Search

WOS: 000454468100058, Science Citation Index Expanded, The present study deals with laser beam welding (LBW) and friction stir welding (FSW) applied to high-strength aluminum alloys used in aircraft industry and displays their advantages compared with the riveting technique regarding structural integrity, weight and material savings. First of all, it is shown with respect to different applications and strength levels which high-strength aluminum alloys represent the state-of-the-art and which aluminum alloys are proposed as substitutes in the future. Furthermore, the respective joining process principles are described and demonstrated on different joint configurations, whereby mechanical and microstructural properties of laser beam- and friction-stir-welded joints are discussed and compared. The current study clearly demonstrates that these two joining techniques are not competing but complementary joining techniques in the aircraft industry. FSW, as a solid-state joining process, has the advantage that the joining is conducted at temperatures below the melting point of the materials to be joined. Therefore, improved mechanical performance of joints is expected compared to that of fusion joining processes such as LBW. Furthermore, better mechanical properties can be obtained when heat input during joining is reduced by employing stationary shoulder FSW and/or external cooling. On the other hand, LBW offers several advantages such as low distortion, high strength of the joint, and high welding speeds due to its low localized-energy input. Thus, LBW - as a high-speed and easily controllable process - allows the welding of optimized complex geometrical forms in terms of mechanical stiffness, strength, production velocity, and visual quality. Both joining processes have advantages and disadvantages, depending on joint geometries and materials. They both have the potential to reduce the total weight of the structure. The FSW process (particularly lower heat input stationary shoulder FSW process) is more advantageous in producing long-distance straight-line butt joints or overlapped joints of aircraft structures, whereas the high-speed and easily controllable LBW process allows the joining of complex geometrical forms due to its high flexibility, particularly in the new generation high strength Al-alloys (such as AA2198), the strengthening phases of which are more heat resistant.

Bu çalışmada, dört farklı kalınlıktaki AA6061-T6 levhaların sürtünme karıştırma kaynağı ile hatasız birleştirilebilmesi için kullanılması gereken kaynak parametreleri belirlenmeye çalışılmıştır. Bu amaçla, her bir levha kalınlığı için bir olmak üzere, dört farklı karıştırıcı takım temin edilmiş ve bu uçlar kullanılarak her bir levha kalınlığı için uygun kaynak parametreleri tayin edilmiştir. Elde edilen kaynaklı bağlantıların makro ve mikro boyutta içyapısı incelenmiş, çekme deneyi ve sertlik ölçümleri ile mekanik özellikleri belirlenmiştir. Bu çalışma, farklı kalınlıklardaki AA6061-T6 alaşımı levhaların uygun karıştırıcı takımlar ve kaynak parametreleri ile başarılı bir şekilde birleştirilebileceğini ortaya koymuştur., In this study, it was aimed to determine the weld parameters required in order to successfully join AA6061-T6 plates with four different thicknesses by FSW. For this purpose, four different stirring tools (one tool for each plate thickness) have been obtained and used to determine suitable weld parameters for each plate thickness. The microstructures of the joints obtained were investigated in both macro- and micro-scale, and their mechanical properties were determined by conducting microhardness measurements and tensile testing. The current study clearly indicated that AA6061-T6 plates with different thicknesses can be successfully FS welded provided that suitable stirring tools and weld parameters are used.

Çelik sektörünün hızla geliştiği günümüz şartlarında artan rekabet ortamı ve ürün çeşitliliği üreticileri maliyet düşürücü çalışmalara yöneltmiştir. Özellikle son yıllarda oldukça fazla talep gören yüksek dayanımlı çeliklerin üretiminde maliyeti azaltıcı unsur olarak mikro alaşım elementlerinin kullanımına başvurulmaktadır. Mikro alaşım elementlerinin ilave edilmesiyle elde edilen sade karbonlu çeliklerden daha yüksek mukavemete sahip çeliklere mikroalaşımlı çelikler denilmektedir. Bu çalışmada Nb elementinin ilave edilmesiyle (mikro alaşımlama ile) sıcak haddelenmiş bir çeliğin içyapısındaki, dolayısıyla mekanik özelliklerindeki değişim incelenmiştir. Nb elementinin tane içerisinde çökerek hem tane yapısını incelttiği (tane rafinasyonu sağladığı) hem de kuvvetli karbür yapıcı özelliğiyle sertliği arttırdığı gözlemlenmiştir. Çeliğe düşük oranda Nb ilavesi yapılarak akma ve çekme mukavemet değerleri önemli oranda arttırılmıştır. Ayrıca, çeliğin süneklik ve tokluğunda da artış elde edilmiştir., The increasing competitive environment and product diversity in today's conditions in which the steel industry is rapidly developing have led manufacturers to reduce costs. Especially in the last years, the use of micro-alloy elements has been one of the costreducing measure in the production of high-strength steels which are highly demanded. Steels with higher strength values which are produced by adding micro-alloy elements to plain-carbon steels are called micro-alloyed steels. In this study, the influence of the addition of Nb (by micro-alloying) on the microstructure, and thus mechanical properties of a hot rolled steel was investigated. It has been observed that the addition of Nb led to grain refinement by segregating within the grains as well as increasing the hardness due to its carbide forming capability. By adding small amount of Nb to the steel, the yield and tensile strengths were increased significantly. In addition, the ductility and toughness values of the steel were also improved.

