Nizamettin Kahraman

Bu çalışmada otomotiv endüstrisinde yaygın olarak kullanılan, ileri mukavemet özelliklerine ve farklı kalınlıklara sahip 22MnB5, DP980 ve TBF1180 malzemelerin lazer kaynak yöntemi ile kaynaklanabilirlikleri araştırılmıştır. Kaynak işlemlerinde endüstride yoğunlukla kullanılan fiber lazer kaynak yöntemi tercih edilmiş ve kaynak işlemleri robotik olarak yapılmıştır. Birleştirilen malzemelerin mekanik özelliklerini belirlemek için çekme testi, şekillendirilebilirlik özelliklerini belirlemek için ise Erichsen çökertme testleri yapılmıştır. Ayrıca numunelerin kaynak bölgeleri sertlik testi ve mikroyapı incelemeleriyle karakterize edilmiştir. Mikroyapı incelemelerinde tüm birleştirmelerde kaynak metalinin ağırlıklı olarak martenzitik yapıda olduğu görülmüştür. Sertlik test çalışmalarında tüm numunelerde ısı tesiri altında kalan bölgede (ITAB) yumuşak bir bölgenin olduğu tespit edilmiştir. Çekme testleri sonucunda kaynaklı bağlantı verimleri %70-95 olarak hesaplanmıştır. Erichsen çökertme testinde, yırtılmaların kaynak metaline paralel ancak kaynak metalinin dışından (ergime sınırı, ITAB) gerçekleştiği görülmüştür.

3. nesil çelikler, ağırlık azaltma çalışmaları kapsamında son yıllarda otomotiv endüstrisinin uygulamalarında büyük bir öneme sahiptir. Özel üretim yöntemine sahip 3. nesil çeliklerin şekillendirme problemleri ile birlikte kaynaklanabilirliği de yoğun olarak çalışılmaktadır. Genellikle galvaniz kaplamalı olarak tercih edilen bu çeliklerin nokta direnç kaynağı (NDK) sırasında, galvaniz kaplamada yer alan çinko (Zn) elementinin ergime derecesinin düşük olması nedeniyle sıvı faza geçmektedir. Bu durum ergimiş Zn atomlarının kaynak sonrası ana malzemeye difüzyonu ile sıvı metal kırılganlığına (SMK) neden olmaktadır. Kaynak bölgesinde meydana gelen SMK hassasiyeti, ana malzemede mikro çatlaklara sebebiyet verebilmektedir. Ayrıca SMK kaynak bölgesinin mekanik özelliklerini de olumsuz yönde etkilemektedir. Bu çalışma, nokta direnç kaynağı sonrasında oluşan SMK hassasiyeti üzerine yapılan literatür incelemelerinin derlemesini içermektedir. Çalışmada 3. nesil çelik grubunun mekanik özelliklerinin ve mikroyapısının SMK hassasiyetine etkileri anlatılmış olup, aynı zamanda farklı galvaniz kaplama türlerinin SMK oluşumuna etkileri sunulmuştur. Son olarak, nokta direnç kaynağı sırasında SMK hassasiyetinin olası mekanizmaları tartışılmış ve oluşumunu bastırmak için uygun yöntemler önerilmiştir.

In this study, 1.5-mm thick Al-coated hot formed boron alloy 22MnB5 with martensitic structure and Zn-coated DP600 with dual phase structures, which are frequently used together in the automotive industry, were used. Instead of traditional alternating current (AC), a new generation medium–frequency direct current (MFDC) resistance spot welding method was utilized in the joining process. The uniqueness of this work is that it aims to improve the properties of the soft zone formed in the heat effect zone (HAZ) of 22MnB5 materials during resistance spot welding (RSW). For this purpose, a fixture was designed and manufactured for regional rapid cooling (RRC) of the HAZ following the welding process. During RSW, 6.5 kA welding current, 3.6 bar electrode force and 500 ms welding time were used. This RRC method aims to reduce defects in the joint strength caused by hardness changes. Welding processes were carried out in molds designed and produced in accordance with tensile-shear and cross-tension tests. Afterwards, tensile-shear, cross-tension, and fatigue tests were applied to the welded samples. In addition, the effects of the developed system on the weld zones of these samples were examined by microstructure and hardness studies. The tensile-shear and cross-tension results revealed that the regional cooling exhibited approximately 4–6% higher strength, respectively. As a result of the hardness tests, it was observed that the hardness of the tempered soft zone in the 22MnB5 HAZ of the joint increased by 6% with RRC. However, it was determined that through this developed system, RRC in fatigue tests decreased in the fatigue life of the samples at all loads.

