Investigation of Mechanical Properties of S235JR And S355JR Steels Joined with MAG Welding Technique

Yıl 2025, Cilt: 15 Sayı: 1, 165 - 174, 22.04.2025

Halil Gültoplayan , Mehmet Serkan Yıldırım , Yakup Kaya

Öz

In the study, S235JR and S355JR structural steels used in the manufacture of power transformers and boilers were joined by Metal Active Gas (MAG) welding. Microhardness, notch impact and bend tests were carried out on the resulting welds. In the microhardness measurements, the highest hardness value (245±5 HV) of all the joints made was measured in the weld metal of the S355-S355 material pair joined using welding current value number 3. The microhardness measurements showed that although there was not much difference in the joints where the highest welding current was used, there was a slight increase in hardness values compared to other currents. In addition, the highest hardness values in all joints were measured in the weld metals, followed by the heat affected zone (HAZ) and the base materials. As a result of the notch impact tests, the highest impact toughness of all joints was measured as (81 J) in the weld metal and (103 J) in the HAZ of the sample joined using welding current value number 1 from the S235-S235 welded material pairs. The notch impact test results showed that the impact toughness values of the HAZs were higher than those of the weld metals. In addition, because of the experimental studies, it was found that as the hardness values increased, the impact toughness values decreased. Finally, because of the bending tests, it was found that there were no defects in any of the welded specimens.

Anahtar Kelimeler

s235jr , s355jr , MAG welding

MAG Kaynak Tekniği ile Birleştirilen S235JR ve S355JR Çeliklerin Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi

Öz

Yapılan çalışmada, güç trafoları kazan imalatında kullanılmakta olan S235JR ve S355JR yapı çelikleri metal aktif gaz (MAG) kaynak tekniği kullanılarak birleştirilmiştir. Elde edilen kaynaklı birleştirmelere, mikrosertlik, çentik darbe ve eğme incelemeleri yapılmıştır. Yapılan mikrosertlik ölçümlerinde, yapılan tüm birleştirmeler içinde en yüksek sertlik değeri (245±5 HV), 3 numaralı kaynak akım değeri kullanılarak birleştirilen S355-S355 malzeme çiftinin kaynak metalinde ölçülmüştür. Ayrıca mikrosertlik ölçümlerinde en yüksek kaynak akımının kullanıldığı birleştirmelerde çok fazla fark olmasa da diğer akımlara göre sertlik değerlerinde bir miktar artış olduğu belirlenmiştir. Tüm birleştirmelerde en yüksek sertlik değerleri kaynak metallerinde ölçülmüş onu sırasıyla ısı tesiri altında kalan bölgeler (ITAB) ve ana malzemeler takip etmiştir. Yapılan çentik darbe testleri sonucunda, tüm birleştirmeler içinde en yüksek darbe tokluğu S235-S235 kaynaklı malzeme çiftlerinden, 1 numaralı kaynak akım değeri kullanılarak birleştirilen numunenin kaynak metalinde (81 J) ve ITAB’de (103 J) olarak ölçülmüştür. Çentik darbe test sonuçları ITAB’ların darbe tokluk değerlerinin kaynak metallerine göre daha yüksek olduğunu göstermiştir. Ayrıca deneysel çalışmalar sonucunda sertlik değerlerindeki artışların darbe tokluğu değerlerinde azalma meydana getirdiği tespit edilmiştir. Son olarak yapılan eğme testleri sonucunda kaynaklı numunelerin tamamında herhangi bir hata oluşmadığı belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