WOS: 000456282500006, Although friction stir welding (FSW) has widely been applied to aluminum alloys in several industries over the past three decades, it is not yet used in industry for joining of steels. The aim of this study is to characterize the microstructures and mechanical properties of FSWed dissimilar low carbon steels joint. The results indicated that the weld region is comprised of complex microstructures such as Widmanstatten ferrite, ferrite with or without carbide aggregates and grain boundary ferrite. The maximum hardness in the stir zone reached up to about 347 HV due to the solid state transformations and grain refinement. The welded plates displayed an ultimate tensile strength of about 389 MPa, which lies between the ultimate tensile strength of St37 and St52 steels, 373 and 526 MPa, respectively. Moreover, the yield strength of the dissimilar joint was found to be about 272 MPa, which is also between those of the base plates joined.

WOS: 000435426100004, The present study focuses on the applicability of friction stir welding to pure Pb plates. The joint performances are evaluated by optical microscopy, microhardness measurements, notch impact tests and three point bending tests. The effects of the tool rotational speed (1500, 2000 and 2500 rev/min) and welding speed (72, 100 and 125 mm/min) on the joint performance are determined. The results indicate that the welded joints exhibit similar or higher mechanical properties than those of the base material. Optimal joint performance was achieved with a rotational speed of 1500 rev/min and welding speed of 100 mm/min.

WOS: 000451968400003, In this study, the weldability of lower strength St 37 grade steel plate with a higher strength steel plate (i. e., St 44) using the friction stir welding technique has been studied. St 37 grade steel sheets are widely used in various industries. However, the joining of St 37 steel plates with higher strength grades such as St 44 grade steel is usually required when the strength of St 37 grade is not sufficient. Therefore, microstructural and mechanical properties of friction stir welded St 37-St 44 butt joints were investigated by conducting optical microscopy, microhardness measurements, and tensile testing. A fine-grained recrystallized microstructure was observed in the weld regions of the joints produced. The highest tensile strength, i. e. 385 MPa, was exhibited by the joint produced at 630 rev x min(-1).

ÖZET DİFÜZYON KAYNAKLI TİA1-Tİ6A14V ALAŞIMLARININ İÇYAPI VE MEKANİK KARAKTERİZASYONU Ti-alaşımları, özellikle TiAl alaşımı, düşük yoğunlukları sayesinde sübap üretiminde cazip hale gelmiştir. Ancak, tamamen yoğunluğu oldukça düşük TiAl alaşımından sübap üretimi gerçekleştirilememektedir. Hassas döküm ile yapılan sübap üretiminde yaygın olarak eksik döküm gibi hatalar ortaya çıkmaktadır. Talaşlı imalat gibi diğer şekil verme prosesleri ile bu malzemeden üretim de aşırı sertlik ve kırılganlık nedeniyle ekonomik olarak yapılamamaktadır. Günümüzde sübap üretiminde, kafa ve sap kısımlarının değişik malzemeden veya farklı üretim yöntemleri ile üretimi ve klasik sürtünme kaynağı ile birleştirilmeleri yaygın olarak kullanılan bir üretim şeklidir. Dolayısıyla, sübap kafa kısmının hassas döküm yöntemi ile hafif TiAl alaşımından üretimi ve ticari Ti-alaşımmdan imal edilmiş sap kısmı ile kaynak konstrüksiyonu alternatif bir imalat yöntemidir. Bu çalışmada, TiAl ve Tİ6A14V alaşımlarının difüzyon kaynağı ile kaynak edilebilirliği araştırılmıştır. Bu iki alaşım değişik kaynak parametreleri kombinasyonları kullanılarak kaynak edilmiştir. Değişik parametreler ile elde edilmiş farklı malzeme kaynaklarının kaynak bölgesinde oluşan içyapı incelenmiş ve herhangi bir kaynak hatası olup olmadığı tespit edilmiştir. Ayrıca, bu birleştirmelerin mekanik özellikleri kesme testi yapılarak belirlenmiş ve optimum kaynak parametreleri tespit edilmeye çalışılmıştır. 2003, 65 sayfa Anahtar Kelimeler: Difüzyon kaynağı, farklı malzeme kaynağı, metallerarası bileşik, TiAl alaşımı, Tİ64 alaşımı, mekanik özellik, yüksek sıcaklık, kaynak performansı. II ABSTRACT M ICROSTRUCTURAL AND MECHANICAL CHARACTERIZATION OF DIFFUSION BONDED TİA1-Tİ6A14V ALLOYS Ti-alloys, particularly y-TiAl alloy, are becoming very attractive for the use in the production of exhaust valves, owing to their low density. However, exhaust valves cannot be cast totally from TiAl alloys. Casting defects cannot be overcome in investment casting of these parts. Other manufacturing technologies, such as machining, cannot be economically employed in these very hard and brittle materials. Conventional manufacturing of car engine exhaust valves involve production cap section and stem section from different steels and subsequent joining of these two parts, i.e. friction welding. Thus, joining of investment cast TiAl cap section to stem section made of conventional Ti-alloys presents an alternative production route. In this study, the diffusion bondability of TiAl and Tİ6A14V alloys was studied. These two different materials were joined by using different bonding parameters. Metallography was conducted to observe the presence of any weld defect in the bond area of dissimilar joints. Furthermore, the mechanical behaviour of the bonds was determined by shear testing to find out the optimum bonding parameters. 2003, 65 pages Keywords: Diffusion bonding, dissimilar joint, intermetallics, TiAl alloy, Tİ64 alloy, mechanical properties, high temperature, joint performance. 65

