Otomotiv endüstrisinde kullanılan AL5754 malzemenin sürtünme karıştırma nokta kaynağı ile birleştirilmesi, mekanik ve mikroyapı özelliklerinin araştırılması

Abstract

Günümüzde, otomobillerde emisyon kısıtlamalarından dolayı ağırlık azaltma çalışmaları önem kazanmıştır. Bu durum, otomotiv endüstrisinde alüminyum alaşımların kullanımının artmasına ve son zamanlarda bu alaşımların kaynaklanabilirliğine odaklanılmasına neden olmuştur. Sürtünme karıştırma nokta kaynağı, alüminyum alaşımları birleştirmek için bir katı hal kaynak tekniği olarak geliştirilen sürtünme karıştırma kaynağının türevidir. Bu araştırmada, sürtünme karıştırma nokta kaynağı yöntemi kullanılarak birleştirilen Al5754 levhaları (kalınlık 1 mm) için takım geometrisi ve takım devir hızı parametrelerinin, kaynağın mikroyapısı, makroyapısı ve mekanik özellikleri üzerindeki etkisi deneysel analizlerle incelenmiştir. Kaynakların mekanik özellikleri, kesme makaslama testi ve mikro sertlik testleri uygulanarak araştırılmıştır. Mikroyapı ve makroyapı özellikleri sırasıyla; kırılma yüzeylerine uygulanan taramalı elektron mikroskobu yöntemiyle ve nitel görsel muayene ile incelenmiştir. Bu incelemeler neticesinde: kesme makaslama mukavemetinin, sertliğin ve uzamanın maksimum değerleri -aynı zamanda en iyi değerleri- 1850 dev/dk takım devir hızında gözlemlenmiştir. Maksimum mukavemet değerlerine sahip deney konfigürasyonlarının, maksimum sertlik ve uzama değerlerine sahip olduğu tespit edilmiştir. Makroskobik incelemelerdeki bulgulara göre, deney konfigürasyonlarında; kesme kırılması, karma klivaj kırılması ve nugget çekme kırılması gözlemlenmiştir. Mikroskobik incelemelerde ise, test numunelerinde genellikle sünek kırılma bulunduğu saptanmıştır.

Nowadays, lightweighting studies have gained importance due to emission restrictions in automobiles. This situation led to increase using aluminium alloys in the automotive industry and they have focused on the weldability of these alloys recently. Friction stir spot welding is the derivative of the friction stir welding developed as a solid-state welding technique for combining aluminium alloys. In this research, the effect of tool geometry and tool rotational speed parameters on the microstructure, macrostructure and mechanical properties of the joint Al5754 sheets (thickness 1 mm) that are joined utilizing the friction stir spot welding method were investigated by experimental analysis. Mechanical properties of welds are investigated with tensile shear test and microhardness test. Features of microstructure and macrostructure are investigated with scanning electron microscope that is applied to fracture surfaces and qualitative visual examination, respectively. As a result of these examinations: the maximum values as well as the best values of tensile shear strength, hardness and elongation were observed at the tool rotation speed of 1850 rpm. It is found that experimental configurations with the maximum strength values have the maximum hardness values and elongation values. In accordance with the findings in the macroscopic examination, shear failure, mixed cleavage failure and nugget pullout failure were observed in the experimental configurations. In microscopic examination, ductile fracture was generally found in the test samples.