Kaynaklı birleştirmelerdeki ısıl deformasyonların sonlu elemanlar yöntemiyle irdelenmesi
Investigation of thermal deformations in welded joints by finite element method
Yazar: SALİH ÖZDEL
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ HALUK GÜNEŞ
Kütahya Dumlupınar Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Analiz yöntemleri = Analysis methods ; Gazaltı kaynağı = Gas metal arc welding ; Makine mühendisliği = Mechanical engineering ; Sonlu elemanlar yöntemi = Finite element method ; Sıcaklık dağılımı = Temperature distribution ; Taşıt teknolojisi = Vehicle technology ; Çarpma = Impact

Özet:
Sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak yapılan analizler ile kaynaklı imalat sonrası oluşacak çarpılmaların, sıcaklık dağılımlarının ve artık gerilmelerinin tahmin edilmesi zaman ve maliyet açısından birçok kolaylık sağlamaktadır.  Bu çalışmada 3 farklı kaynak sıralamalarıyla kaynatılmış numunelerin sayısal modelleri oluşturulmuş ve Simufact Welding programında analize tabii tutulmuştur. Modellenen parça traktöre sonradan monte edilebilen bir ön yükleyicisine aittir. Modelin malzemesi S355j2+N'dir. Deneysel çalışmada her proses için üç adet numune kaynatılmıştır. Kaynak parametreleri Amper; 245A, Voltaj; 26.2V'dir. İlerleme hızı düzlemsel kaynak bölgelerinde; 0.0057 m/s dairesel kaynaklarda ise 0.008 m/s'dir.   Analizler, kaynaklı imalat süreci ve soğuma süresi olarak toplam 3000 saniye sürmüştür. Deney esnasında parçanın sıcaklığını ölçmek için 4 nokta belirlenmiştir. Bu 4 noktaya bağlanan termokupllar sayesinde ölçülen sıcaklıklarla sıcaklık-zaman eğrileri oluşturulmuş ve analiz programından elde edinilen verilerle kıyaslanmıştır. Yer değiştirme miktarlarının tespiti içinde numune parçalar kaynak öncesi ve kaynak sonrası olmak üzere 3 boyutlu ölçüm cihazında ölçülmüş olup aynı şekilde analiz programından gelen verilerle karşılaştırılmıştır. Analiz ve deney sonuçları incelendiğinde, ısınma eğrilerinin benzer olduğu, analizde iş parçasının ortam sıcaklığına daha hızlı ulaştığı ve maksimum sıcaklıkların deneysel sonuçlarda daha düşük olduğu görülmüştür. Analizle elde edilen yer değiştirme miktarlarının deneysel çalışmayla uyumlu olduğu gözlemlenmiştir.

Abstract:
Predicting the distortions, temperature distributions and residual stresses that will occur after welded manufacturing with the analysis made using the finite element method provides many conveniences in terms of time and cost. In this study, numerical models of the welded samples with 3 different weld sequences were created and analyzed in Simufact Welding program. The modeled part belongs to a front loader that can be retrofitted to the tractor. The material of the model is S355j2+N. In the experimental study, three samples were boiled for each process. Welding parameters Amps; 245A, Voltage; It is 26.2V. The feedrate is in the planar weld zones; It is 0.008 m/s for 0.0057 m/s circular welds. The analyzes took a total of 3000 seconds as welded manufacturing process and cooling time. During the experiment, 4 points were determined to measure the temperature of the part. Temperature-time curves were created with the temperatures measured by the thermocouples connected to these 4 points and compared with the data obtained from the analysis program. In order to determine the displacement amounts, the sample pieces were measured in a 3-dimensional measuring device before and after welding and compared with the data coming from the analysis program in the same way. When the analysis and experimental results were examined, it was seen that the heating curves were similar, the workpiece reached the ambient temperature faster in the analysis and the maximum temperatures were lower in the experimental results. 
It was observed that the displacement amounts obtained by the analysis were in agreement with the experimental study.