ÖZET DİFÜZYON KAYNAKLI TiAl-TiAl ALAŞIMLARININ İÇYAPI VE MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ TiAl alaşımları, düşük yoğunluk ve üstün yüksek sıcaklık özellikleri dolayısıyla gaz türbinlerinin, sıcaklığı 500-600 °C olan bölgelerinde kullanılan ticari Ti-alaşımlannın yerini almaya adaydır. Söz konusu alanda yapılan araştırmalar, bu alaşımların ergitme kaynak yöntemleri ile birleştirmelerinde problemler olduğunu ortaya koymuştur. Bu alaşımların endüstride yaygın kullanımınm, başarılı şekilde kaynak edilebilecekleri yöntemlerin geliştirilmesine bağlı olduğu açıktır. Bu çalışmada, yeni geliştirilen karbon içerikli dubleks iç yapıdaki TiAl alaşımının difüzyon kaynağı ile birleştirilebilirliği araştırılmıştır. Yapılan araştırmada kullanılan kaynak parametreleri ticari difüzyon kaynağı cihazların kapasite değerleri dikkate alınarak belirlenmiş olup, bu şekilde sonuçların endüstriyel uygulamaya yönelik olması amaçlanmıştır. Değişik kaynak parametreleri ile elde edilmiş birleştirmelerde, kaynak bölgesinde oluşan içyapı, optik ve elektron mikroskopları kullanılarak incelenmiş ve herhangi bir kaynak hatası olup olmadığı araştırılmıştır. Buna ilaveten, söz konusu kaynakların mekanik davranışları kesme testi yapılarak tespit edilmiş ve optimum kaynak parametreleri belirlenmiştir. Ayrıca kaynak sonrası, kaynaklar ısıl işleme tabi tutulmuş ve bu şekilde ısıl işlemin kaynak kalitesine etkisi de tespit edilmeye çalışılmıştır. Son olarak; yapılan araştırmaların ışığında, yeni jenerasyon karbon-içerikli TiAl alaşrmlanmn difüzyon kaynak yöntemi ile kaynak edilebilirlikleri ve ısıl işlemin kaynak kalitesine etkisi ortaya koyulmuştur. 2003, 61 sayfa Anahtar Kelimeler: Difüzyon kaynağı, metallerarası bileşik, TiAl alaşımı, ısıl işlem, mekanik özellik, yüksek sıcaklık, kaynak performansı. II ABSTRACT INVESTIGATION INTO MICROSTRUCTURE AND MECHANICAL PROPERTIES OF DIFFUSION BONDED TiAl- TiAl ALLOYS TiAl alloys are potential candidates for replacing conventional Ti-alloys in gas turbine applications in the relatively lower temperature sections, owing to their low density and excellent high temperature properties. The research conducted on fusion welding of TiAl alloys has shown that such joining applications suffer from several problems. It is clear that, the widespread use of these alloys in industrial applications will only be possible by the development of suitable joining techniques. In this work, diffusion bondability of a recently developed carbon-containing TiAl alloy with a duplex microstructure was studied.The welding parameters used in this work are chosen with respect to the commercial welding equipment capacities in order to provide applicable sound welding parameters for practical use in industry. Microstructural investigations in the joint area of the bonds were conducted using electron and optic microscopes to observe the presence of any weld defect. Additionally, the mechanical performance of the bonds was evaluated by shear testing and thus the optimum bonding parameters were determined. Furthermore, the effect of post-bond heat treatment on the mechanical properties and bond quality was investigated. Finally, the results of the study on diffusion bondability of TiAl alloys and the effect of post-bond heat treatment on the weld performance are presented. 2003, 61 pages Keywords: Diffusion bonding, intermetallic, TiAl alloy, heat treatment, mechanical properties, high temperature, joint performance. 61