. and Sprague, R., 2008, Superalloy technology – a perspective on critical innovations for türbine engines, Trans Tech Publications, 380, 113-134.
Schafrik, R.E., Ward, D.D. and Groh, J.R., 2001, Application of Alloy 718 in GE aircraft engines: past, present and next five years, Proceedings of the fifth international symposium on Superalloys 718, 625, 706, and Derivatives, TMS, 3 p.
Schiller, S., Heising, U. and Pancer, S., 1982, Electron beam technology, A Wiley-Interscience Publication, John Willey & Sons Inc. Canada, 507 p.
Schultz, H., 2002, Electron beam welding, DVS Verlag, Abington Woodhead Publishing, Ltd. in Association with The Welding Institute, Cambridge, England, 232 p.
Sims, C.T., Stoloff, N.S. and Hagel, W.C., 1987, Superalloys II- high temperature materials for aerospace and industrial power, John Wiley & Sons Inc., New York, NY, USA.
KAYNAKLAR DİZİNİ (devam ediyor)
Stolle R., 2004, Conventional and Advanced Coating for Turbine Airfoils, MTU aero engines publications, , 10 p.
Sundararaman, M., Mukhopadhyay, P. and Banerjee, S., 1997, Precipitation and room temperature deformation behaviour of Inconel 718, Superalloys 718, 625 and 706 and Various Derivatives, The Minerals, Metals & Materials Society, 422 p.
Swindeman, R.W., Swindeman, M.J., 2008, A comparison of creep models for nickel base alloys for advanced energy systems, International Journal of Pressure Vessels and Piping, 85, 72-79.
Taban, E., Kaluç, E., 2004, Alüminyum ve alüminyum alaşımlarının sürtünen eleman ile birleştirme (FSW) kaynağı ve endüstriyel uygulamaları, Metal Dünyası, 135, 79-83.
Tülbentçi, K., 1989, MIG-MAG kaynak yönteminde kaynak ağızlarının hazırlanması, Gedik Holding Kaynak Dünyası, 14-19.
Tülbentçi, K., 1987, Eriyen elektrod ile gazaltı kaynak yöntemleri, Bönler Yayını, 26-29.
TTMD, 2003, Toz metalurjisi, Türk Toz Metalurjisi Derneği Yaynları, Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi, Makina Mühendisliği Bölümü.
Üzgür, S., Uzunonat, Y. ve Kuşhan, M.C., 2011, Inconel 718 geliştirildi: Allvac 718 plus, Mühendis ve Makine, 614, 36s.
Vishwakarma, K.R., Richards, N.L. and Chaturvedi, M.C., 2007, Microstructural analysis of fusion and heat affected zones in electron beam welded ALLVAC 718PLUSTM superalloy, Materials Science and Engineering A 480, 517-528.
Wirth, P., 2004, Introduction to industrial laser materials Processing”, Hamburg, Rofin.
Xie, J., 2002, Dual beam laser welding, Welding Research, October.
Yang, H.S., 2006, Aluminum alloys, Proc. of ICAA-6, 3, 1483-1488.
Yavuz H., Çam G., 2005, Lazer–ark hibrit kaynak yöntemi, Mühendis ve Makine Dergisi, 546, 14-19.
Yoshimura, H., Winterton, K., 1972, Solidification mode of weld metal in inconel 718, Welding Journal Research Supplement, 51, 132-137.
http://www.euro-inox.org, 2006.
http://www.industrial-lasers.net, 2005.
http://www.vuzpz.sk, 2006.
ÖZGEÇMİŞ
Yağız UZUNONAT, 1981 Türkiye Eskişehir doğumludur. Yükseköğrenimini 1998 – 2003 yılları arasında Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Makine Mühendisliği bölümünde gerçekleştirmiş yüksek lisans eğitimini ise aynı sene girmiş olduğu Fen Bilimleri Enstitüsü Makine Mühendisliği A.B.D.’de ‘Mühendislik Malzemesi Olarak Molibdenyum Disilisit Üzerine Bir Araştırma’ adlı teziyle tamamlamıştır. 2003 yılından beri Anadolu Üniversitesi Porsuk Meslek Yüksekokulu’nda araştırma görevliliği yapmakta ve raylı sistem teknolojileri üzerine çalışmaya devam etmektedir.