YAKMA ALIN KAYNAI LE KAYNATILMIK FARKLI ELN KAYNAK KALTESNE YIMA AKIM ZAMANININ ETKS

ZET 
Bu almada X40CrMoV5 1 (H13) scak i elii ile 1030 elik iftine yakma aln kayna uygulanm, deney almalar srasnda yma basnc2 bar, yma akm zaman ise 1,6; 1,8 ve 2 saniye olarak seilmitir. Uygulanan bu parametrelerin malzemelerdeki mikroyap ve mekanik zellikleri zerine etkisi incelenerek uygun kaynak parametreleri belirlenmeye allmtr. Deney sonular; 1030 numunelerinde en yksek sertlik deerlerinin birleme ara yzeyinde, H13 numunesinde ise iri taneli blgede (ITAB) meydana geldiini ancak yma akm zamannn artmasyla birlikte sertlik deerlerinde d olduunu gstermitir. ekme deneyleri sonucunda ise btn kopmalarn, 1030 tarafnda ITABn dnda ana malzemede meydana geldii grlmtr.  

1.GR(INTRODUCTION) ksmlar HSSden, sap ksmlar dk karbonlu 
eliklerden yaplr [4]. Matkap ularnda olduu gibi Benzer malzemelerin ya da farkl malzemelerin bir aftn tamamnn paslanmaz elik yerine gerekli birletirilmesinde birok problemle karlalmaktadr. ksm paslanmaz elik, dier ksmlar karbonlu elik Endstride bu problemleri gidermek iin bazolarak tasarlanp imal edildiinde maliyet %45 yntemler gelitirilmitir. Bu yntemlerden bir tanesi azalmaktadr [5]. de yakma aln kaynak tekniidir. Yakma aln kaynaelektrik diren kaynann bir tr olup, s, dvme ve Farkl bileimdeki iki ayr malzemenin ergitme yma ilemlerinden oluur [1-3]. kaynak yntemleri ile birletirilmeleri, zm zor 
olan problemleri ortaya karmaktadr. Ergitme Yakma aln kaynann endstriyel uygulamalarndan kaynanda curuf kalnts gibi kaynak hatalarnn biri de matkap ularnn birletirilmesidir. Maliyeti ve olumas, souma srasnda makro dzeyde i malzeme israfn nlemek iin matkap ularnn u gerilmelerin meydana gelmesi bu yntemlerin nemli 
C. etinkaya vd. Yakma Aln Kayna ile Kaynatlmki Farkl eliin Kaynak Kalitesine Yma Akm Zamannn Etkisi  Tablo 1. X40CrMoV5 1 [H13] eliinin kimyasal analizi. (Chemical composition of X40CrMoV5 1 [H13]) 
Element  C  Cr  Mo  V  Si  Mn  
% Arlk  0,37-0,43  4,80-5,50  1,20-1,50  0,90-1,10  0,90-1,20  0,30-0,50  

Tablo 2. 1030 eliinin kimyasal analizi. (Chemical composition of 1030) 
Element  C  Mn  Si  P  S  
% Arlk  0,25-0,34  0,60-0,90  0,10-0,30  0,040 [max]  0,050 [max]  

