An examination of the resistance spot welding process of the ultra-high-strength steel with experimental and numerical methods
Ultra yüksek dayanımlı çeliklerde nokta direnç kaynağının nümerik ve deneysel metot ile incelenmesi
- Tez No: 760271
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET OKAN GÖRTAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 74
Özet
Otomotiv endüstrisinde ultra yüksek dayanımlı çelikler tercih edildiğinden beri, bu çeliklerin kaynaklanabilirliği önem kazanmaktadır. Ultra yüksek dayanımlı çeliklerin nokta direnç kaynaklanabilirliği ile ilgili bilimsel literatür incelendiğinde, bu prosesi tam olarak anlamak için ek çalışmalara ihtiyaç duyulduğu görülmektedir. Bu nedenle, bu çalışmanın motivasyonu ultra yüksek dayanımlı çeliklerde nokta direnç kaynağı hakkında nümerik ve deneysel yöntemlerle daha fazla bilgi edinmektir. Bu çalışmada, nokta direnç kaynak prosesinin sonlu elemanlar modeli MSC. Marc yazılımı ile eksenel simetrik ve elektrik-termal-mekanik birleştirilmiş bir model oluşturulmuştur. İş parçası olarak MS1500 ultra yüksek dayanımlı çelik seçilmiştir ve bu proses bu çalışmada aynı sac kalınlıklarındaki (1.2 mm) ve aynı malzemeden olan iş parçalarının birleştirilmesini içermektedir. Bu çalışma, sonlu elemanlar simülasyonu yardımı ile proses parametresi olan akım değerlerinin varyasyonları için kaynak çekirdeğinin kalitesi, şekli, sıcaklık dağılımı hakkında bir tahmin sağlamıştır. İlk olarak, sonlu elemanlar yöntemi ile kurulan simülasyonların gerçek nokta direnç kaynağı prosesine yakınsaması için 8 kA ideal sinüzoidal alternatif akımla ve faz kaydırmalı alternatif akımla kurulmuş iki ana simülasyon oluşturulmuştur. Sonuç olarak kaynak süresi boyunca ideal sinüzoidal ile üretilen ısı miktarı, faz farklı akım ile üretilenden daha fazladır. Simülasyon sonuçları fiziksel deneylerle kıyaslandığında ise, nokta direnç kaynağı prosesinin sonlu eleman modelini oluşturmak için faz kaymalı akımla kurulmuş model tercih edilmiştir.8 kA faz farklı akımla kurulmuş simülasyonlar ile deneysel sonuçlar kıyaslandığında, son kaynak çevriminde çekirdek kalınlığında %40'lık, çekirdek çap uzunluğunda nispeten küçük %2'lik bir hata vardır. Deney sonucunda oluşan çekirdek şekli bir elipsken simülasyonda ise düz bir elipstir. Bundan sonra tüm simülasyonlar, farklı simülasyon modelleri için 7; 7,5; 8,5; 9; 9,5 ve 10 kA'lik faz farklı akım değerleri ile oluşturulmuştur. Simülasyon sonucuna göre faz farklı akım değeri arttıkça çekirdek çapı da artmaktadır. Ancak akım değeri arttıkça kaynak çevrimlerindeki enerji girdisi artığı için iş parçası /iş parçası ve iş parçası/elektrot arasındaki sıcaklık değerlerinde artış olmuştur. Sonuç olarak 8,5; 9; 9,5 ve 10 kA faz farklı akım ile kurulan simülasyonlarda elektrot ve iş parçası arasında malzeme ergimesi gözlemlenmiştir.
Özet (Çeviri)
Since ultra-high-strength steels are being preferred in the automotive industry, the weldability of these steels has been gaining importance. When the scientific literature on the resistance spot weldability of UHSS is investigated, it is seen that additional studies are needed to fully understand this process. So, the motivation of this study is to get more information through numerical, and experimental methods about the resistance spot welding process of UHSS. In this study, the finite element model of the RSW process was generated as an axisymmetric and fully electrical-thermal-mechanical coupled via MSC. Marc software. MS1500 ultra high strength steel is selected as workpieces, and this process included the joining of the workpieces with the same sheet thicknesses (1.2 mm) and the same material in this study. This study provided a prediction of the quality, shape of the weld nugget, and the predicted temperature distribution via finite element simulations with the variations of process parameter which is current values. Firstly, two main simulation were generated with 8 kA ideal sinusoidal alternative current, and alternative current with phase shift to convergence of the finite element models for the real RSW process. As a result, the heat generation amount for the ideal sinusoidal alternative current is higher than the phase shifted current one during welding time. Comparing the simulation results with physical experiments, the alternative current with phase shift was preferable to constructing the FE model of the RSW process. When comparing the experimental results and the results of generated simulation with 8 kA phase shifted current, there is a relatively minor 2% error in the diameter length and 40% error in nugget thickness at the last welding cycle. The nugget shape in the experimental result was an ellipse, however, the nugget shape in the simulation result was a flat ellipse. After that, all simulation model were generated with the phase shifted current values of 7; 7.5; 8.5; 9; 9.5 and 10 kA for different simulation models. Based on the simulation results, the nugget diameter increases as the phase shifted current value increases. However, as the current value increases, temperature values between workpiece/workpiece and workpiece/electrode have increased because the energy input in the welding cycles increases. As a consequence, material melting between workpiece/electrode was visible in the generated simulation with 8.5; 9; 9.5 and 10 kA phase shifted current.
Benzer Tezler
- Demir aluminat metallerarası bileşiğinin direnç nokta kaynağı ile birleştirilmesi
Joinning of iron aliminide intermetallic compounds using resistance spot welding
ALPTUĞ TANSES
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Metalurji MühendisliğiEskişehir Osmangazi ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İBRAHİM ÇELİKYÜREK
PROF. DR. OSMAN TORUN
- Çoklu nokta kaynağı elektrodu tasarımı ve uygulaması
Multi spot welding electrode design and applications
ENES KORKUT
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Mekatronik MühendisliğiSakarya Uygulamalı Bilimler ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NURİ AKKAŞ
- Soğuk şekillendirilmiş saçların kaynağı
Cold formed of sheets steels welding
ŞÜKRÜ YİĞİT
Doktora
Türkçe
1997
Eğitim ve ÖğretimMarmara ÜniversitesiMetal Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. A. İRFAN YÜKLER
- 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
ASİL AYAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Makine Mühendisliğiİzmir Katip Çelebi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ AYDIN ÜLKER
- Kaynak akım şiddetinin kaynak elektrot ömrüne etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of welding current intensity on welding electrode life
ERHAN HALİT ÇEBİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Makine MühendisliğiSakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesiİmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SALİM ASLANLAR