Bu çalışmada otomotiv endüstrisinde yaygın olarak kullanılan ve ileri mukavemet özelliklerine sahip DP800GA, DP800GI, 22MnB5 ve TBF1180 malzemelerin kendi aralarında lazer kaynak yöntemi ile birleştirilebilirliği araştırılmıştır. Kaynak işlemlerinde endüstride yoğunlukla kullanılan fiber lazer kaynak yöntemi tercih edilmiş ve kaynak işlemleri robotik olarak yapılmıştır. Kaynak işlemleri esnasında, malzemelerin distorsiyonunu önlemek için fikstür kullanılmıştır. Kaynak parametrelerinin belirlenmesi için pilot çalışmalar yapılmış ve kaynak işlemlerinde belirlenen en uygun parametreler uygulanmıştır. Birleştirilen numunelerin mekanik özelliklerini belirlemek için çekme testleri yapılmıştır. Ayrıca numunelerin kaynak bölgeleri sertlik testi ve mikroyapı incelemeleriyle karakterize edilmiştir. Kaynaklı numuneler gözle muayene edilmiş, hiçbirinde gözle görülebilir bir kaynak hatasına (gözenek, makro çatlak, kaynak kökü hataları vb.) rastlanmamıştır. Mikroyapı incelemelerinde kaynak metalinin ağırlıklı olarak martenzitik yapıda olduğu görülmüştür. Sertlik testlerinde birleştirmelerin birçoğunda genellikle kaynak metalinin sertliğinin diğer bölgeler göre daha yüksek olduğu ve 22MnB5 ile TBF1180 birleştirmelerinin ITAB’larının (ısı tesiri altında olan bölge) temperlenmiş bölgelerinde yumuşak bölgenin (soft zone) bulunduğu tespit edilmiştir. Çekme testleri sonucunda kopmaların bazı birleştirmelerde kaynak metalinden, bazılarında ise ITAB’dan gerçekleştiği görülmüştür. Elde edilen çekme test sonuçlarına göre, kaynaklı numunelerin verimleri %70 ila %100 olarak hesaplanmıştır.

The use of advanced high-strength steel in the automotive industry is increasing in last decade. This is due to the restrictions to reduce fuel consumption and thereby decrease harmful carbon dioxide emissions. This paper aims to investigate welding properties of dissimilar resistance spot welded hot dip galvanized DP800–TBF1180 automotive steels using MFDC (Mid Frequency Direct Current) technology. LME crack occurrence due to the zinc coating was determined by magnetic particle test. The mechanical properties of welded joints were determined by tensile-shear, cross-tension and hardness measurements. The micro structural characterization was also performed in the weld zones of the joints. The appropriate welding parameter range were selected for welding processes by MFDC technology. Therefore, LME crack formation were not observed according to magnetic particle test. The highest strength was obtained as 17.60 kN and 5.51 kN by tensile-shear and cross tension tests, respectively with a welding current of 8 kA. In addition, a soft zone was found in the HAZ for both base metals. The hardness decrease in HAZ is more pronounced on the TBF1180 side. The soft zone hardness values of the sample S4 were approximately 330 HV, and the hardness values of the base material were measured in the range of 376-386 HV.

Lazerler gelişiminden bu yana günlük hayatımızı kolaylaştırarak günümüz teknolojisindeki ilerlemede büyük bir etkiye sahip olmuştur. İmalat sanayi lazer teknolojisinden en büyük payı almış ve birçok imalat uygulamasında tercih edilen bir teknoloji haline gelmiştir. Lazerle neredeyse bütün malzeme türüne işlem yapılabilmekte ve lazer teknolojisi endüstride markalama, kazıma ve kesme işlemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışma markalama, kazıma ve kesme uygulamaları için düşük bütçeli bir CO2 lazer makinesinin tasarlanmasını ve üretilmesini ele almıştır. Makinenin rezonatör, optik hareket, kesim kafası ve kontrol sistemleri dahil olmak üzere tüm ana bileşenleri, ilgili okuyucuların benzer bir sistemi uygulaması için etraflıca açıklanmıştır. Makinede bulunan rezonatör, ticari olarak mevcut benzer sistemlere kıyasla ekonomik ve uzun servis ömrüne büyük bir fayda sağlayan tekrarlı gaz dolumuna izin verecek şekilde tasarlanmış ve üretilmiştir. Üretilen makine, ilk malzeme listesinden ve ilgili üretim sürecinden kauçuk, ahşap ve plastik malzemeler için yukarıda bahsedilen son uygulama örneklerine kadar açıklanmıştır. Lazer makine sistemi şu anda Karabük Üniversitesi imalat mühendisliği bölümünde kuruludur ve lisans eğitimi ve öğretimi için kullanılmaktadır. Ayrıca makine reklam, hobi, orman ürünleri, tekstil, deri ve küçük ölçekli mühendislik işlerinde orta ölçekli işletmelerin kullanımı için yeterli kapasiteye sahiptir.

