Investigation of friction stir welding of stainless steel

Sürtünme Karıştırma Kaynak Yöntemi günümüzden yaklaşık 15 yıl önce İngiliz Kaynak Enstitüsü'nde geliştirilen ve halen üzerinde oldukça fazla araştırma yapılan bir katı faz kaynak yöntemidir. Kaynak katı faz yani ergime sıcaklığının altında yapıldığından düşük çarpılma ve yüksek mekanik özellikler elde edilir. Çeşitli yurt içi ve yurt dışı çalışmalarda alüminyum alaşımları, magnezyum alaşımları, çinko alaşımları, bakır alaşımları, titanyum alaşımları ve çelikler üzerine başarılı birleştirmeler yapılmaktadır. Bu çalışmanın amacı özellikle gıda endüstrisinde yaygın olarak kullanılan 2,5 mm kalınlığında TS EN 1.4301 (AISI 304) paslanmaz çelik numunelerin ilerleme hızı hariç tüm değişken parametreler sabitlenerek ve 1000 min-1 devir sayısında değişken ilerleme hızlarında optimum birleştirme parametresinin bulunmasıdır. Deneysel çalışmaların ilk bölümünde karşılaşılan ilk problemler önlenmeye çalışılmış, parametreler kontrol altına alınmıştır. İkinci bölümde ise numunelerin kaynak yapılabilirliği incelenmiştir. Elde edilen kaynak dikişleri röntgen, çekme deneyi ve mikro sertlik ölçüm sonuçları, mikro içyapı görüntüleri incelenmiş ve yorumlanmıştır. Bu çalışma toplam sekiz bölümden oluşmaktadır. Birinci Bölüm'de konuya giriş kaynaklı imalatın avantaj ve dezavantajları açıklanmıştır. İkinci Bölümde paslanmaz çelik ve türleri açıklanmıştır. Üçüncü bölümde paslanmaz çeliklere uygulanan diğer kaynak yöntemleri, kaynak esnasında ortaya çıkması muhtemel hasarlar üzerinde durulmuştur. Dördüncü bölümde ise sürtünme karıştırma kaynağı, tarihçesi, kaynak parametreleri ve etkileri, yöntemin uygulanma alanlarına örnekler verilerek, yöntemin avantaj ve dezavantajları açıklanmıştır. Bu bölümde ayrıca sürtünme karıştırma kaynağı üzerine yapılan bazı çalışmalar sonuçları ile birlikte derlenmiştir. Materyal ve Metodun anlatıldığı beşinci bölümde deney düzeneği, deney numunesi ve özellikleri, karıştırıcı uç ve bağlama aparatı açıklanmıştır. Altıncı bölümde deney parametrelerinin belirlenmesi ve yapılan deneyler verilmiştir. Yedinci bölümde ise elde edilen kaynak dikişlerinin çekme deneyi, sertlik ölçme deneyi, metalografik inceleme sonuçları ile röntgen sonuçları verilmiştir. Son bölüm olan Sekizinci bölümde ise sonuç ve öneriler, paslanmaz çeliklerin bu yöntemle kaynak edilebilmesinin geleceği yönünde öneriler ışığında ortaya konmuştur.Friction stir welding is a solid state welding process which has been invented in the last 15 years and its improvement is still going on together developed technology. The excellent mechanical properties and low distorsion are attributed to the low heat input and under of melting point. In the experiments in Europe and U.S., aluminium alloys, magnesium alloys, zinc, titanium alloys and steels have also been friction stir welded. The aim of this Project is to obtain the optimum joining parameter of TS EN 1.4301 (AISI 304) stainless steel sheets of 2,5 mm width, with 1000 rpm welding rotating speed by keeping all varying parameters. In the first part of experimental studies, it had been worked to prevent the primary problems which have been faced off and the parameters have been taken under control. In the second part of the experiments, successful joinings have been reported. Welding joint that have been obtained, roentgen, tensile test, micro hardness measurement results and inner structure imaging have been investigated and commented on. In the first chapter, the welding process has been briefly given. In the second chapter, general information on the stainless steel and properties has been shown. In the third chapter all welding methods using on stainless steels has been reviewed. In the fourth chapter, Friction Stir Welding method has been explained. In this chapter also advantages and disadvantages, variable parameters and industry applications of FSW method has been explained. Beside this topics the FSW of high temperature materials has been shown. In the fifth chapter, the experimental setup has been given and the welding condition briefly given. In the sixth chapter FSW ability of the material has been given. In the seventh chapter, mechanical,inner structure properties has been investigated. In the last chapter, the experimental results has been generally, evaluated and some suggestions for the future studies have been made