Al matrisli SiCp takviyeli kompozit ile Ç1030 çeliğinin sürtünme kaynak yöntemiyle kaynak edilebilirliğinin araştırılması

Abstract

Günümüz sanayiinde kullanılan malzeme türlerinin artması, farklı özellikler gerektiren yerlerde, farklı özelliklere sahip malzemelerin birbiri ile birleştirilmesi zorunluluğunu ortaya çıkarmaktadır. Bu tür kaynaklı bağlantılarda, katı hal kaynak yöntemlerinden olan sürtünme kaynağı yöntemi çok iyi sonuçlar vermektedir. Sürtünme kaynağı; elektriksel enerji veya diğer enerji kaynaklarından yararlanmadan parçaların yüzeylerinde tamamen mekanik hareket ile oluşturulan sürtünmenin neden olduğu ısıdan yararlanılarak uygulanılan, kaynaklı bölgede ergimeye yol açmayan kaynak yöntemidir [1]. Çalışmamızda, vorteks metodu ile üretilen metal matrisli kompozit için matris malzemesi olarak A356 alüminyum alaşımı, takviye elemanı olarak da 44 µm boyutunda %6 hacim oranında SiC seramik partikülleri kullanılmıştır. Bu metal matrisli kompozit malzemeler sürtünme kaynağı ile Ç1030 çeliğine birleştirilmiştir. Deneyler, Balıkesir Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Makine Bölümü Laboratuarında bulunan özel olarak hazırlanmış sürekli tahrikli sürtünme kaynak makinesinde yapılmıştır. Deney esnasında dönme hızı ve yığma süresi sabit tutularak, sürtünme basıncı, yığma basıncı ve sürtünme süresi değiştirilmiştir. Kaynak sonrası numunelere çekme ve sertlik deneyleri uygulanmış, kaynak bölgesinin mikroyapısı optik mikroskobu ile incelenmiş, SEM görüntüleri alınmış ve EDS analizleri yapılarak uygun kaynak parametreleri tespit edilmiştir. 3000 dev/dak dönme hızında belirlenen optimum parametreler; sürtünme basıncı 20 MPa, yığma basıncı 20 MPa, sürtünme süresi 10 sn ve yığma süresi 4 sn'dir. Sonuç olarak; SiCp takviyeli A356 matrisli kompozit ile Ç1030 çeliğinin sürtünme kaynağı ile birleştirilebileceği görülmüştür.

The increase in the number of materials used in today's industry introduces the necessity of combining materials with different properties for applications requiring diverse properties. For generating such welded connections, using friction welding, which is one of the solid-state welding methods, presents superior results. Friction welding is a welding method which does not require electrical energy or any other energy source. It is a method applied by using the heat which completely results from the mechanical motion of part surfaces on each other and does not cause fusion at the welded region [1]. In this study, for the metal matrix composite, which is produced using vortex method; A356 aluminum alloy is used as matrix material and SiC ceramic particles, which are 44 µm in length and have a volume ratio of %6, are used as reinforcement material. These metal matrix composite materials are combined with C1030 steel using friction welding. Experiments are held at Mechanical Engineering Laboratory of Faculty of Engineering and Architecture at Balıkesir University using continuously-actuating friction welding machine which is specially prepared. During experiments, friction pressure, upset pressure and friction duration are varied while rotational speed and upset duration are kept constant. After welding; tensile and hardness tests are applied to welded specimens, microstructure of the welded region is examined using an optical microscope, SEM images are obtained and EDS analysis is performed. Using these analyses, optimum welding parameters are determined. Optimum parameters are determined at rotational speed of 3000 rpm and they can be given as friction pressure at 20 MPa, upset pressure at 20 MPa, friction duration of 10 seconds and upset duration of 4 seconds. Consequently, it is observed that SiCp reinforced A356 matrix composite and C1030 steel can be combined using friction welding.