Research Information System
International Marmara Sciences Congress (Imascon Spring 2023), Kocaeli, Turkey, 9 - 10 June 2023, vol.1, pp.84-90
Özet
Parabolik güneş enerji toplama sistemlerinin verimini artırmak için kullanılan cam – metal
birleştirmeleri, güneş enerji toplama tüplerinin ısıl verimin artırılması için önemli bir birleştirmedir.
Soda kireç silikat cam- 304L paslanmaz çelik birleştirmeleri gerçekleştirilmesi durumunda yaygın
kullanılan borosilikat cam – Kovar alaşım birleştirmelerine nazaran çok daha ekonomik bir alternatiftir.
Bu çalışmada alüminyum arakatman kullanımı ve birleştirme sıcaklığının alüminyum katmanın katı
halde kalacağı düşük sıcaklıklarda sınırlandırılmasıyla camda oluşan kalıntı gerilmelerin düşürülmesi
ve yüzeyde oluşan reaksiyon katmanların azaltılması hedeflenmiştir. Soda kireç silikat camAlüminyum arakatman – 304L paslanmaz çelik birleştirmesi alüminyum katmanın katı halde bulunacağı
650 derece selsiyus da hava ortamında ısıl işlem basamağıyla gerçekleştirmiştir. Birleştirilen
katmanlarda oluşan kalıntı gerilmeler sonlu elamanlar yöntemiyle Comsol 5.3 çoklu fizik yazılımıyla
modellenmiştir. Kullanılan numune boyutları için sonlu elemanlar yöntemiyle modellenen kalıntı
gerilmelerine göre en kritik bölge olan cam – alüminyum metal birleştirme bölgesinde cam yüzeyi -60
MPa seviyelerinde nispeten düşük minimal asal baskı gerilmelerine maruz kalmaktadır. Al-304L
birleşme yüzeyi ise nispeten yüksek 100 MPa maksimal asal gerilmeye maruz kalmaktadır. Cam bölgesi
için modellenen kalıntı gerilme sonuçları deneysel Vickers sertlik izi çatlak ilerlemesi ölçümleriyle
genel olarak örtüşmektedir. Kesit numunelerin ışık ve elektron mikroskobu incelemelerinde kalıntı
gerilmeler altında kalan birleştirme kesit numunesinin zamanla Al-304L birleşme arayüzeyinden
ayrıldığı gözlemlenmiştir. Fakat ne cam-Al ne de Al-304L ara yüzeylerinde her han gibi bir reaksiyon
katman oluşumu gözlemlenmemiştir. Başarılı soda kireç silikat cam-Al-304L birleştirmeleri için
birleştirme arayüzeyinde cam bölgesinin kalıntı gerilmelerin düşük baskı gerilmesine maruz kalması
gerektiği, Al-304L birleştirmesinin ise 100 MPa seviyelerinden daha düşük çekme g