Alüminyum ve çelik malzemelerin TIG kaynak ve sert lehimleme yöntemleriyle kaynak edilebilirliğinin incelenmesi

Year 2024, Volume: 13 Issue: 1, 294 - 300, 15.01.2024

Aydın Kan , İbrahim Çayıroğlu

https://doi.org/10.28948/ngumuh.1385866

Abstract

Farklı iki metalin kaynaklı birleştirilmesi oldukça zor bir işlemdir. Bununla beraber günümüz endüstrisinde parça ve yapı ağırlığını azaltabilmek için farklı metallerin aynı yapıda kullanılması ve dolayısıyla birleştirilmesi çok önemli hale gelmiştir. Bu çalışmada, (6061-T6) alüminyum alaşımı ile (St-37) düşük karbonlu çelik TIG ve sert lehim kaynak yöntemleriyle birleştirilmiş, mekanik ve mikroyapı özellikleri incelenmiştir. Kaynak uygulamaları 2 mm, 5 mm ve 10 mm kalınlıklara sahip numuneler ile gerçekleştirilmiştir. Elde ettiğimiz numunelerin kaynak bölgelerinin karakteristik özelliklerini tespit etmek ve dayanımlarını incelemek amacıyla sertlik testi ve çekme testleri uygulanmıştır. Ayrıca SEM görüntü analizi ile de mikroyapıda meydana gelen değişiklikler gözlemlenmiştir. Alınan sonuçlara göre 2 mm ve 5 mm saçların birleştirilmesi sert lehimleme, 10 mm ve daha kalın malzemelerin birleştirilmesi TIG kaynak ile yapılması uygun bulunmuştur.

Keywords

Alüminyum, Çelik, TIG Kaynağı, Sert Lehimleme, Mekanik Özellikler

Investigations of weldability with TIG welding and brazing of aluminium and steel

Abstract

Welding of two dissimilar metals is a very difficult process. However, in today's industry, it has become very important to use different metals in the same structure and therefore combine them in order to reduce the weight of parts and structures. In this study, (6061-T6) aluminum alloy and (St-37) low carbon steel were joined by TIG and brazing welding methods, and their mechanical and microstructural properties were examined. Welding applications were carried out with samples with thicknesses of 2 mm, 5 mm and 10 mm. Hardness tests and tensile tests were applied to determine the characteristics of the weld areas of the samples we obtained and to examine their strength. In addition, changes in the microstructure were observed by SEM image analysis. According to the results, it was found appropriate to join 2 mm and 5 mm sheets by brazing, and to join 10 mm and thicker materials by TIG welding.