Bu çalışmada otomotiv endüstrisinde yaygın olarak kullanılan ve ileri mukavemet özelliklerine sahip TBF1180 malzemelerinin farklı kaynak parametrelerinde kaynaklanabilirliği araştırılmıştır. Kaynak işlemlerinde endüstride yaygın olarak kullanılan robotik fiber lazer kaynak yöntemi tercih edilmiştir. Numunelerin mekanik özelliklerini belirlemek için çekme ve Erichsen çökertme testleri uygulanıştır. Ayrıca numunelerin kaynak bölgeleri sertlik testleri ve mikroyapı incelemeleri gerçekleştirilmiştir. Mikroyapı incelemelerinde kaynak metalinin ağırlıklı olarak martenzitik yapıda olduğu görülmüştür. Sertlik testlerinde birçok birleştirme noktasında kaynak metalinin sertliğinin genel olarak diğer bölgelere göre daha yüksek olduğu ve ısıdan etkilenen bölgenin (ITAB) temperlenmiş bölgelerinde yumuşak bir bölgenin olduğu tespit edilmiştir. Çekme testleri sonucunda kopmaların mukavemeti daha düşük olan ana malzemeden meydana geldiği görülmüştür. Erichsen çökertme testinde yırtılma gerçekleşmediği görülmüştür.

Bu çalışmada, son yıllarda kullanım alanları ve önemi giderek artan eklemeli imalat tekniklerinden tel ark eklemeli imalat yöntemi (TAEİ) kullanılmıştır. Çalışmada düşük alaşımlı çelik olan SG2 gazaltı kaynak teliyle silindir şeklinde parça üretimi yapılmıştır. Çalışmanın amacı standart olarak temin edilemeyen boruların istenilen ölçülerde tel ark eklemeli imalat yöntemiyle üretilmesidir. Üretim işlemlerinde MIG-MAG kaynak yöntemi kullanılmıştır. Üretilen parçadan alınan numunelere mekanik ve metalürjik testler uygulanmıştır. Mekanik özellikleri belirlemede çekme ve sertlik testleri, metalürjik özellikleri belirlemede ise makro/mikro yapı çalışmaları yapılmıştır. Çekme testi 3 farklı numune grubuna (direk alındığı haliyle, sadece frezelenmiş numune, frezelenmiş+standart çekme numunesi) uygulanmıştır. Çekme testinde numune grubuna göre değişen sonuçlar elde edilmiştir. Numunelerin mikroyapılarında ağırlıklı olarak poligonal ferrit yapısı gözlemlenmiştir. Üretilen numuneden ölçülen ortalama sertlik değerinin yaklaşık 166 HV olarak ölçülmüştür.

Bu çalışmanın amacı titanyum boruların lazer kaynak yöntemi ile birleştirilebilirliğinin araştırılmasıdır. Kaynak işlemleri üç farklı lazer ışın gücünde (130, 140 ve 160 W) gerçekleştirilmiştir. Kaynak işlemleri esnasında ilave metal kullanılmış ve boru sabit hızda döndürülerek, torç yatay pozisyonda konumlandırılmıştır. Birleştirme işlemi yapılan titanyum borulara kaynak işlemi sonunda kaynak kalitesini ve mekanik özelliklerini belirlemek amacıyla, gözle muayene, çekme testi ve sertlik testi yapılmıştır. Ayrıca içyapıdaki kusurların belirlenmesi için kaynak bölgesinin mikroyapı incelemeleri ile SEM (EDS) çalışmaları yapılmıştır. Çekme testleri sonucunda, düşük lazer gücünde birleştirilen numunelerde kopma kaynak metalinden gerçekleşirken, yüksek lazer gücünde birleştirilen kaynaklı numunede kopma kaynak bölgesi dışından gerçekleşmiştir. Kaynaklı numunelere yapılan sertlik testleri sonucunda en yüksek sertlik değerlerinin kaynak metalinde, en düşük sertlik değerleri ise ana malzemede olduğu tespit edilmiştir.