HC420LA çelik saclarının lazer (RLW) ve gazaltı (MAG) teknikleri ile kaynaklı birleştirmelerinin mekanik ve metalurjik özelliklerinin incelenmesi

Bu çalışma, yüksek mukavemetli ve düşük alaşımlı (YDDAÇ / HSLA) HC420LA çeliğinin lazer kaynağında BS EN ISO 13919-1:2019'a göre tespit edilen süreksizlikleri ve kusurları en az seviyeye indirmeyi amaçlamaktadır. Kusur olarak tespit edilen olguların giderilmesi için, 2 mm sac kalınlığı için uygulamadaki ısı girdisi olan 0,168 kJ/mm değeri değiştirilmiş ve HC420LA çeliği gazaltı kaynağı (MAG) ve lazer kaynağı ile birleştirilmiştir. Lazer kaynağı için manuel lazer (ML) ve robotik lazer (RL) makineleri kullanılmıştır. Gazaltı ve lazer kaynakları için üç farklı ısı girdisi değeri belirlenerek 50x100x2 mm ölçülerindeki sac parçalar alın kaynağı ile birleştirilmiştir. Kaynaklı bağlantıların mikroyapıları optik mikroskop ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılarak görüntülenmiş, kaynak ve ısıdan etkilenen bölgelerin kimyasal bileşimi X-ışını kırınımı (XRD) ile karakterize edilmiştir. Mikroyapı, sertlik ve çekme mukavemetinin değişimi ısı girdisinin bir fonksiyonu olarak incelenmiştir. Tüm parametrelerde kaynak dikişleri düzgün bir şekilde oluşmuş ve alttan kesme gözlenmemiştir. Ayrıca, bazı parametrelerde oluşan porozite dışında, kaynaşma eksikliği, kök içbükeyliği, aşırı nüfuziyet veya yan duvar kaynaşma eksikliği gibi kusurlar oluşmamıştır. Kaynaklı numunelerin çekme mukavemeti, kaynaksız duruma göre, gazaltı ve robotik lazer yönetimlerinde ısı girdisinin artmasıyla azalırken, manuel lazer yönteminde tam tersi bir durum oluşmuştur. Kaynaklı numunelerin mukavemet değerleri, kaynaksız numuneye kıyasla %7 ila %33 oranında azalmıştır. En yüksek mukavemet değerleri gazaltı kaynağı ile 0,096 kJ/mm ısı girdisi değerinde 538 MPa, manuel lazer kaynağı ile 0,135 kJ/mm ısı girdisinde 532,5 MPa, robotik lazer kaynaklı numunelerde 0,108 kJ/mm ısı girdisinde 562,5 MPa olarak elde edilmiştir. Mikroyapı analizi, Widmanstätten ferritleri gibi sert ve kırılgan yapıların varlığını ortaya çıkarmış, bu da sertliğin artmasına ve uzamanın azalmasına neden olmuştur. Robotik lazer yöntemiyle 0,108 kJ/mm ısı girdisinde birleştirilen numunenin kaynak dikişinde XRD analizi sonucunda benzersiz bir Mn3O4 fazı bulunmuştur. Bulgular, kaynak kalitesini ve mekanik performansı iyileştirmek için ısı girdisi optimizasyonunun çok önemli olduğunu ve robotik kaynağın gazaltı kaynağı ve manuel lazer kaynağına kıyasla daha düşük ısı girdisi değerlerinde daha yüksek mukavemet sağladığını göstermektedir.