dezavantajlar olup, kaynan mukavemetini drmektedir [6]. Bu yzden bileimleri farkl olan malzemelerin birletirilmelerinde, boyutlar ve ekli msaade ettii srece yakma aln kayna tercih edilen kat hal kaynak trlerinden birisidir [7]. 
Bu almada, sanayide metal enjeksiyon kalplarnda, hafif metallerin ekstrzyon kalplarnda, dvme kalplarnda ve plastik enjeksiyon kalplarnn imalatnda gibi birok alanda kullanlan scak i takm eliklerinin, dk karbonlu eliklerle birletirilmesi incelenmitir. Ayrca yntemin nemli parametrelerinden birisi olan yma basnc sabit tutularak; deiik yma akm zamannn kaynak malzemesine, mikroskobik ve mekanik zellikler zerine etkileri aratrlmtr. 
2. MATERYAL VE METOD (MATERIALS AND METHOD) 
2.1. Materyal (Materials) 
Deneylerde kullanlmak zere her birinden 100 mm. boyunda ve 18 mm. apnda kesilen 63er adet X40CrMoV5 1 (H13) ve 1030 eliklerine ait kimyasal analiz sonularTablo 1 ve Tablo 2de verilmitir. 
2.2. Deneysel Metot (Experimental Procedure) 
Kaynak ilemi Ostimdeki Yapa Zincir Fabrikasnda, Schlatter marka yakma aln kaynak makinesi ile yaplmtr. enelerin skma yzeylerinde temas direnci olumamas iin yzeyleri kirden ve pastan arndrlm ve kaynak sresince Tablo 3te verilen parametreler sabit tutulmutur. 
Birletirme ilemlerinde makinenin en dk yma basnc olan 2 bar sabit tutulmutur. Deney parametreleri seilirken daha nceki almalar ile makinenin teknik zellikleri gz nnde tutulmutur. ki saniyenin stndeki yma akm zamannda ise kaynak metalinde yer yer istenmeyen yanmalar grld iin bu srenin zerine klmamtr. Tablo 4te verilen parametrelerde kaynatlan numunelerin, her birinden sertlik, mikroyap ve ekme deneylerinde kullanlmak zere 7 adet 
Tablo 3. Deneyler boyunca sabit tutulan kaynak 
parametreleri. (Constant welding parameters) 
Voltaj (V)  Akm (A)  n stma zaman(s)  Temas zaman (s)  ene skma basnc(bar)  Makine basnc(bar)  
3  30  3  1,2  3  6  

Tablo 4. Uygulanan deney parametreleri (Applied parameters) 
KOD  Yma Basnc(bar)  Yma akm zaman (s)  Kaynak sonrassl ilem durumu  Numune Adeti  
A1  2  1,6  Grmedi  21  
A2  2  1,8  Grmedi  21  
A3  2  2  Grmedi  21  

ayrlmtr. Mikroyap fotoraflar iin % 4 Pikral ile dalanan numunelerin mikroskop grntleri Prior marka mikroskop ile ekilmi, sertlik lmleri ise Instron Wolpert marka sertlik lm cihaz ile Hv5 yk altnda Vickers sertlik lm yaplmtr. Sertlik deneylerinde her bir blgeden alnan 6 lmn ortalamas kullanlmtr. ekme deneylerinde ekme hz2 mm/sn olarak sabit tutulmu ve deneylerde kullanlan paralarn ekme numuneleri standardekil 1de verilmitir. Deney numunelerinin ana malzeme blgesine ait kopma yzeyinin tarama elektron mikroskobu  (SEM) fotoraflar Jeol JSM 5600 marka elektron mikroskobu ile ekilmi, EDS analizleri ise TPAO Laboratuarlarna ait yine aynmarka cihaz yardmyla yaplmtr. 
3. DENEY SONULARI VE TARTIMA (RESULTS AND DISCUSSION) 
3.1. Sertlik Sonular (Hardness Results) 



ekil 2de yma akm zaman 1,6; 1,8 ve 2 saniye olan numunelere ait sertlik grafii ile bu sertlik lmlerinin alnd noktalar ematik olarak gsterilmitir. 
ekil 2de verilen A1, A2 ve A3 numunelerine ait sertlik grafii incelendiinde H13 tarafnda en yksek sertlie iri taneli blgede ulald ve ana malzemeye doru gidildike sertlik deerlerinde azalmalar olduu grlmtr. Bu blgede oluan tane irilemesinin kaynak blgesinde oluan yksek scakln etkisi ile 

