Giriþ: Ti6Al4V alaþýmý yüksek korozyon direnci ve üstün mekaniksel dayanýmý sayesinde titanyum alaþýmlarý arasýnda en çok kullanýlan alaþým çeþitidir. Pek çok kullaným alanýna sahip olan Ti6Al4V alaþýmý ayrýca düþük yoðunluða ve yüksek biyouyumluluða sahiptir. Ti6Al4V alaþýmý havacýlýk ve uzay endüstrisinde jet motorlarý, uçak gövdesi imalatý ve füze yapýmýnda kullanýlýrken medikal alanlarda implant ve cerrahi aletlerin yapýmýnda sýklýkla tercih edilmektedir. Ti6Al4V alaþýmý, sürtünme, sürtünme-karýþtýrma, plazma ark, TIG ve lazer kaynaðý gibi pek çok yöntemle birleþtirilebilmesine raðmen kaynak sürecinde dikkat edilmesi gereken önemli hususlar bulunmaktadýr. Yüksek ýsý girdisi ile yapýlan birleþtirmelerde kaynak metalinde tane irileþmesi ve porozite oluþumlarý gözlenirken, düþük ýsý girdisi ile yapýlan birleþtirmelerde kaynak metali sert ve gevrek bir form olan martenzitik mikroyapýdan oluþum göstermektedir. Amaç: Bu çalýþmada, Ti6Al4V titanyum alaþýmý levhalar iki farklý lazer gücü kullanýlarak fiber lazer kaynak yöntemiyle birleþtirilmiþtir. Farklý ýsý girdisi þartlarýnda, fiber lazer kaynaklý birleþtirmelerin mikroyapý deðiþimleri incelenmiþtir. Kapsam: Çalýþmada 330x95x4 mm ebatlarýndaki Ti6Al4V titanyum alaþýmý levhalar fiber lazer kaynaðý ile birleþtirilmiþtir. Birleþtirmeler iki farklý lazer gücü (1500W–2000W) ile gerçekleþtirilmiþtir. Ti6Al4V titanyum alaþýmý levhalardan tel erozyon tekniði ile kesilerek çýkartýlan deney numunelerindeki mikroyapýsal dönüþümler optik mikroskop, SEM ve EDS analizleri ile karakterize edilmiþtir. Yöntem: Ti6Al4V titanyum alaþýmý levhalar deneyde kullanýlmak üzere ticari olarak temin edilmiþtir. Ti6Al4V alaþýmýnýn kimyasal bileþimi spektral analiz yöntemiyle belirlenmiþ olup malzeme 330x95x4mm ebatlarýnda olmasý için su jeti yöntemiyle kesilmiþtir. Ti6Al4V titanyum alaþýmý levhalar üzerinde fiber lazer kaynak tekniði kullanýlarak birleþtirme iþlemi gerçekleþtirilmiþtir. 4 kW gücüne sahip fiber lazer kaynak makinesiyle yatay pozisyonda ve ilave metal kullanýlmadan yapýlan kaynak iþlemlerinde iki farklý lazer gücü (1500W-2000W) kullanýlmýþtýr. Lazer kaynak sürecinde ýsý girdisini hesaplamak için H=P/S denkleminden faydalanýlmýþtýr. Numunelerin metalografik görüntüleri 5X-100X büyütme kapasiteli optik mikroskop vasýtasýyla incelenmiþtir. SEM incelemeleri taramalý elektron mikroskobunda ve EDS element analizleri SEM cihazýna baðlý elektron daðýlým spektroskopisi kullanýlarak yapýlmýþtýr. Kýsýtlar: Çalýþmada kullanýlan 330x95x4mm ebatlarýndaki Ti6Al4V titanyum alaþýmý levhalar için uygulanan fiber lazer kaynak parametreleri yapýlan bilimsel çalýþmalar kapsamýnda olup çalýþmanýn kýsýtlarýný oluþturmuþtur. Araþtýrmanýn Problemi: Farklý iki lazer gücü kullanýlarak yapýlan birleþtirme iþleminin Ti6Al4V alaþýmýnda sebep olabileceði mikroyapýsal dönüþümler araþtýrmanýn problemini oluþturmaktadýr. Araþtýrmanýn Sýnýrlýlýklarý: Çalýþmada yapýlarýnda bulundurduklarý fazlara göre α, β ve α+β olmak üzere baþlýca üç gruba ayrýlan titanyum alaþýmlarýndan sadece α+β fazýný içeren Ti6Al4V alaþýmý kullanýlmýþtýr. Ayrýca birleþtirme bölgelerindeki mikroyapýsal dönüþümler pekçok kaynak parametresi deðiþkenleri içerisinden sadece farklý iki lazer gücünün etkileri açýsýndan incelenmiþtir. Bulgular: Kaynaklý birleþtirmelerde ilave kaynak metali kullanýlmasý durumunda, ITAB ve kaynak metali mikroyapýsýnda ana metale göre bazý farklýlýklar oluþacaðý bilinmektedir. Mikroyapý, alaþýmýn kimyasal kompozisyonuna ve soðuma biçimine göre þekil almaktadýr. Özellikle ýsý girdisinin mikroyapý üzerindeki etkileri önem arzetmektedir. Sonuç: Ana malzeme ve kaynak mikroyapýsýnda yapýlan gözlemler sonucunda ana malzemenin mikroyapýsýnýn eþ eksenli α tanelerinden ve tane sýnýrlarýnda oluþan β tanelerinden meydana geldiði görülmüþtür. Kaynaklý birleþtirmelerin mikroyapýlarý ise, ITAB’ýn hýzlý soðumadan dolayý ince asiküler α' martenzit ve birincil α yapýlarýndan meydana geldiði anlaþýlmýþtýr. Düþük ýsý girdisi ile yapýlan birleþtirmede dar bir ITAB oluþurken yüksek ýsý girdisiyle yapýlan birleþtirmede numunenin ITAB mikroyapýsýnda bir miktar tane irileþmesi gerçekleþmiþtir. Kaynak metali mikroyapýsýnýn özellikle düþük ýsý girdisiyle birleþtirilen numunelerde basketweave ya da asiküler α' ve tane sýnýrlarýnda birincil β tanelerinden meydana geldiði görülmektedir. Lazer kaynak yönteminde düþük ýsý girdisine baðlý hýzlý soðuma neticesinde, martenzitik yapý içerisinde β fazýnýn dönüþümü gerçekleþmektedir. Ayrýca kaynak metalinde lokal mikroçatlak oluþumlarý da gözlenmiþtir.
Anahtar Kelimeler: Titanyum, Ti6Al4V, Fiber Lazer Kaynak, Mikroyapý
|
