Mechanical and Metallurgical Properties of Laser Lap Welded Steel-Aluminum Dissimilar Metal Pair

Otomotiv sektöründe karma malzemelerin lazer kaynaklı birleştirilmelerine olan ilgi her geçen gün artmaktadır. Bu sebeple, farklı özellikteki malzemelerin birlikte kullanıldığı kaynak bağlantılarında ortaya çıkan sorunların çözümü ile ilgili araştırmalar halen devam etmektedir. Bu çalışmada, otomobil karoserinde yaygın olarak kullanılan 1.2 mm kalınlığında düşük karbonlu çelik (DC04) ile 2 mm kalınlığında aluminyum alaşımı (6061-T6) sac levhaların lazer bindirme kaynak bağlantıları araştırılmıştır. Lazer bindirme kaynak bağlantılarının mekanik ve metalürjik özellikleri incelenmiştir. Kaynak bölgesinin makro ve mikro yapıları optik mikroskop ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile görüntülenmiştir. Ayrıca kaynak bölgesinde ve intermetalik tabaka üzerinde sertlik ölçümleri yapılmıştır ve ölçüm yapılan noktalarda (EDX/EDS) ile element analizi yapılmıştır. Bu inceleme sonuçları kullanılarak kaynaklı birleştirme sonucunda oluşan intermetalik fazlar belirlenmeye çalışılmıştır. Elde edilen verilere göre, lazer gücüne bağlı olarak ısı girdisinin artması ile bindirme kaynaklı numunelerde nüfuziyet derinliğinin arttığı, çekme-makaslama kuvvetinin azalmasına bağlı olarak dayanımın düştüğü tespit edilmiştir. Farklı özellikteki malzemelerin birbirlerine kaynaklı bağlantılarında, kırılgan intermetalik bileşiklerin oluşumuna bağlı olarak ortaya çıkan sorunlar uygun işlem parametrelerinin seçimi ile kısmen de olsa giderilebilir.The interest in laser lap welding of hybrid materials is continually increasing in many sectors. Hence, the studies regarding the solution of problems that arise due to the use of different materials together in welded joints are still continuing. In this study, the laser lap welding of low carbon steel sheet metal (DC04; thickness: 1.2 mm) and aluminum alloy sheet metal (6061-T6; thickness: 2 mm) has been examined. The selected materials are widely used in automotive industry. Mechanical and metallurgical properties of laser lap welded joints were investigated. Macro and micro structures of the weld zone are visualized by optical microscopy and scanning electron microscopy (SEM). Additionally, the hardness values is measured on the weld region and the intermetallic layers. Elemental analysis is carried out on the points of the hardness measurement by SEM. The formed intermetallic phases are tried to determine by using the results of this examination of welded joints. According to the obtained data, it is determined that increasing of heat input increases the depth of penetration, and decreases the tensileshear force. Problems due to the formation of brittle intermetallic compounds in the welding joints of materials with different properties have been partially eliminated with the selection of proper process parameters