Sürtünme Karıştırma Kaynağıyla Birleştirilen St37/St52 Levhaların Mikroyapı Karakterizasyonu ve Mekanik Özellikleri

Sürtünme Karıştırma Kaynağı (SKK), geçtiğimiz otuz yılda çeşitli endüstrilerde alüminyum alaşımlarına başarı ile uygulanmaktadır. Fakat çeliklerin kaynağında, bu işlemlerde açığa çıkan sıcaklıklara dayanabilecek karıştırıcı takımlardaki kısıtlamalarından ötürü, geniş çaplı olarak kullanılamamaktadır. Bu çalışmada, SKK ile birleştirilen St37/St52 farklı düşük karbonlu çeliklerin mekanik özellikleri ve içyapısındaki değişimlerin araştırılması amaçlanmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, kaynak bölgesi, Widmanstatten ferrit, sementit kümesi içeren veya içermeyen ferrit ve tane sınırı ferriti gibi karmaşık içyapılardan oluşmaktadır. Karıştırma bölgesindeki en yüksek sertlik, katı hal dönüşümleri ve tane incelmesinden dolayı yaklaşık 347 HV’ye ulaşmaktadır. Birleştirilen levhalar, 389 MPa’lık bir çekme mukavemeti değeri sergilemiş olup, bu değer sırasıyla St37 ve St52 çeliklerinin çekme mukavemet değerleri olan 373 ve 526 MPa’ın arasında bir değerdir. Bağlantının akma dayanımı 272 MPa olarak bulunmuştur. Bu değer de, her iki ana malzemenin akma dayanımlarının arasında bir değerdir.

Microstructural Characterization and Mechanical Properties of St37/St52 Plates Joined by Friction Stir Welding

Friction stir welding (FSW) has been applied successfully to aluminum alloys in several industries over the past three decades. However, it is not widely used in joining of steels due to the limitations of the tool materials which can withstand the temperatures experienced. The aim of this study is to investigate the change in the mechanical properties and the microstructures of FSW’ed St37/St52 dissimilar low carbon steels joints. The results obtained indicate that the weld region is comprised of complex microstructures such as Widmanstatten ferrite, ferrite with or without carbide aggregates and grain boundary ferrite. The maximum hardness in the stir zone reached up to about 347 HV due to the solid state transformations and grain refinement. The welded plates displayed an ultimate tensile strength of about 389 MPa, which lies between the ultimate tensile strength of St37 and St52 steels, 373 and 526 MPa, respectively. The yield strength of the joint was found to be about 272 MPa. This value is also a value between those of the base plates.

