Determination of the mechanical properties and fatigue crack propagation of the laser welded new generation aluminum alloys
Lazer kaynaklı yeni nesil alüminyum alaşımlarının mekanik özelliklerinin ve yorulma mekanizmalarının belirlenmesi
- Tez No: 202718
- Danışmanlar: PROF. DR. SEÇİL ERİM
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Metalurji Mühendisliği, Mechanical Engineering, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2005
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Dokuz Eylül Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 147
Özet
Alüminyum alaşımları, yüksek mukavemet/ağırlık oranı sağlaması, kolay şekilalabilmesi ve yüksek termal ve elektrik iletkenliği gibi özelliklerinden dolayı uçakendüstrisi dahil birçok endüstriyel uygulamalarda yaygın bir kullanım alanı bulmaktadır.Yüksek kapasiteli lazer teknolojisindeki son gelişmeler, ticari hava taşıtlarında kaynaklıbağlantıların kullanılmasını olanaklı hale getirmiştir. Bundan dolayı lazer kaynağı,alüminyum alaşımlarından imal edilmiş olan hava taşıtları parçalarının yüksek hızda azmiktarda deformasyon ve yüksek kaliteli üretimi için uygun bir birleştirme yöntemiolarak kabul edilmektedir.Lazer kaynağı, alüminyum alaşımları için uygun bir birleştirme yöntemi olaraktanınmasına rağmen, uygun kaynaklama parametreleri kullanılmaz ve doğru dolgumetali ilavesi yapılmazsa 6xxx serisi alüminyum alaşımları katılaşma kırılması eğilimigösterebilir ve bu tür kaynaklarda porozite büyük bir problem yaratabilir.Bu çalışmada CO2 lazer kaynağı ile kaynaklanmış yeni nesil alüminyum alaşımları(özellikle hava taşıtları için) mekanik özellikleri ve yorulma çatlak ilerlemeleri açısındandetaylı şekilde incelenmiştir. Tezin ilk kısmında yüksek kapasiteli lazer teknolojisi,yorulma, alüminyum alaşımları ve onların kaynaklı uygulamaları üzerine mevcutliteratür ve temel bilgiler özetlenmiştir. Bu bilgilere dayanarak, tezin ikinci kısmında,AlSi12 dolgu teli ile CO2 lazer kaynağı kullanılarak kaynaklanmış yeni nesil 6xxx serisialüminyum alaşımlarının oda sıcaklığı mekanik özelliklerinin tespitine yönelikgerçekleştirilen deney sonuçları tartışılmıştır. Makro ve mikro-çekme örnekleri,kaynaklanmış parçaların genel ve lokal mekanik özelliklerinin belirlenmesi içinkullanılmıştır. Kapsamlı sertlik ölçümleri yapılmıştır. Kaynak bölgesi detaylı olarakSEM (Taramalı Elektron Mikroskobu) ve optik mikroskop altında incelenmiştir.viDinamik yükleme altında çatlak ilerlemesi mekanizmalarını belirleyebilmek üzere çeşitligerilme oranlarında (0.1 £R£ 0.7) yorulma çatlak ilerlemesi testleri yapılmıştır. Lazerkaynağı yapılmış parçalarda yorulma çatlağı ilerlemesi üzerinde mikro yapısaldeğişimlerin ve mekanik değişimin etkileri araştırılmıştır. Stres oranı ve porozite boyutuarasındaki ilişkiye ilave olarak çatlak ilerlemesi üzerinde tane sınırı sıvılaşmasınınetkileri de incelenmiştir.Sonuç olarak mevcut araştırmaların ışığında, lazer kaynağının uygun kaynaklamaparametreleri ve alaşım kompozisyonu kullanıldığında, alüminyum alaşımlarındanüretilmiş düşük ağırlıktaki uçak parçalarının birleştirilmesi için uygun bir kaynakyöntemi olduğu görülmektedir.Anahtar sözcükler : Alüminyum Alaşımları, Yorulma, Lazer Kaynağı, FCP
Özet (Çeviri)
Aluminum alloys have become the materials of choice in many industrialapplications such as aircraft structures due to their many favorable properties like highstrength to weight ratio, ease of forming and high thermal and electrical conductivity.Recent advances in high powered laser beam technology have made it possible toconsider welded airframe primary structures in commercial aircrafts. Therefore, laserbeam welding is considered as a suitable joining process for high speed, low distortion,high quality fabrication of aircraft structures manufactured from aluminum alloys.Although the potential of laser beam welding as an appropriate joining method foraluminum alloys is recognized, 6xxx