62 
L0=60 
82 
Gazi niv. Mh. Mim. Fak. Der. Cilt 21, No 3, 2006 


ekil 2. A1, A2, A3 numunelerinin sertlik grafikleri (Hardness graphics of A1, A2, A3 samples) 
olutuu bilinmektedir. 1030 tarafnda ise maksimum sertlik birleme ara yzeyinde elde edilmi, yine ana malzemeye doru gidildike sertlik deerlerinde bir d kaydedilmitir. Burada 0 noktas tam birleme izgisi olarak verilmitir. izelgede 0 izgisi zerindeki sertlik noktalar, her iki malzeme tarafndan bu izgiye snr olan noktalardr. 
Ouz [9] almasnda maksimum sertlii, HSS 6-5-2 (Yksek hz elii) tarafnda iri taneli blgede elde ettiini, aynekilde ana malzemeye doru gidildike sertliin azaldn ifade etmitir. Yine benzer bir almada Civelekolu [10] yapt farkl metal iftlerine yakma aln kayna uygulamasnda da en sert blgenin Ck 60 elii tarafnda kaynak metalinde grldn, aynekilde ana malzemeye doru gidildike sertlik deerlerinde de bir d olduunu ifade etmitir. Her bir blgeden alnan 5er sertlik lmnn ortalamalarnda elde edilen en yksek sertlik deerleri H13 tarafnda iri taneli blgede ve A1 numunesi iin 690, A2 numunesi iin 683 ve A3 numunesi iin ise 652 Hv olarak tespit edilmitir. Yma akm zamanndaki arta bal olarak, sgirdisiyle birlikte souma sresinin de artmasyla sertliklerde bir d tespit edilmitir. 
1030 tarafnda ise yine en yksek sertlik deerlerinin elde edildii kaynak blgesindeki sertlikler A1 numunesinde 276 Hv, A2 numunesinde 259 Hv ve A3 numunesinde ise 242 Hvdir. Burada da yine yma akm zamannn ve souma srelerindeki arta balolarak kaynak blgelerinin sertlik deerlerinde bir d olduu grlmtr. etinkaya [11] yaptbenzer almada kaynak blgesine uygulanan smiktarnn scaklk dalmn ve souma hznetkilediini dolaysyla kaynak blgesindeki sertlik deerlerinin de deitiini tespit etmitir. 
3.2. ekme Deneyi Sonular (Tensile Test Results) 
Farkl parametrelerde kaynatlm numunelere ait bilgiler ve ekme deneyi sonucu Tablo 5te verilmitir. 
ekme deneyleri btn numunelerde kopmann H13e gre daha yumuak malzeme olan 1030 tarafnda, ana malzemede meydana geldiini gstermitir. ITABn dnda ve ekil 2de 5 nolu nokta ile ifade edilen ana malzeme kaynak ileminden ve deneylerde kullanlan parametrelerden etkilenmemitir. Dolaysyla kopmann meydana geldii bu noktada numunelerinin sertlik deerlerinin hemen hemen birbirlerinin ayn olmas sebebiyle ekme deneyleri sonucu elde edilen maksimum ekme dayanm deerlerinin de birbirlerine ok yakn olmas normal karlanmtr. A1 numunesi 590 N/mm2, A2 numunesi 595 N/mm2 ve A3 
Tablo 5. Numunelerin ekme deneyi sonular
(Tensile test results) 

Numune  Basn (bar)  Yma akm zaman(s)  Max. ekme dayanm(N/mm2)  
A1  2  1,6  590  
A2  2  1,8  595  
A3  2  2  591  