___

  • Thomas, W.M., Nicholas, E.D., Needham, J.C., Murch, M.G., Temple-Smith, P., Dawes, C.J. December 1991. International Patent Application No. PCT/GB92/02203 and GB Patent Application No. 9125978.8 and US Patent Application No. 5,460,317.
  • Mishra, R.S., Ma, Z.Y. 2005. Friction Stir Welding and Processing, Materials Science and Engineering: R: Reports, Cilt 50, s. 1-78. DOI: 10.1016/j.mser.2005.07.001
  • Nandan, R., DebRoy, T., Bhadeshia, H.K.D.H. 2008. Recent Advances in Friction-Stir Welding - Process, Weldment Structure and Properties, Progress in Materials Science, Cilt 53 (6), s. 980-1023. DOI: 10.1016/j.pmatsci.2008.05.001
  • Çam, G., 2011. Friction Stir Welded Structural Materials: Beyond AlAlloys, International Materials Reviews, Cilt 56, s. 1-48. DOI:10.1179/095066010X127772 05875750
  • Çam, G., Mıstıkoğlu, S. 2014. Recent Developments in Friction Stir Welding of Al-alloys, Journal of Materials Engineering and Performance (JMEPEG), Cilt 23 (6), s. 1936-1953. DOI: 10.1007/s11665-014-0968-x
  • Çam, G., İpekoğlu, G. 2017. Recent Developments in Joining of Aluminium Alloys, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, Cilt 91 (5-8), s. 1851-1866. DOI: 10.1007/s00170-016-9861-0 [
  • Çam, G., İpekoğlu, G., Serindağ, H.T. 2014. Effects of use of higher strength interlayer and external cooling on properties of friction stir welded AA6061-T6 joints, Science and Technology of Welding and Joining, Cilt 19 (8), s. 715-720. DOI: 10.1179/1362171814Y.00000002 47
  • İpekoğlu, G, Çam, G. 2014. Effects of initial temper condition and postweld heat treatment on the properties of dissimilar frictionstir-welded joints between AA7075 and AA6061 aluminum alloys, Metallurgical and Materials Transactions A, Cilt 45A (7), s. 3074-3087. DOI:10.1007/s11661014-2248-7
  • İpekoğlu, G., Erim, S. Çam, G. 2014 Investigation into the influence of post-weld heat treatment on the friction stir welded AA6061 Alalloy plates with different temper conditions, Metallurgical and Materials Transactions A, Cilt 45A (2), s. 864-877. DOI: 10.1007/s11661-013-2026-y
  • İpekoğlu, G. Erim, S., Çam, G. 2014. Effects of temper condition and post weld heat treatment on the microstructure and mechanical properties of friction stir butt welded AA7075 Al-alloy plates, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, Cilt 70 (1), s. 201-213. DOI: 10.1007/s00170-013-5255-8
  • İpekoğlu, G., Erim, S. Gören Kıral, B., Çam, G. 2013. Investigation into the effect of temper condition on friction stir weldability of AA6061 Al-alloy plates, Kovove materialy - Metallic Materials, Cilt 51 (3), s. 155-163. DOI: 10.4149/km-20133-155
  • Bozkurt, Y., Salman, S., Çam, G. 2013. The effect of welding parameters on lap-shear tensile properties of dissimilar friction stir spot welded AA5754-H22/2024T3 joints, Science and Technology of Welding and Joining, Cilt 18 (4), s. 337-345. DOI: 10.1179/1362171813Y0000000111.
  • İpekoğlu, G., Gören Kıral, B., Erim, S., Çam, G. 2012. Investigation of the effect of temper condition friction stir weldability of AA7075 Al-alloy plates, Materiali in Tehnologije/Materials and Technology, Cilt 46 (6), s. 627-632. DOI: 669.715:621.791:620.17
  • Çam, G., Güçlüer, S., Çakan, A., Serindağ, H.T. 2009. Mechanical properties of friction stir buttwelded Al-5086 H32 plate, Materialwissenschaft und Werkstofftechnik, Cilt 40 (8), s. 638-642 DOI: 10.1002/mawe.200800455.
  • Xie, G.M., Ma, Z.Y., Geng, L. 2008. Effect of microstructural evolution on mechanical properties of friction stir welded ZK60 alloy, Materials Science and Engineering: A, Cilt A486 (1-2), s. 49-55. DOI: 10.1016/j.msea.2007.08.043
  • Afrin, N., Chen, D.L., Cao, X., Jahazi, M. 2008. Microstructure and tensile properties of friction stir welded AZ31B magnesium alloy, Materials Science and Engineering: A, Cilt A472 (1-2), s. 179-186. DOI: 10.1016/j.msea.2007.03.018
  • Yang, J., Xiao, B.L., Wang, D., Ma, Z.Y. 2010. Effects of heat input on tensile properties and fracture behavior of friction stir welded Mg 3Al-1Zn alloy, Materials Science and Engineering: A, Cilt A527 (3), s. 708-714. DOI: 10.1016/j.msea.2009.09.044
  • Küçükömeroğlu, T., Şentürk, E., Kara, L., İpekoğlu, Çam, G. 2016. Microstructural and mechanical properties of friction stir welded nickel-aluminum bronze (NAB) alloy’, Journal of Materials Engineering and Performance (JMEPEG), Cilt 25 (1), s. 320-326. DOI: 10.1007/s11665-015-1838-x
  • Çam, G., Mistikoglu, S., Pakdil, M. 2009. Microstructural and mechanical characterization of friction stir butt joint welded 63%Cu-37%Zn brass plate, Welding Journal, Cilt 88 (11), s. 225s-232s.