series aluminum alloys may exhibit a tendency tosolidification cracking, and porosity may be a major problem unless appropriate weldingparameters and filler metal addition are employed.In this study, CO2 laser beam welded new generation aluminum alloys, developedespecially for aircraft structures are examined in detail in terms of their mechanicalproperties and fatigue crack propagation. In the first part of the thesis, basic knowledgeand existing literature on high powered beam welding, fatigue, aluminum alloys andtheir welded applications are summarized. Based on this information, room temperaturemechanical properties of a new generation 6xxx series aluminum alloy, joined with aCO2 laser using AlSi12 filler wire were determined experimentally and discussed in thesecond part of the thesis. Macro- and micro-tensile specimens were used for thedetermination of general and local mechanical properties of the welded joints. Extensivehardness measurements were conducted. The weld region was examined in detail byScanning Electron Microscope (SEM) and optical microscope. Fatigue crack propagationtests in various stress ratios (0.1 £R£0.7) were carried out to determine the crackivpropagation mechanisms under dynamic loading. The effects of mechanical propertyvariation and microstructural variations on the fatigue crack propagation in laser beamwelded joints have been investigated. The relation between stress ratio and porosity size,as well as the effects of grain boundary liquation on crack propagation have beenestablished.It has been concluded that, in light of the existing research, laser beam welding is asuitable joining process for high speed, low distortion and high quality fabrication oflightweight airframe structures made from aluminum alloys provided that appropriatewelding parameters and alloy composition are employed.Keywords : Aluminum alloys, Fatigue, Laser Beam Welding, FCPv
Benzer Tezler
- Eklemeli üretimle imal edilen havacılık sektöründe kullanılan titanyum alaşımlarının, farklı sıcaklıklardaki yorulma ve kırılma özelliklerinin belirlenmesi ve dinamik davranışlarının iyileştirilmesi
Determination of the fatigue and fracture properties and improvement of the dynamic behavior of additively manufactured titanium alloys used in the aviation industry at different temperatures
HİLMİ TEKDİR
Doktora
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiErzurum Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ FATİH YETİM
- Determination of fatigue stress of accelerated cooled S275 quality profile steels
Hızlandırılmış soğutulmuş S275 kaliteli profil çeliklerin yorulma geriliminin belirlenmesi
ANTAR ALALIALKHALIL
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Metalurji MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAYRETTİN AHLATCI
- Fracture characterization of knitting fabric reinforced laminated composites
Örgü kumaş takviyeli tabakalı kompozitlerin kırılma karakteristiği
DERVİŞ YALÇIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Makine MühendisliğiUşak ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET AKTAŞ
- The development of a fatigue test machine to investigate the functional fatigue life of high temperature shape memory alloys and the determination of the functional fatigue life of these alloys
Yüksek sıcaklık şekil hafızalı alaşımların fonksiyonel yorulma ömürlerini incelemek üzere fonksiyonel yorulma test cihazı geliştirilmesi ve bu alaşımların fonksiyonel yorulma ömürlerinin tayini
HASAN HÜSEYİN SAYGILI
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Makine MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BENAT KOÇKAR
- Oyuk korozyonunda çatlak oluşumu ve ilerlemesinin nümerik incelenmesi
Numerical investigation on crack initiaton and propagation from pit
MEHMET FARUK YAREN
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Makine MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUHAMMET CERİT