MAG kaynağı , S235JR , S355JR

Kaynakça

• Akay, A., Kaya, Y., Kahraman N. 2013. Farklı özellikteki malzemelerin tozaltı ark kaynak yöntemi ile birleştirilmesi ve birleştirmelerin tahribatlı ve tahribatsız muayenesi. SAÜ. Fen Bil. Der., 17(1):85-96.
• Aksöz, S., Ada, H., Fındık, T., Çetinkaya, C., Bostan, B., Candan İ. 2017. API 5L X65 çeliklerinin elektrik ark kaynak yöntemi ile birleştirilmesinde, kaynak işleminin mikroyapı ve mekanik özelliklere etkisinin incelenmesi. El-Cezerî Fen ve Mühendislik Dergisi, 4(1):72-81. DOI: 10.31202/ecjse.289639
• Altınkök, N. 2017. MAG-TIG- tozaltı kaynak bağlantısının sonlu elemanlar yöntemi ile termal analizi. Karaelmas Fen ve Mühendislik Dergisi, 7(2):536-544. orcid.org/0000-0002-3919-7985
• Apay, S. 2020. Optimization of welding parameters in MAG lap welding of DD13 sheet metal with Taguchi method and FEM analysis. İmalat Teknolojileri ve Uygulamaları, 3(3):20-30. DOI: 10.52795/mateca.1190277
• Canlı, A., Yıldırım, MS., Kaya, Y. 2019a. Tozaltı ark kaynak yöntemiyle S355J2-P460 basınçlı kap çeliklerinin birleştirilebilirliğinin araştırılması. II. Uluslararası Türk Dünyası Mühendislik ve Fenbilimleri Kongresi, s. 809, Türkiye.
• Canlı, A., İmdat, K., Yıldırım, MS., Kaya, Y. 2019b. Basınçlı kap çeliklerinin tozaltı ark kaynak yöntemiyle birleştirilebilirliğinin incelenmesi. III. Uluslararası Avrasya Multidisipliner Çalışmalar Kongresi, s. 412, Türkiye.
• Çetinkaya, C. 1999. Düşük karbonlu çeliklerin tozaltı ark kaynak yöntemi ile kaynak edilebilirliği ve mekanik özelliklerinin incelenmesi. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 12(2):279-293.
• Elmas, M., Koçar O., Anaç, N. 2024. Study of the microstructure and mechanical property relationships of gas metal arc welded dissimilar protection 600T, DP450 and S275JR steel joints. Crystals, 14:477. DOI: 10.3390/cryst14050477
• İrsel, G. 2022. Study of the microstructure and mechanical property relationships of shielded metal arc and TIG welded S235JR steel joints. Materials Science & Engineering A, 830:142230. DOI: 10.1016/j.msea.2021.142320.
• Kargın, Y. 2022. S460MC ince taneli yapı çeliklerinin mag kaynak yöntemi ile birleştirilmesinde akım ve koruyucu gaz karışımının mikro yapı ve mekanik özelliklere etkisinin incelenmesi. Yüksek Lisans Tezi, İskenderun Teknik Üniversitesi, 74s.
• Kaya, Y. 2018. S235JR ile S355JR yapı çeliklerinin özlü tel elektrotla mag kaynak yöntemiyle birleştirilebilirliğinin araştırılması. Politeknik Dergisi, 21(3):597-602.
• Kaya, Y., Canlı, A. 2018. Tozaltı ark kaynak yöntemiyle birleştirilen basınçlı kap çeliklerinin mikroyapı ve mekanik özelliklerinin incelenmesi. IV. International Symposium on Multidisciplinary Studies (ISMS), s. 67, Fransa.
• Kaya, Y., Kahraman, N., Durgutlu, A., Gülenç, B. 2012. Ferritik paslanmaz çelik ile düşük karbonlu çelik malzemelerin farklı kaynak yöntemleriyle birleştirilebilirliğinin araştırılması. International Iron & Steel Symposium, s. 779, Türkiye.
• Konat, Ł., Bıałobrzeska, B. 2022. Effect of welding technique and thermal treatment parameters on abrasive wear of steel S355. Tribologia, 3:25-38. DOI: 10.5604/01.3001.0016.1021
• Krella , KA., Zakrzewska, ED., Marchewicz, A. 2020. The resistance of S235JR steel to cavitation erosion. Wear, 452–453. DOI: 10.1016/j. wear.2020.203295
• Lazić, V., Arsić, D., Ilić, I., Aleksandrović, S., Nikolić R., Djordjević, M., Hadzima, B. 2018. Qualification of the welding technology of the structural steel S355J2G3. 9th International Symp. on Steel Bridges. Doi:10.1088/1757-899X/419/1/012019
• Milosevic, N., Sedmak, A., Jovicic R. 2018. Analysis of strain distribution in overmatching V groove weld using digital image correlation. Procedia Structural Integrity, 13:1600-1604. DOI: 10.1016/j.prostr.2018.12.337
• Pamuk, Ö., Durgutlu, A. 2018. Patlama kaynağı yöntemi ile birleştirilen östenitik paslanmaz çelik (AISI 316 L) – S235JR kompozit malzemelerde patlayıcı oranının mikroyapı ve yorulma özelliklerine etkisi. Politeknik Dergisi, 21(3):527-534.
• Uzun, Y. 2014. Konvansiyonel ve sinerjik kaynak makinaları ile masif ve özlü tel ile kaynak edilmiş St 37 çeliğin kaynak dikişlerinin incelenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Atatürk Üniversitesi, 86 s.
• Uzun, M., Gökkaya, H., Metlioğlu, MR. 2014. St37 çelik levhanın türbinli kumlama tezgâhında kumlanması esnasında işleme parametrelerinin yüzey pürüzlülüğüne etkisinin deneysel olarak incelenmesi. Karaelmas Fen ve Mühendislik Dergisi,4(1):58-62.
• Yıldırım, MS., Kaya, Y., 2019. Yapı çeliklerinin MAG kaynağı ile birleştirilmesinde kaynak akımının etkisi. III. Uluslararası Avrasya Multidisipliner Çalışmalar Kongresi, s. 406, Türkiye.
• Wahab, M. 2014. Manual Metal Arc Welding and Gas Metal Arc Welding. Comprehensive Materials Processing, 13(6):49-76. DOI: 10.1016/B978-0-08-096532-1.00610-5
• Wang, B., Hu Jack, S., Sun, L. 2020. Intelligent welding system technologies: State-of-the-art review and perspectives. Journal of Manufacturing Systems, 56:373–39. DOI: 10.1016/j.jmsy.2020.06.020
• Xiangming, W., Erfu, G. 2020. Numerical analysis and verification of residual stress in T joint of S355 steel. Frattura ed Integrità Strutturale, 52: 25-32. Doı: 10.3221/IGF-ESIS.52.03