  • Çam, G., Serindağ, H.T., Çakan, A., Mıstıkoğlu, S., Yavuz, H. 2008. The effect of weld parameters on friction stir welding of brass plates, Materialwissenschaft und Werkstofftechnik, Cilt 39 (6), s. 394-399. DOI: 10.1002/mawe.200800314
  • Park, H.S., Kimura, T., Murakami, T., Nagano, Y., Nakata, K., Ushio, M. 2004. Microstructures and mechanical properties of friction stir welds of 60% Cu–40% Zn copper alloy, Materials Science and Engineering: A, Cilt A371 (1-2), s. 160-169. DOI: 10.1016/j.msea.2003.11.030
  • Fujii, H., Ueji, R., Takada, Y., Kitahara, H., Tsuji, N., Nakata, K. vd. 2006. Friction Stir Welding of Ultrafine Grained Interstitial Free Steels, Materials Transactions, Cilt 47, s. 239-242. DOI: 10.2320/matertrans.47.239
  • Fujii, H., Cui, L., Tsuji, N., Maeda, M., Nakata, K., Nogi, K. 2006. Friction stir welding of carbon steels, Materials Science and Engineering: A, Cilt 429, s. 50-57. DOI: 10.1016/j.msea.2006.04.118 [
  • Küçükömeroğlu, T., Aktarer, S.M., İpekoğlu, G., Çam, G. 2016. Sürtünme Karıştırma Kaynaklı St 52 Çelik Bağlantıların İçyapı ve Mekanik Özelikleri, 16. Uluslararası Malzeme Sempozyumu (IMSP’2016), 12-14 Ekim, Denizli, 1500-1507.
  • Lienert, T.J., Stellwag JR., Grimmett, B.B., Warke, R.W. 2003. Friction stir welding studies on mild steel, Supplement to the Welding Journal, Cilt 82, s. s1-s9.
  • Cui, L., Fujii, H., Tsuji, N., Nogi, K. 2007. Friction stir welding of a high carbon steel, Scripta Materialia, Cilt 56, s. 637-640. DOI: 10.1016/j.scriptamat.2006.12.004
  • Imam, M., Ueji, R., Fujii, H. 2015. Microstructural control and mechanical properties in friction stir welding of medium carbon low alloy S45C steel, Materials Science and Engineering: A, Cilt 636, s. 2434. DOI: 10.1016/j.msea.2015.03.089 [
  • Cui, L., Fujii, H., Tsuji, N., Nakata, K., Nogi, K., Ikeda, R., Matsushita, M. 2007. Transformation in Stir Zone of Friction Stir Welded Carbon Steels with Different Carbon Contents, ISIJ International, Cilt 47, s. 299-306. DOI: 10.2355/isijinternational.47.299
  • Ozekcin, A., Jin, H.W., Koo, J.Y., Bangaru, N.V., Ayer, R., Vaughn, G. 2004. A Microstructural Study of Friction Stir Welded Joints of Carbon Steels, International Journal of Offshore and Polar Engineering, Cilt 14 (4), s. 284-288.
  • Choi, D.H., Ahn, B.W., Yeon, Y.M., Park, S.H.C., Sato, Y.S., Kokawa, H. vd., 2011. Microstructural Characterizations Following Friction Stir Welding of Dissimilar Alloys of Low- and High-Carbon Steels, Materials Transactions, Cilt 52, s. 1500-1505. DOI: 10.2320/matertrans.M2010438
  • Choi, D.-H., Lee, C.-Y., Ahn, B.-W., Yeon, Y.-M., Park, S.-H.C., Sato, Y.-S., vd. 2010. Effect of fixed location variation in friction stir welding of steels with different carbon contents, Science and Technology of Welding and Joining, Cilt 15, s. 299-304. DOI: 10.1179/136217109X1257781448 6737
  • Küçükömeroğlu, T., Aktarer, S.M., İpekoğlu, G., Çam, G. 2015. Sürtünme Karıştırma Kaynaklı St 37-St 44 Alın Bağlantıların İçyapı ve Mekanik Özeliklerinin İncelenmesi, TMMOB Makina Mühendisleri Odası 9. Ulusal Kaynak Kongresi ve Sergisi, 20-21 Kasım, Ankara, 425-434.
  • Kocańda, D., Hutsaylyuk, V., Slezak, T., Torzewski, J., Nykyforchyn, H., Kyryliv, V. 2012. Fatigue crack growth rates of S235 and S355 steels after friction stir processing, Materials Science Forum, Cilt 726, s. 203-210. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.7 26.203
  • Da Silva, A.L.L. 2015. Advanced methodologies for the fatigue analysis of representative details of metallic bridges. University of Porto, Faculty of Engineering, Doctoral Thesis, 418s, Porto.
  • Černý, I., Sís, J., Zháňal, P. 2016. Fatigue resistance of laser welded S355 steel sheet, Key Engineering Materials, Cilt 665, s. 69-72. DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM. 665.69
  • Threadgill, P.L. 2007. Terminology in friction stir welding, Science and Technology of Welding and Joining, Cilt 12, s. 357-360. DOI: 10.1179/174329307X197629
  • Thewlis, G. 2004. Classification and quantification of microstructures in steels, Materials Science and Technology, Cilt 20, s. 143-160. DOI: 10.1179/026708304225010325
  • He, X., Gu, F., Ball, A. 2014. A review of numerical analysis of friction stir welding, Progress in Materials Science, Cilt 65, s. 1-66. DOI: 10.1016/j.pmatsci.2014.03.003
Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi-Cover
  • ISSN: 1302-9304
  • Yayın Aralığı: Yılda 3 Sayı
  • Başlangıç: 1999
  • Yayıncı: Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi
Sayıdaki Diğer Makaleler