Keywords

Aluminum, Steel, TIG welding, Brazing Joining, Mechanical Properties

References

• L. Jeffus, Welding: Principles and Applications. Cengage Learning, Boston, USA, 2015.
• S. C. Juang and Y.S. Tarng, Process Parameter Selection for Optimizing the Weld Pool Geometry in the Tungsten Inert Gas Welding of Stainless Steel. J. Mater. Process. Techn., 122 (1), 33-37, 2002. https://doi.org/10.1016/S0924-0136(02)00021-3
• S. Kou, Welding Metallurgy. John Wiley & Sons, Inc., New Jersey, USA. 2003.
• M. P. Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing: Materials Processes and Systems. John Wiley & Sons Inc., 2010.
• H. Y. Huang, Effects of Shielding Gas Composition and Activating Flux on GTAW Weldments. Materials & Design. 30 (7), 2404-2409, 2009. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2008.10.024
• P. Kumar, K. P. Kolhe, S. J. Morey and C. K. Datta, Process Parameters Optimization of an Aluminum Alloy with Pulsed Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) Using Gas Mixtures. Materials Sciences and Applications, 2 (4), 251-257, 2011. http://dx.doi.org/10.4236/msa.2011.24032
• G. K. Hicken, R. D. Campbell, G. J. Daumeyer, R. B. Madigan, S. J. Marburger and B. Young, Gas Tungsten Arc Welding. AWS Welding Handbook, pp 190-194, 1993.
• A. Durgutlu, N. Kahraman ve B. Gülenç, Bakır ve Çelik Levhaların Örtülü Elektrod ve TIG Kaynak Yöntemleri ile Birleştirilmesi ve Arayüzey Özelliklerinin İncelenmesi. Gazi Ünv. Müh. Mim. Fak. Der, 20 (2), 183-189, 2005.
• Y. Kaya, AISI 304 ve AISI 430 Paslanmaz Çeliklerin TIG, MIG ve Örtülü Elektrod Ark Kaynağıyla Birleştirilebilirliğinin araştırılması. Gazi Ünv. Müh. Mim. Fak. Der., 25 (3), 549-557, 2010.
• A. D. Althouse, C. H. Turnquist, W. A. Bowditch and K. E. Bowditch, Modern Welding. Goodheart-Willcox Co Inc, 2013.
• B. Gülenç, Difüzyon Sert Lehimlemesi ile Titanyum ve Düşük Karbonlu Çelik Malzemelerin Birleştirilmesi ve Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi. Makina Tas. İmalat Dergisi, 5 (1), 22-28, 2003.
• Y. L. Shabtay, M. Ainali and A. Lea, New Brazing Processes Using Anneal-Resistant Copper and Brass Alloys. Materials & Design, 25 (1), 83-39, 2004. https://doi.org/10.1016/S0261-3069(03)00162-6
• R. W. Messler, Joining of Materials and Structures: From Pragmatic Process to Enabling Technology. Butterworth-Heinemann, Burlington, USA. 2004.
• H. Durmuş, N. Çömez ve M. Yurddaşkal, Soğuk Metal Transfer Kaynağı ile Birleştirilmiş AA6061-Galvanizli Çelik Sacların Karakterizasyonu. Dicle Ünv. Müh. Fak. Mühendislik Dergisi, 8 (4), 835-844, 2017.
• S. A. Hussein, A. S. Tahir and A. B. Hadzley, Characteristics of Aluminum-to-Steel Joint Made by Friction Stirwelding: A Review. Materials Today Communication, 5, 32-49, 2015. https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2015.09.004
• E. Taban, J. E. Gould and J. C. Lippold, Dissimilar Friction Welding of 6061-T6 Aluminum and AISI 1018 Steel: Properties and Microstructural Characterization. Materials & Design 31, 2305-2311, 2010. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2009.12.010
• Y. Zhang, J. Huang, Z. Cheng, Z. Ye, H. Chi, L. Peng and S. Chen, Study on MIG TIG Double-Sided Arc Welding-Brazing of Aluminum and Stainless Steel. Materials Letters, 172, 146-148, 2016. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2016.02.146
• S. Kotari, E. Punna, S. M. Gangadhar, M. Cheepu, P. Sarkar and S. Venukumar, Dissimilar Metals TIG Welding-Brazing of AZ31 Magnesium Alloy to 304 Stainless Steel. Materials Today Proceedings, 39 (6), 1549-1552, 2020. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.05.553
• C. Meriç, N. S. Köksal, M. T. Erdoğan ve A. Okur, Sürtünme kaynağı ile birleştirilmiş farklı malzemelerin kaynak bölgesinin incelenmesi. Celal Bayar Ünv. Fen Bil. Der., 4 (2), 135-144, 2008.
• J. Y. Xue, Y. X. Li, H. Chen and Z. T. Zhu, Wettability, Microstructure and Properties of 6061 Aluminum Alloy/304 Stainless Steel Butt Joint Achieved by Laser-Metal Inert-Gas Hybrid Welding-Brazing. Trans. Nonferrous Met. Soc. of China, 28 (10), 1938-1946, 2018. https://doi.org/10.1016/S1003-6326(18)64839-3
• I. Al Zamzami, V. Di Cocco, J. B. Davison, F. Iacoviello and L. Susmel, Static Strength and Design of Aluminium-to-Steel Thin Welded Joints. Welding in the World, 62 (6), 1255–1272, 2018. https://doi.org/10.1007/s40194-018-0634-2
• D. Sun, Y. Zhang, Y. Liu, X. Gu and H. Li, Microstructures and Mechanical Properties of Resistance Spot Welded Joints of 16Mn Steel and 6063-T6 Aluminum Alloy with Different Electrodes. Materials & Design, 109, 596-608, 2016. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2016.07.076