C. etinkaya vd. Yakma Aln Kayna ile Kaynatlmki Farkl eliin Kaynak Kalitesine Yma Akm Zamannn Etkisi  
A1 A2 


ekil 3. A1, A2 ve A3 numunelerine ait ana malzeme kopma yzeyi SEM fotoraflar(SEM pictures of fracture surfaces of A1, A2 and A3 samples 
numunesinde ise 591 N/mm2 lik maksimum ekme dayanm deerleri elde edilmitir. Malzemenin mikroyaps ve sertlik deerleri de bu sonular destekler niteliktedir.  
ekil 3te, kopmalarn tamamnn meydana geldii 1030 eliinde, ana malzeme blgesindeki kopma yzeyi SEM grntleri incelendiinde kopma yzeylerinin dzgn olmad, kkl bykl derinlikleri ieren siyah noktalarn grld ayrca girintili kntl snek kopma yzeylerinin olutuu tespit edilmitir. Btn kopmalarn hemen hemen aynyerden ve maksimum ekme deerlerinin de birbirine ok yakn olmasna bal olarak SEM grntlerinin de birbirine benzedii grlmtr. 
Deneyler sonucunda btn kopmalarn ayn blgeden olmasna bal olarak kopma yzeyleri incelenen btn numunelerin (3 adet) EDS grafiklerinde birbirlerine ok yakn deerler elde edilmitir. Bu sebeple elde edilen verilerin birbirlerinin benzeri olmasndan dolay kopma yzeylerine ait ortalama deerin tek grafikle yorumlanmas yeterli grlmtr. ekil 4te bu numunelerin kopma noktalarna ait EDS sonucu incelendiinde kopma yzeyinde bileik olarak %100 orannda Fe2O3, element olarak ta % 30 O ve % 70 orannda da Fe tespit edilmitir. 
Kopmalarn tamam 1030 tarafnda ana malzemede meydana geldii iin EDS sonularnda %Fe arlk oranlarnn fazla kmas normal karlanmtr. 
3.3. Mikroyap Sonular(Microstructural Results) 
Bu blmde ana malzeme, ITAB ve kaynak metalinden ekilen fotoraflar ile yma akm zamannn numune mikroyaplar zerindeki etkileri incelenecektir. 
ekil.5-adaki 1030a ait kaynak blgesi mikroyapfotoraf incelendiinde ak renkli olan ferritlerin, koyu renkli kaba taneli perlitlerin snrlarnda olutuu, olduka az miktardaki Widmanstatten ferritlerin ise birleme blgesinde perlit tanelerinin iine doru uzand grlmektedir. H13e ait kaynak blgesi mikroyap fotorafnda (ekil.5-b) ise ince taneli ve homojen grnml martenzitik matris bir yapnn varl gze arpmaktadr. 
ri taneli blgeye ait mikroyap fotoraflarnda 1030 tarafnda (ekil 5-c) kaba taneli perlitlerin, tane snrlarnda bulunan Widmanstatten ferritlerin tane ilerine doru ynlendii, H13 tarafnda ise (ekil 5-d) martenzitik matris yapyla birlikte, ferrit taneleri arasnda bir miktar perlit tanelerinin bulunduu grlmektedir. 

ekil 4. Numunelere ait kopma blgesi EDS analizi (EDS analysis of fracture zone) 
Gazi niv. Mh. Mim. Fak. Der. Cilt 21, No 3, 2006 

nce taneli blgeye ait mikroyap fotoraflarincelendiinde 1030 tarafnda (ekil 5-e) ferrit ve perlit tanelerinin olduka kld ve homojen bir dalm sergilemedii tespit edilmitir. Yine yapiersinde perlit miktarna gre fazla olan ve dk yma akm zamanna bal hzl soumadan dolaysivrimsi ferritlerin olduu, H13 tarafnda ise (ekil 5f) matris yapnn ferrit arlkl olduu ve karbrlerin bu matris yap iersinde dald grlmektedir. 
A2 numunesinde yma akm zaman 1,8 saniyeye kartlmtr. Kaynak blgesi mikroyap fotoraflarincelendiinde 1030 tarafnda (ekil 6-a) ak renkli Widmanstatten ferrit yapnn yan sra az miktar da perlit taneleri grlmektedir. ekil 6-bdeki H13 tarafnda ise martenzit matris yapiersinde kk bir oranda da olsa ferrit tanelerinin varl sz konusudur. 1030a ait iri taneli blgenin (ekil 6-c) yapsekil 5-cdeki A1 numunesine ait yapyla karlatrldnda grnt itibariyle birbirine ok benzedii ancak sgirdisinin artmasyla birlikte hem Widmanstatten ferrit miktarnn artt hem de ekenar ve normal ferrit tanelerinin kabalat grlmtr. H13 tarafnda ise (ekil 6-d) ta martenzitlerinin arasnda yer alan ferrit tanelerinin olduu ve s girdisine balyava soumaya paralel olarak A1 numunesine gre (ekil 5-d) artt grlmektedir. 
ekil 6-edeki mikroyapda bulunan ferrit tanelerinin ekil 6-cdeki iri taneli yapya gre daha kld ve daha geni bir alan kaplad, ferrit yapdaki klmeye paralel olarak perlit tanelerinin de yer ald grlmektedir. ekil 6-fdeki H13 eliine ait mikroyap fotorafnda ise ekil 6-dye gre ferrit ve perlit tanelerinin biraz daha kld ve daha homojen bir dalm sergiledii gzlenmitir. 
Yma akm zamanndaki art numuneye daha fazla s girdisine ve bu s girdisindeki art da tane yapsnda farkllamaya yol amtr. Yma akm zamannn artmasyla, basncn daha da etkili olduu ve yma miktarnn da artan yma basncna balolarak artt grlmektedir. 
1030 tarafna ait kaynak blgesi mikroyapfotorafnda (ekil 7-a) grld gibi yma akm zamannn 2 saniyeye kartlmasyla, Widmanstaten ferrit miktarnn ve hacimsel byklnn biraz daha 
Ferrit 


