Farklı takım çeliklerinin sürtünme kaynağında kaynak bölgesinin incelenmesi

Abstract

Endüstride, talaşlı imalatta oldukça yaygın bir biçimde kullanılan takımlardan olan, matkap uçlarının ana malzemesini yüksek hız çelikleri oluşturmaktadır. Bu tür çeliklerin yüksek fiyatları, matkap ucunun tamamen yüksek hız çeliğinden yapılmasını sınırlar. Dolayısı ile, uygulamada matkap uçlarının sap kısımlarının karbonlu çelik, kesici uç kısımlarının ise yüksek hız çeliğinden imal edilmeleri maliyeti düşürmektedir. Günümüzde bu çelik çiftinin birleştirilmesinde yakma alın kaynağı veya sürtünme kaynağı yöntemlerinden biri kullanılmaktadır. Bağlantıyı oluşturan çelik çiftinin birinin orta karbonlu alaşımsız çelik, diğerinin ise yüksek karbonlu ve yüksek alaşımlı çelik olması, kaynak önce ve sonrası ısıl işlemler ve hatta parçanın çalışması sırasında ulaşacağı sıcaklıkların kaynak bölgesinde diftizyon olaylarını teşvik etmesi, karışık bir iç yapıtım oluşmasına neden olmaktadır. Bu konuda yapılan araştırmalarda kaynak bölgesi sadece parlak bir şerit olarak adlandırılmış olup, alışılmış yöntemler ile incelendiğinden iç yapısının metalürjik özelikleri hakkında detaylı bir çalışmanın varlığı saptanamamıştır. Literatürdeki bu boşluğu doldurmak amacı ile, karbonlu çelik ve yüksek hız çeliği çifhne ait sürtünme kaynaklı ve yakma alın kaynaklı bağlantılar gerçekleştirilmiş, kaynak bölgeleri taramalı elektron mikroskobunda incelenmiş, EDX ve WDX analizleri yapılmıştır. Bu çalışmada, deney malzemesi olarak 11.5 mm çapında, C45 alaşımsız ve S 6-5-2 yüksek hız çeliği çubuklar kullanılmıştır. Deney parçalarının büyük bir bölümü, endüstriyel bir sürtünme kaynak makinasında değişik kaynak parametreleri kullanılarak, diğer bir bölümü ise, endüstriyel bir yakma aim kaynak makinasında sabit kaynak parametreleri kullanılarak C45 taraflna farklı ön tav sıcaklıkları verilerek kaynak edilmişlerdir. Tüm bağlantılar, kaynaktan sonra finn içinde 650 "C'de 4 saat süre ile tavlanmışlardır. Kaynaklı bağlantıların tümünde çubuk ekseni boyunca sertlik değişimleri ölçülmüş, kaynak bölgeleri taramalı elektron mikroskobu ile incelenmiş, yapılan EDX ve WDX analizleri ile karbon ve ana alaşım elementleri olan Cr, W, V ve Mo'nin kaynak bölgesindeki difüzyonları ve metalürjik iç yapıya etkileri incelenmiştir. Her iki kaynak yöntemi ile birleştirilen bağlantıların kaynak bölgesinde EDX analizleri sonucu kaynak ara yüzeyinde sadece kromda bir difüzyon olayı gözlenmiştir. WDX analizinde ise HSS tarafinda karbonda bir artış saplanmıştır. Bölgedeki karbon profili ile sertlik profili arasında büyük bir benzerlik görülmüştür. Taramalı elektron mikroskobunda yapılan ayrıntılı çalışmada ise kaynak çizgisi boyunca yüksek hız çeliği tarafinda 1-2 um'lik bir alanda 4-5 nm'lik çok ince karbür çökeltilerinin yüksek hız çeliği tarafındaki karbon artışının ve sertlikteki artışın nedeni olduğu saptanmıştır. Yakma alın kaynaklı bağlantılarda, sürtünme kaynaklı bağlantılara nazaran daha geniş bir dekarbürize bölge, S 6-5-2 tarafında daha fazla karbon artışı, C45 tarafına doğru daha geniş bir krom difüzyon bölgesi gözlenmiştir. Sonuçta yakma alın kaynaklı bağlantıların daha geniş bir iç yapı değişikliğine uğramış kaynak bölgesine sahip olmaları, sürtünme kaynaklı bağlantıları bu çelik çiftinin birleştirilmesinde üstün kılmaktadır.