DOKUMA KUMAŞLARDA ULTRASONİK DİKİŞ ÜZERİNE BİR ARAŞTIRMA

Ayşe Şevkan MACİT, Bahar TİBER

Andezitlerdeki Akma Bantlarının Makaslama Dayanım Parametrelerinin Statik ve Dinamik Koşullar Altında Belirlenmesi

Bayram KAHRAMAN, Ahmet Turan ARSLAN

Kaya Sınıflama Sistemlerinin Regresyon ve Sinir Ağları Tekniği İle İlişkilendirilmesi

İbrahim Ferid ÖGE

Sürtünme Karıştırma Kaynağıyla Birleştirilen St37/St52 Levhaların Mikroyapı Karakterizasyonu ve Mekanik Özellikleri

Güven İPEKOĞLU, TEVFİK KÜÇÜKÖMEROĞLU, Semih M. AKTARER, D. Murat SEKBAN, GÜREL ÇAM

Manyetoreolojik Sıvı ile El Rehabilitasyon Cihazı Tasarımı ve Üretimi

AYSUN BALTACI, Hasan Aykut AYDIN, Özgen TONAY, BARIŞ OĞUZ GÜRSES, SERCAN SABANCI, MUSTAFA ERTEKİN, SEÇKİN ERDEN

Çevre Dostu Kimyasallar Kullanılarak ABS Plastik Üzerine Akımsız Bakır Kaplanması

Canan URAZ, Şenay MACİT

GIDALARDAKİ TETRASİKLİN KALINTILARININ İYONİK SIVI DESTEKLİ DİSPERSİF SIVI SIVI MİKROEKSTRAKSİYONU SONRASI HPLC İLE TAYİNİ

Mine ANTEP, Melis KAYNAKER, Melek MERDİVAN

AĞIR TAŞITLAR İÇİN ÇOK KATLI KONVANSİYONEL YAPRAK YAY YERİNE TEK KATLI PARABOLİK YAPRAK YAY TASARIMI VE ANALİZİ

Onur KELEBEK, Nusret Sefa KURALAY, Mustafa Umut KARAOĞLAN

Kablosuz Algılayıcı Ağlarında Alıcı-Vericilerin Oransal-İntegral Denetleyiciler ile Görev Döngüsü

KASIM SİNAN YILDIRIM

SÜRTÜNME KARIŞTIRMA KAYNAĞIYLA BİRLEŞTİRİLEN ST37/ST52 LEVHALARIN MİKROYAPI KARAKTERİZASYONU VE MEKANİK ÖZELLİKLERİ

Güven İPEKOĞLU, Tevfik KÜÇÜKÖMEROĞLU, Semih M.AKTARER, D. Murat SEKBAN, Gürel ÇAM