H13 
1030 
Perlit 

Widmanstatten Ferrit 

Ferrit PerlitPerlit 

Perlit 
Ferrit 
Ferrit 
Perlit 25 


C. etinkaya vd. Yakma Aln Kayna ile Kaynatlmki Farkl eliin Kaynak Kalitesine Yma Akm Zamannn Etkisi  

H13
1030 



Ferrit 
Perlit 
Ferrit 


Ferrit 
Perlit 

bakalamlarda bu malzemenin kaynak blgesinden uzaklatka sertlik deerlerinin dmesine sebep olmaktadr. 
4. SONULAR (RESULTS) 
H13 ve 1030 eliklerinde yma akm zamannn mekanik zeliklere etkisi ile ilgili genel sonular aada verilmitir. 
1-Scak i takm eliinde (H13),  en yksek sertlik deeri ITABda iri taneli blgede elde edilirken, 1030 eliinde birleme ara yzeyinde elde edilmitir. 
2-Her iki malzemede de yma akm zamannn art-masna bal olarak s girdisinin artmas soumayyavalattndan ve ferrit miktarn arttrdndan sertlik deerlerinde azalma gzlenmitir. 
3-Btn kopmalar 1030 malzemesinde kaynak blgesinin dnda meydana geldii iin yma akm zaman ve yma basncndaki deiikliin ekme dayanmlar zerinde etkisi grlememitir. 
artt grlmektedir. ekil 7-bde yma akm zamannn artmasna paralel olarak hem ferrit tanelerinin byd hem de miktarnn artt, ayrca yapierisinde ta martenzitin varln srdrd grlmektedir. 
ekil 7-c incelendiinde de Widmanstatten ferrit miktarnn dier numunelere gre artt grlmektedir. Bunun nedeni yksek sgirdisi ve yava soumadan dolay Widmanstatten ferrit balangc ile bitii arasndaki srenin fazla olmas, yani Widmanstatten ferrit oluumu iin daha fazla sre verilmi olmasdr. Widmanstatten ferrit orannn artmas ise sertliin dmesine neden olmutur  (ekil 2). ekil 7-d ise martensit matris yap iersinde ferritlerin yava soumaya bal hacimsel olarak byd grlmektedir. 
ekil 7-edeki 1030 eliine ait ince taneli blge mikroyap fotorafnda ferrit miktarnn fazla olduu, perlitlerin ise ferrit tanelerinin arasnda hem az hem de dzensiz bir ekilde dald grlmtr. Ayrca ferritlerin kaynan sl ileminden etkilenerek Lder bandlarn oluturduu, ekil 7-fde H13e ait blgede ise ferrit ve perlit tanelerinin ekil 5-f ve 6-fye gre bir miktar byd grlmektedir. Bu mikroskobik 
Gazi niv. Mh. Mim. Fak. Der. Cilt 21, No 3, 2006 


ekil 7. A3 numunesine ait mikroyap fotoraflar. a  b) Kaynak blgesi,  c  d) ri taneli blge, e  f) nce taneli blge. (Microstructural pictures of sample A3. ab) Welding zone, c-d) Coarsen zone, e-f) Fine grained zone). 

