Joining of Soda Lime Silicate Glass Tube to Copper Inset by O2 /Propane Flame Work in Air Ambient

Yıl 2017, Cilt: 7 Sayı: 2, 590 - 594, 01.06.2017

Mustafa Burak Telli

Öz

Parabolik güneş enerji sistemlerinin ısıl veriminin artırılmasında cam – metal birleştirmeler önemlidir. Bu çalışmada soda kireç silikat cam tüp – bakır bilezik birleştirilmeleri O2/propan alev işlemeyle hava ortamında gerçekleştirilmiştir. Birleştirilen cam tüpte her han gibi bir makro çatlak gözlenmemiştir. Işık mikroskop incelemelerinde bakırın hava ortamında alevle işleme sırasında oksitlendiği sonrasında soda kireç silikat cam tüp – bakır birleşme yüzeyinde oksitlenmiş bakırla cam arasında gerçekleşen kimyasal reaksiyon sonucunda gaz kabarcık oluşumlarına neden olduğu gözlemlenmiştir. Işık ve taramalı elektron mikroskop incelemeleri kullanılan numune boyutlarında soda kireç silikat cam tüp – bakır birleşmesinin camda her han gibi bir mikro çatlak oluşturmadan gerçekleştirildiğini göstermiştir. Cam tüp - bakır bilezik alev işlemeyle birleştirilmesi sonrası oda sıcaklığına soğuma sırasında oluşan kalıntı gerilmeler ve gerinmeler ANSYS 14 çoklu fizik yazılımı kullanılarak sonlu elamanlar metoduyla modellenmiştir. Modelleme sonuçları camın çok yüksek kalıntı gerilme ve gerinmelerine maruz kalmadığını ve deneysel makro ve mikro çatlak oluşmaması gözlemlemelerle örtüştüğü göstermiştir. Model analizlerine göre kullanılan numune boyutlarında birleştirilen soda kireç silikat cam tüp üzerinde en yüksek 50 MPa seviyelerinde maksimum ve en düşük -90 MPa seviyelerinde minimum asal gerilmeler oluşmuştur. Bakır bilezikteyse en yüksek 50 MPa seviyelerinde maksimum ve en düşük -10 MPa seviyelerinde minimum asal gerilmeler oluşmuştur. Kalıntı gerilmelerin etkisi nedeniyle akma dayanımı düşük olan bakır bileziğin birleştirme bölgesine yakın kısmında 0.008 seviyelerinde eşdeğer plastik deformasyon oluşmuştur.

Anahtar Kelimeler

Soda kireç silikat cam, bakır, alev işlemeyle birleştirme, kalıntı gerilme ve gerinme, sonlu elamanlar yöntemi, ANSYS 14 çoklu fizik modelleme

Soda Kireç Silikat Cam Tüp – Bakır Bilezik Birleştirmelerinin O2/Propan Alev İşlemeyle Hava Ortamında Gerçekleştirilmesi

Öz

Parabolik güneş enerji sistemlerinin ısıl veriminin artırılmasında cam – metal birleştirmeler önemlidir. Bu çalışmada soda kireç silikat cam tüp – bakır bilezik birleştirilmeleri O2/propan alev işlemeyle hava ortamında gerçekleştirilmiştir. Birleştirilen cam tüpte her han gibi bir makro çatlak gözlenmemiştir. Işık mikroskop incelemelerinde bakırın hava ortamında alevle işleme sırasında oksitlendiği sonrasında soda kireç silikat cam tüp – bakır birleşme yüzeyinde oksitlenmiş bakırla cam arasında gerçekleşen kimyasal reaksiyon sonucunda gaz kabarcık oluşumlarına neden olduğu gözlemlenmiştir. Işık ve taramalı elektron mikroskop incelemeleri kullanılan numune boyutlarında soda kireç silikat cam tüp – bakır birleşmesinin camda her han gibi bir mikro çatlak oluşturmadan gerçekleştirildiğini göstermiştir. Cam tüp - bakır bilezik alev işlemeyle birleştirilmesi sonrası oda sıcaklığına soğuma sırasında oluşan kalıntı gerilmeler ve gerinmeler ANSYS 14 çoklu fizik yazılımı kullanılarak sonlu elamanlar metoduyla modellenmiştir. Modelleme sonuçları camın çok yüksek kalıntı gerilme ve gerinmelerine maruz kalmadığını ve deneysel makro ve mikro çatlak oluşmaması gözlemlemelerle örtüştüğü göstermiştir. Model analizlerine göre kullanılan numune boyutlarında birleştirilen soda kireç silikat cam tüp üzerinde en yüksek 50 MPa seviyelerinde maksimum ve en düşük -90 MPa seviyelerinde minimum asal gerilmeler oluşmuştur. Bakır bilezikteyse en yüksek 50 MPa seviyelerinde maksimum ve en düşük -10 MPa seviyelerinde minimum asal gerilmeler oluşmuştur. Kalıntı gerilmelerin etkisi nedeniyle akma dayanımı düşük olan bakır bileziğin birleştirme bölgesine yakın kısmında 0.008 seviyelerinde eşdeğer plastik deformasyon oluşmuştur

Anahtar Kelimeler

Alev işlemeyle birleştirme, ANSYS 14 çoklu fizik modelleme, Bakır, Kalıntı gerilme ve gerinme, Soda kireç silikat cam, Sonlu elamanlar yöntemi

Kaynakça

• Bai, T., Guan, KS. 2013. Evaluation of stress corrosion cracking susceptibility of nanocrystallized stainless steel 304L welded joint by small punch test. Mater Design., 52:849-860.
• Chanmuang, C., Naksata, M., Chairuangsri, T., Jain, H., Lyman, CE. 2008. Microscopy and strength of borosilicate glass-to-Kovar alloy joints. Mat Sci Eng A-Struct., 474:218- 224.
• Davis, JR. 2001. ASM Specialty Handbook: Copper and Copper Alloys, ASM International, Inc. Geauga County, Ohio, USA, 154 pp.
• Lei, DQ., Wang, ZF., Li, J. 2010. The analysis of residual stress in glass-to-metal seals for solar receiver tube. Mater Design., 31:1813-1820.
• Lei, DQ., Wang, ZF., Li, J., Li, JB., Wang, ZJ. 2012. Experimental study of glass to metal seals for parabolic trough receivers. Renew Energ., 48:85-91.
• Laurent, O., Mantisi, B., Micoulaut, M. 2014. Structure and Topology of Soda-Lime Silicate Glasses: Implications for Window Glass. J Phys Chem B., 118:12750-12762.
• Wallinder, IO., Bertling, S., Kleja, DB., Leygraf, C. 2005. Corrosion-induced release and environmental interaction of chromium, nickel and iron from stainless steel. Water Air Soil Pol., 170:17-35.