Güneş kollektörlerinin ultrasonik dikiş kaynağı ile birleştirilmesinde işlem parametrelerinin bağlantı kalitesine etkileri
Effects of process parameters on connection quality of solar collectors with ultrasonic seam welding
Yazar: EMRE YENİYIL
Danışman: PROF. DR. UĞUR EŞME
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Güneş toplayıcıları = Solar collectors ; Kaynak parametreleri = Welding parameters ; Ultrasonik kaynağı = Ultrasonic welding

Özet:
Ultrasonik dikiş kaynağı iki parçanın ara yüzeyine ultrasonik frekansta titreşimsel kayma gerilmeleri uygulanarak birleştirildiği katı hal kaynak yöntemidir. Bu kaynak yöntemi günümüzde polimerik malzemelerin birleştirilmesi dışında demir dışı metallerin birbirleri ile birleştirilmesinde de tercih edilmektedir. Bunların en başında güneş enerjisi sistem elemanlarından biri olan güneş kollektörlerinin, ısı tutucu elemanlarından olan selektif kaplı levhanın, ısı taşıyıcı borular ile birleştirilmesi gelmektedir. Bu iki malzeme kaynak edilirken, işlem parametre düzeyleri selektif levha ile ısı taşıyıcı boru arasındaki ısı transferini etkilemeyecek düzeyde ve numunelerde herhangi bir deformasyona yol açmayacak şekilde ayarlanmalıdır. Bu parametrelerin optimize edilmesi amacıyla sabit basınç değerlerinde 4 m/dk, 8 m/dk, 12 m/dk ve 16 m/dk'lık kaynak hızları ve 4 μm 5 μm ve 6 μm genlik düzeylerinde birleştirilen bakır numunelerine ayrı ayrı çekme-kayma testi yapılmış ve kayma gerilmesi değerleri hesaplanmıştır. Ayrıca kaynak bölgesine ait taramalı elektron mikroskobu ile elde edilen görüntüler sunulmuş olup, birleştirilmiş ara yüzeye ait sertlik ölçümleri alınmıştır. En optimum kaynak performansına 4 μm genlik, 12 m/dk kaynak hızı değerlerinde ulaşılmış olup, bu parametrelerde ortalama kayma gerilmesi değeri 0.1386 MPa ortalama sertlik değeri ise 112 HV olarak ölçülmüştür.

Abstract:
The solid state welding method in which the ultrasonic seam welding is joined to the interface of two parts by applying ultrasonic frequency vibrational shear stresses. This welding method is also preferred nowadays when non-ferrous metals are combined with each other except for joining of polymeric materials. At the top of these, solar collectors, one of the components of the solar energy system, combine with the selective-coated plate of heat-retaining elements with heat-conducting pipes. When these two materials are welded, the process parameter levels should be adjusted so as not to affect the heat transfer between the selective plate and the heat transfer pipe, and not to cause any deformation of the samples. In order to optimize these parameters, welding speeds of 4 m / min, 8 m / min, 12 m / min and 16 m / min at constant pressure values and specimens of copper specimens joined at 4 μm 5 μm and 6 μm amplitude levels, and the shear stress values were calculated. In addition, images obtained by scanning electron microscopy of the source region were presented and hardness measurements of the combined interface were taken. The optimum welding performance was achieved at 4 μm amplitude and 12 m / min welding speeds, where the mean shear strain value was measured as 0.1386 MPa and the mean hardness value as 112 HV.