DC04 kalite çelik ile 6061-T6 aluminyum alaşımı saclarının laser bindirme kaynağında, kaynak parametrelerinin kaynaklı birleştirmenin mekanik ve metalurjik özellikleri üzerine etkisi

Konstrüksiyonlarda ağırlık azaltılması gibi hedefler, farklı malzemelerin tasarımlarda birlikte kullanılmasını gerektirmektedir. Bu bağlamda özellikle otomotiv endüstrisinin üzerinde yoğunlaştığı konulardan biri, tasarımlarda en çok kullanılan malzeme olan çelik ile birlikte aluminyum, magnezyum gibi hafif malzemeleri bir arada kullanmaktır. Çelik-aluminyum malzeme çiftinin kaynaklı bağlantıları, konstrüksiyonlarda ağırlık azaltımını başarabilmek için uygulanabilir. Birleştirilecek malzemelerin ergime sıcaklıkları, ısıl iletkenlikleri ve ısıl genleşmeleri arasındaki farklardan kaynaklanan metalurjik sorunlar ve bağlantının dayanımını düşüren kırılgan intermetalik fazların oluşması, farklı metallerin kaynaklı birleştirmelerinde büyük bir sorun teşkil etmektedir. Çelik-aluminyum malzemelerin kaynağındaki temel sorunlar, onların ergime sıcaklıkları arasındaki büyük fark, demirin aluminyum içinde katı çözünebilirliğinin sıfıra yakın olması ve kırılgan intermetalik fazların (FexAly bileşikleri) oluşmasıdır. Laser kaynak yöntemi, ergiyik havuzu boyutları ve kaynak ısı girdisi kontrollü bir şekilde ayarlanabilen bir kaynak yöntemidir. Yerel olarak enerji girişinin küçük olması ve yüksek güç yoğunluğundan dolayı laser kaynağı, birleştirilecek malzemelerin kaynak süresince minimum düzeyde etkileşimlerine izin vermektedir. Bu sayede farklı metallerin kaynaklı birleştirmelerinde bağlantının dayanımını düşüren kırılgan intermetalik fazların oluşumu kontrol edilebilmektedir. Laser gücü ve hızı gibi kaynak parametrelerinin ayarlanmasıyla laser ışınının malzeme ile etkileşim zamanı kontrol edilebilmektedir. Bu sayede oluşan intermetalik faz tabaka kalınlığının azaltılması ve dolayısıyla bağlantı dayanımında artış sağlanma olasılığı vardır. Bu tez çalışmasında düşük karbonlu çelik (DC04) ve AlMgSi aluminyum alaşımı (6061-T6) malzemeler bindirme bağlantı tipinde laser kaynak yöntemiyle birleştirilmiştir. Bindirme kaynak bağlantılarında çelik ve aluminyum malzemeler arasında bakır ve nikel ara malzeme kullanılmıştır. Bu ara malzemelerin, laser gücü ve kaynak hızının, kaynak bağlantısının mekanik ve metalurjik özellikleri üzerine etkileri incelenmiştir. Kaynaklı numunelerin çekme-makaslama ve mikro sertlik deneyleri yapılmış, optik mikroskop görüntüleri ve SEM-EDX analizleri incelenmiştir. EDX analizlerinin sonuçları FeAl denge diyagramı yardımıyla değerlendirilerek, birleşme bölgesinde meydana gelen intermetalik fazlar belirlenmeye çalışılmıştır. Çekme-makaslama deney sonuçları incelendiğinde bakır ara malzemeli kaynaklı birleştirmelerde elde edilen doğrusal dayanım değerleri ile ara malzemesiz olarak kaynaklanan birleştirmelerde elde edilen değerler birbirine yakın çıkmıştır. Fakat bakır ara malzeme kullanılması durumunda çelik-aluminyum kaynaklı bağlantılarında ortaya çıkan ve dayanımı düşüren intermetalik fazlardan FeAl2 ve FeAl3 gibi düĢük tokluğa ve yüksek kırılganlığa sahip fazların oluşmadığı görülmüştür. Dolayısıyla bakır ara malzeme kullanılmasının, kaynak bağlantısının mekanik özelliklerine olumlu etkileri olabileceği düşünülmektedir.