The effect of cleaning chemicals on spatter phenomena at laser welding of stainless steels

Abstract

Benzinli enjektörler paslanmaz çelik olan parçalardan oluşmaktadır. Lazer kaynak ise yüksek hız ve otomasyon özelliğinden dolayı benzinli enjektörlerin parçalarının birleştirilmesinde kullanılmaktadır. Lakin, lazer kaynak esnasında görülen sıçrama gibi kalite hataları enjektörlerin performansını etkilemektedir. Yıkama prosesi ise kaynak bölgelerinin yüzey özelliklerini değiştirdiği için bu tür hataların oluşumunda önemli rol oynamaktadır.Bu çalışmada, yıkama prosesinin etkisini görmek için farklı tipte paslanmaz çelik iki enjektör parçası iki çeşit yıkama kimyasalıyla yıkandıktan sonra lazer kaynaklanmıştır. Deneysel çalışmalar üç aşamada yapılmıştır. İlk olarak örnekler hazırlanmış denemeler yapılmıştır. Karakterizasyon aşaması ise son kademedir. Yıkama kimyasalları olarak yağ alma kimyasalı ve korozyon inhibitörü kullanılmıştır. Lazer kaynak işleminde ise Nd:YAG lazer tipi kullanılmıştır. Kaynaklı parçaların karakterizasyonunda yıkama kimyasalları ile sıçrama hatası arasındaki ilişkiyi anlamak için kimyasalların buharlaşma hızları ölçülmüştür ve XPS (X- ışını fotoelektronik spektrometresi) ile GDOES ( Akkor boşalımı optik emisyon spektrometresi ) analizleri yapılmıştır. Örnekların hazırlaması ile denemeler fabrika koşullarında, RBTR (Robet Bosch Türkiye) benzinli enjektörler fabrikasında yapılmıştır. Karakterizasyon çalışmaları İTÜ MMM (İstanbul Teknik Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği) departmanında yapılmıştır.

Gasoline injectors are made of stainless steels components. Laser welding is one of the important process used for jointing the components of gasoline injectors due to its high speed and automation. On the other hand, quality defects such as spatter observed in laser welding influence the performance of the injectors. Cleaning process plays an important role in formation of these defects of laser welding.In this study, first different types of stainless steels components of gasoline injectors have been cleaned with two cleaning chemicals before laser welding in order to see the effect of stainless materials as well as cleaning process. Experimental studies have three stages. First, samples have been prepared then trials have been conducted. Samples have been characterized at the last stage. A degreasing chemical and a corrosion inhibitor have been used for the cleaning process. Then, for laser welding process, an Nd YAG laser has been utilized. For the characterization of welded samples vaporization rate measurements, XPS (X-ray photoelectron spectroscopy) and GDOES (glow discharge optical emission spectroscopy) analyses have been performed to understand the relationship between cleaning chemicals and the spatters observed. Sample preparation and trials have been carried out in the factory conditions at the gasoline injector factory of RBTR (Robert Bosch Turkey). Characterization studies have been done at ITU MME (Istanbul Technical University Metallurgical and Materials Engineering) department.