Optimization of Friction Stir Spot Welding parameters with experimental design method and investigation of the effects of process parameters on the lap joint strength and weld morphology of similar and dissimilar thermoplastics: Acrylonitrile Butadiene Styrene and Polycarbonate
Deneysel tasarım yöntemi ile Sürtünme Karıştırma Nokta Kaynak parametrelerinin optimizasyonu ve proses parametrelerinin benzer ve farklı termoplastiklerin (Akrilonitril Bütadien Stiren ve Polikarbonat) bindirme bağlantı mukavemetine ve kaynak morfolojisine etkilerinin araştırılması
- Tez No: 617361
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ AYDIN ÜLKER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Katip Çelebi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Konstrüksiyon ve İmalat Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 167
Özet
Termoplastik malzemeler, mühendislik uygulamalarında özellikle havacılık ve otomotiv endüstrisinde, ağırlık gerilme oranları, ısı yalıtımı, esneklik, iyi yorulma direnci ve yüksek kırılma tokluğu özellikleri nedeniyle yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Bu çalışmada, akrilonitril bütadien stiren (ABS) ve polikarbonat (PC) levhaların benzer ve farklı bağlantıları, özel tasarımlı bir bağlama aparatı kullanılarak sürtünme karıştırma nokta kaynağı methodu ile birleştirilmiştir. Ayrıca, takım dönme hızının, dalma derinliğinin ve karıştırma süresinin kaynak üzerindeki etkilerini analiz ederek farklı konfigürasyonlardaki ABS ve PC kaynak bağlantılarının delik hacmini azaltmak ve kaynağın bindirme bağlantılı kopma yükünün taşıma kapasitesini arttırmak için bir dolgu plakası kullanılmıştır. Kaynak parametreleri, optimum proses parametreleri seviyelerini belirlemek için Taguchi L9 ortogonal deney tasarımına göre ayarlanmıştır. Kaynaklı numunelerin kalitesi, bindirmeli bağlantı kopma testleri ve makro yapıların morfolojik analizlerine bağlı olarak incelenmiştir. Varyans analizi ve sinyal - gürültü oranı kullanılarak, her bir kaynak parametresinin bindirmeli bağlantı kopma yükü üzerindeki etkileri değerlendirilmiştir. Önemli parametreler ve proses parametrelerinin optimum kombinasyon seviyesi, varyans analizine ve sinyal - gürültü oranı grafiğine göre elde edilmiştir. Optimum kaynak parametreleri 1000 devir/dakika dönme hızı, 11.5 mm dalma derinliği, 40 saniye karıştırma süresi ABS-ABS bağlantıları için, 2400 devir/dakika dönme hızı, 10.5 mm dalma derinliği, 40 saniye karıştırma süresi PC-PC bağlantıları için, 800 devir/dakika dönme hızı, 10.5 mm dalma derinliği, 20 saniye karıştırma süresi ABS-PC bağlantıları için bulunmuştur. Ayrıca, sonuçlar bindirme bağlantılı kopma yükünün, ABS-ABS, PC-PC ve ABS-PC bağlantı parçaları için sırasıyla yaklaşık yüzde 21, 15 ve 57 oranında arttığını göstermiştir. Makroyapı incelemesi, kaynak parametrelerinin bağlantı dayanımı üzerindeki etkilerinin değerlendirilmesinde önemli bir rol oynamaktadır. Kaynak morfolojisi, su jeti kesim yöntemi kullanılarak morfolojik analiz ve görsel karşılaştırmalar olarak incelenmiştir. Son olarak, numunelerin kırılma modları, PC ve ABS levhalarının benzer ve farklı kaynak bağlantıları için morfolojik analizlerin yanı sıra, en yüksek, orta ve en düşük bağlantı kopma yüklerinde gözlenmiştir.
Özet (Çeviri)
Thermoplastics are widely used in engineering applications, especially in the automotive and aerospace industries due to their flexibility, high fracture toughness, stress/weight ratios, thermal insulation, and good fatigue resistance. In the present study, similar and dissimilar joints of acrylonitrile butadiene styrene (ABS) and polycarbonate (PC) materials were friction stir spot welded by using a specially designed clamping fixture. In addition, a filler sheet was used to reduce the keyhole volume on different configurations of ABS and PC joints and improve the lap joint shear load-carrying capacity by analyzing the influences of tool rotational speed, plunge depth and dwell time on the weld. According to the design of experiments, the welding parameters were arranged Taguchi L9 orthogonal array to determine the optimum levels of welding parameters. The quality of the welded specimens was examined depending on lap joint shear tests and morphological analysis of macrostructures. Using the analysis of variance (ANOVA) and the signal to noise ratio (S/N), influences of each welding parameter on the lap joint shear load were evaluated. The significant parameters and the optimum combination level of welding parameters was achieved according to the ANOVA and the S/N ratio graphs. 800 rpm of tool rotational speed, 11.5 mm of plunge depth, 40 seconds of dwell time for ABS-ABS joints, 2400 rpm of rotational speed, 10.5 mm of plunge depth, 40 seconds of dwell time for PC-PC and 800 rpm of tool rotational speed, 10.5 mm of plunge depth, 20 seconds of dwell time for ABS-PC joint were found as optimum welding parameters. Also, the results showed that the lap joint shear load was improved by about 21%, 15% and 57% for ABS-ABS, PC-PC, and ABS-PC joints, respectively. Macrostructure examination plays an important role to evaluate the influences of welding parameters on joint strength. Using water jet cutting technique, weld morphologies were investigated as morphological analysis and visual comparisons. Finally, the failure modes of the samples were observed for the highest, moderate and lowest lap joint shear loads as well as morphological analysis for similar and dissimilar joints of PC and ABS sheets.
Benzer Tezler
- 2219 alüminyum alaşımının sürtünme karıştırma nokta kaynaklı bağlantılarının özellikleri ve deneysel tasarımla optimizasyonu
Properties and experimental design optimization of friction stir spot welded 2219 aluminium alloy
OLATUNJI OLADIMEJI OJO
Doktora
Türkçe
2016
Makine MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EMEL TABAN
- Development of a solid state spot welding technique for the manufacturing of defect free joints
Başlık çevirisi yok
ISAM JABBAR IBRAHIM
Doktora
İngilizce
2019
Makine MühendisliğiÖzyeğin ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜNEY GÜVEN YAPICI
- Poliamid 66 malzemelerin alttan ısıtma yardımıyla sürtünme karıştırma nokta kaynağı proses parametrelerinin optimizasyonu
Optimization of friction stir spot welding process parameters of polyamide 66 materials with bottom heating process
KORAY KARA
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Makine Mühendisliğiİzmir Katip Çelebi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ AYDIN ÜLKER
- Joining aluminum 6061 alloy thin sheets by friction stir spot welding method
Alüminyum 6061 alaşımı ince levhaların sürtünme karıştırma nokta kaynak metodu ile birleştirilmesi
SERKAN GÜNDOĞDU
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Metalurji Mühendisliğiİzmir Katip Çelebi ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ONUR ERTUĞRUL
DOÇ. DR. EGE ANIL DİLER
- Microstructural characterization and mechanical property determination of overlap friction stir welding of aluminum and copper
Alüminyum ve bakırın bindirme sürtünme karıştırma kaynağında mikroyapı karakterizasyonu ve mekanik özelliklerin belirlenmesi
AYSUN TUNÇ ÖNOL
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Makine MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiMekanik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ÇINAR YENİ