Termoplastiklere uygulanan rezistans kaynağıparametrelerinin belirlenmesi ve optimizasyonu
Determination and optimization of resistance welding parameters applied to thermoplastics
Yazar: HÜSEYİN BAKIRCI
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET ARİF KAYA ; DR. ÖĞR. ÜYESİ İDRİS KARAGÖZ
Yalova Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Polimer Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Polimer Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Bu çalışmada polipropilen ve  yüksek yoğunluklu polietilen polimerlerine farklı şekil ve kalınlıklarda krom nikel ısıtma elemanları kullanılarak farklı birleştirme açılarıyla rezistans kaynağı uygulanmıştır. En ideal parametrenin belirlenmesi için mekanik testler, mikroyapı incelemeleri ve termal görüntüleme yöntemleri kullanılarak kaynak performansları incelenmiştir.
Çalışmada 12V AC (50W) transformatör kullanılarak deney düzeneği hazırlandı. Enjeksiyon makinesi kullanılarak üretilen test numuneleri farklı açılardan (90°, 45° ve 30°) kesildi. Aynı tip, farklı çap ve farklı şekildeki rezistans telleri ile kaynaklandı. Kaynak esnasında termal kamera ile yapılan incelemelerde uygun sıcaklığın 217 °C ve kaynak süresinin 13 saniye olduğu belirlendi. Parçalar üzerine farklı kuvvetler uygulanarak parçaların yapışması sağlandı. Uygun kuvvetin 20N olduğu belirlendi.
Elde edilen kaynaklanmış  parçalara çekme testi, üç nokta eğme testi ve darbe testi uygulanarak mekanik özellikleri incelendi. Polipropilen malzemenin kaynaklı birleştirmelerine uygulanan çekme testi sonuçlarına göre 0.5 mm tel ile yapılan kaynakların daha mukavemetli ve 0.3 mm tel ile yapılan kaynakların ise mukavemetsiz olduğu görüldü. Ayrıca çekme testi sonucuna göre en iyi mukavemeti spiral tel ile 30° kesme açsıyla yapılan kaynaklı birleştirmelerin gösterdiği görüldü. Buna istinaden yüksek yoğunluklu polietilen malzemelerin kaynaklı birleştirmelerinin çekme testleri için sadece bu parametrelerdeki numuneler test edilerek iki malzemenin kaynak mukavemetleri karşılaştırıldı ve polipropilen malzemenin birleştirmelerinin daha iyi çekme dayanımı gösterdiği görüldü. Yapılan üç nokta eğme testi sonuçlarına göre ise malzemelerin tümü %3.5 esneme göstererek kırılmadı. En iyi performansı 30° açıyla, zikzak tel ile birleştirilen numunelerin gösterdiği görüldü. Malzeme olarak mukayese edildiğinde yüksek yoğunluklu polietilen malzemelerin kaynaklı birleştirmelerin daha iyi eğilme dayanımları gösterdiği görülmektedir. Son olarak mikroyapı incelemerinde optik mikroskop kullanılarak birleştirme yerlerinden kırılan malzemelerin kaynak bölgeleri 400kat büyütülerek görüntülendi. Görüntüler incelendiğinde eriyik akışlarının çapraz ve spiral tel şekliyle kaynaklanan numunelerde daha belirgin olduğu görülmektedir. Fakat zikzak tel şeklinde sadece telin etrafında belli bir kısımda erime ve kesme sırasında oluşan çizgiler gözlemlenerek kaynaklanmayan bölgeler tespit edildi.
Çalışma sonunda 13 sn kaynak süresi ve 20N sıkıştırma kuvveti ile 0,5 mm tel kalınlığı ile spiral tel şeklinin en iyi mekanik sonuçları verdiği görüldü.

Abstract:
In this study, resistance welding was applied to polypropylene and high density polyethylene with different joining angles by using chrome nickel heating elements of different shapes and thicknesses. To determine the ideal parameters, welding performances were examined using mechanical tests, microstructure investigations and thermal imaging methods.
A 12V AC (50W) transformer was used. The test specimens produced using the injection machine were cut at different angles (90 °, 45 ° and 30 °). The same type was welded with resistance wires of different diameters and shapes. It was determined that the appropriate temperature was 217 ° C and the welding time was 13 seconds. Different forces were applied on the parts and the parts were adhered. The appropriate force was determined to be 20N.
The mechanical properties of the welded parts were examined by applying tensile test, three point bending test and impact test. According to the tensile test results applied to welded joints of polypropylene material, welds made with 0.5 mm wire were more resistant and welded with 0.3 mm wire were weak. In addition, according to the tensile test results, welded joints made with spiral wire with 30 ° cutting angle showed the best strength. Accordingly, for the tensile tests of welded joints of high density polyethylene materials, only the samples in these parameters were tested and the weld strengths of the two materials were compared and it was found that the joints of the polypropylene materials showed better tensile strength. According to the three point bending test results, all materials were not broken by showing 3.5% stretch. The best performance was observed at 30 ° angle with samples joined by zigzag wire. Compared as materials, it is seen that welded joints of high density polyethylene materials exhibit better flexural strength. Finally, the welding regions of the materials broken from the joints by using an optical microscope were visualized at a magnification of 400 fold. When the images are examined, it is seen that the melt flows are more pronounced in the samples caused by cross and spiral wire shape. However, in the form of zigzag wire, only the lines formed during melting and cutting around a certain part of the wire were observed and the non-welded regions were determined.
At the end of the study, spiral wire shape with 0.5 mm wire thickness and 13N welding time and 20N compression force gave the best mechanical results.