Farklı lazer kaynak parametrelerinin ileri nesil dual fazlı bir çeliğin mikroyapısal ve mekanik özellikleri üzerindeki etkileri

Öz

Lazer kaynak prosesinde uygulanan parametrelerin kaynaklanmış yassı çelik ürün performansı üzerindeki etkilerinin belirlenmesi önemlidir. Bu çalışmada, ağırlıklı olarak otomotiv sektörü tarafından kullanılan ve ülkemizde talebi ithalat ile karşılanmakta olan ileri nesil çift fazlı bir çelik kalitesine farklı lazer kaynak parametreleri uygulanmıştır. 3 kW’lık bir fiber lazer sistemi kullanılarak yassı çelik levhalar alın kaynak yöntemi ile birleştirilmiştir. Bu çelik kalitesi için uygun olabilecek kaynak parametre aralıklarının gözlemlenmesi amacıyla, farklı lazer kaynak parametrelerinin mikroyapı ve mekanik özellikler üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Çekme testleri, mikrosertlik ölçümleri ve metalografik çalışmalar gerçekleştirilerek kaynak bölgeleri, ısı tesiri altındaki bölgeler ve esas metal incelenmiştir. Lazer kaynak denemelerinin ikisinde tam kaynak nüfuziyetinin ve esas metalden yüksek akma ve çekme mukavemetinin sağlandığı levha çiftleri üretilebilmiştir. Diğer deneylerde, mikroyapısal inceleme bulguları mekanik performans sonuçlarını güçlü destekler biçimde, sert faz miktarı ve iç yapıda tane inceliğinin gevrek kırılma olgusunu tetiklediği görülmüştür. Sonuçlar lazer kaynak proses parametreleri ile ilişkilendirilmiş, optimum prosese yönelik parametre aralığı izlenmiştir. Bununla birlikte, lazer gücü ve lazer ilerleme hızının ve böylece toplam ısı girdisinin iyi kalite kaynak eldesi için optimize edilmesi gereken kritik parametreler olduğu doğrulanmıştır.

Anahtar Kelimeler

• Lazer kaynak
• çift fazlı çelikler
• mekanik özellikler
• mikroyapısal özellikler

Effects of different laser welding parameters on the microstructural and mechanical properties of an advanced dual phase steel grade

Öz

It is crucial to determine the effects of laser welding process parameters on welded flat steel product performance. In this study, different laser welding parameters were employed on an advanced dual phase steel grade, which is mainly used by automotive industry and of which the demand is covered by import in Turkey. Sheets of this steel grade were welded with butt-joint using a 3kW fiber laser welding system. To observe the suitable welding parameter ranges for this steel grade, effects of different laser welding parameters on microstructure and mechanical properties were investigated. Tensile tests, microhardness measurements and metallographic studies were conducted to examine the weld joint, heat affected zone and base metal. Two laser welding trials resulted in weldments with full weld penetration and higher yield strength and tensile strength values compared to base metal. In other trials, in strong correlation with mechanical performance findings, it is observed that amount of hard phases and fine grain structure trigger the brittle fracture. All results are correlated with laser welding process parameters and ranges towards optimum process parameters are observed. In addition to that, it is confirmed that laser power and welding speed and thus the total heat input are critical parameters which should be optimized to obtain good quality welding.

Anahtar Kelimeler

• Laser welding
• dual phase steels
• mechanical properties
• microstructural properties

Kaynakça

1. Grajcar A., Morawiec, M., Różański, M., Stano, S., “Twin-spot laser welding of advanced high-strength multiphase microstructure steel”, Optics & Laser Technology vol. 92, 52-61, 2017.
2. Fonstein, N., Dual-phase steels, Automotive Steels, 169–216, 2017.
3. Shome, M., Tumuluru M., “Welding and Joining of Advanced High Strength Steels (AHSS)”, Woodhead Publishing, 1-8, 2015.
4. Aydın, H., Tutar, M., Davut, K., Bayram, A., “Effect of welding current on microstructure and mechanical properties of 15% deformed TWIP steel joined with electrical resistance spot welding“, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 35:2, 803-817, 2021.
5. Tuncel, O., Aydın H., Çetin, Ş., “Nd:YAG Lazer Kaynağı ile Birleştirilen DP600 Çeliğinde Darbe Süresinin Mikroyapı ve Mekanik Özelliklerine Etkisi”, 9th International Automotive Technologies Congress, OTEKON 2018 Bildirileri, 1503-1511, 2018.
6. Farabia N., Chena D.L., Zhou, Y., “Microstructure and mechanical properties of laser welded dissimilar DP600/DP980 dual-phase steel joints”, Journal of Alloys and Compounds vol. 509, 982–989, 2011.
7. Turhan, B., “Araç Aydınlatma Ürünlerinde Geleneksel Plastik Parça Birleştirme Yöntemlerinin Lazer Kaynak Yöntemi ile Karşılaştırılması”, Yüksek Lisans Tezi, Uludağ Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Bursa, 2018.
8. Ertem, R.U., “Paslanmaz Çeliklerde Lazer Kaynak Parametre Değişimlerinin Dikiş Geometrisine Etkisinin İncelenmesi”, Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi, Sigma 31, 583-593, 2013.

9. Uzun, R. O., Keleş, Ö., “Lazerle Kaynak İşleminde Kaynak Parametrelerinin Kaynak Kalitesi Üzerindeki Etkilerinin İncelenmesi”, Gazi Üniversitesi Mimarlık ve Mühendislik Dergisi, 27(3), 509-517, 2012.
10. Çevik, B., Gülenç., B., “The effect of welding speed on mechanical and microstructural properties of 5754 Al (AlMg3) alloy joined by laser welding”, Materials Research Express 5(8), 2018.
11. Oyyaravelu, R., Kuppan, P., Arivazhagan, N., “Metallurgical and mechanical properties of laser welded high strength low alloy steel”, Journal of Advanced Research, Volume 7, Issue 3, 463-472, 2016.