S700 MC çeliğinin robotik kaynak sistemleriyle uygun ısı girdilerinin hesaplanarak mekanik özellikler üzerine etkisinin incelenmesi ve otomasyona uyarlanması
Calculating the suitable heat input of S700 MC steel with robotic welding systems and investigation of its effect on mechanical properties and application to automation
Yazar: GÖRSEV FULYA ÜNLÜTÜRK
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ NAZIM KUNDURACI ; PROF. DR. SÜLEYMAN CAN KURNAZ
Zonguldak Bülent Ecevit Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Bu çalışmada ince taneli yüksek mukavemetli S700 MC yapı çeliğinde kullanılan ısı girdisi parametrelerinin, malzemenin mekanik özelliklerini ne şekilde değiştirdiği incelenmiştir. Bu parametrelerden kaynağa ait akım, kaynak voltajı, kaynak hızı ve kaynak paso sayısı değerleri değiştirilerek, endüstri 4.0 ve kalite 4.0'a uygun çeşitli köşe kaynağı yapılan numuneler elde edilmiştir. Daha sonra bu bağlantıların kaynak dikiş profilleri ve nüfuziyetleri incelenmiş; tahribatlı muayene yöntemlerinden sertlik deneyi, tahribatsız muayene yöntemlerinden ise sıvı penetrasyon testi yöntemleri kullanılarak mekanik özellikleri araştırılmıştır. S700 MC çeliklerde akma dayanımı 1200 N/mm²'ye kadar yükselmekte tokluk değerleri -40°C'de 60 J düzeyine ulaşabilmektedir. Bu nedenle bu çelikler iş makinesi endüstrisinde, tarımsal makinalarda, ağır yük taşımacılığında vb. yerlerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Karbon oranları düşük olduğu için şekillendirilebilmeleri yeterli düzeydedir. Soğuk şekil değiştirmiş bölgede veya yakınında yapılan kaynak işlemi yeniden kristelleşmeye ve iri taneli iç yapı oluşumuna neden olmaktadır. Mikro yapısal değişimlerin olduğu yeniden kristalleşmiş bölgede tokluğun, sertleşmenin ve mukavemetin azalmasına sebep olmaktadır. Bu çalışmada kaynak ısı girdisinin S700 MC yapı çeliğinin ısıdan etkilenen bölgesindeki mekanik özelliklere etkisi araştırılmıştır. Yüksek mukavemetli, bükülebilir özelliğe sahip olması, düşük karbon eş değerliği, tüm imalat yöntemlerine uygunluğu S700 MC çeliğinin seçilmesindeki en önemli nedenlerdir. Bu araştırmada aynı şarj numarasından kesilmiş, aynı plakalar test parçası olarak kullanılmıştır. Yapılan bu çalışmaların sonucunda; iş makinesi ve otomotiv sanayinde bir üründe kullanılacak olan kaynak metotlarının doğruluğu, uluslararası standartların belirlediği test kurallarıyla test edilmiş ve MAG yönteminden elde edilen sonuçlar mekanik ve metalurjik açıdan değerlendirilmiştir. Robotik kaynak sistemlerinin seçilmesi ve endüstri 4.0. ile kalite 4.0.'ın desteklenmesi bu çalışmanın en güçlü yanıdır.  Bu insansız üretim ve otomasyonlu uygulama sayesinde özellikle iş makinesi sektöründe bir ürünün kaynaklı imalatında, insana ve tecrübeye bağlı olarak her defasında farklı uygulanan kaynak parametreleri nedeniyle ortaya çıkan hataların, konstrüksiyona, malzemeye, makine veya imalat parçasına vereceği mekanik ve metalurjik hasarların önüne geçilmiş ve sanayilerdeki kaynaklı imalatta sürdürülebilir kalite sağlanmıştır.
Yapılan makro testlerde ve yüzey süreksizlik kontrollerinde sonuçlar ideal görünmesine rağmen, kaynak bölgesinin mekanik değerlerinin kabul dışı olabileceği görülmüştür. Standartların ne kadar önemli olduğu, hiçbir işin tecrübe ve operatör inisiyatifinde olmaması gerektiği vurgulanmıştır. Standartlarda bizden istenen değerlerin dışına çıkıldığı takdirde ortaya çıkabilecek tüm riskler test sonuçlarında gözlemlenmiştir.

Abstract:
In this study, it has been investigated how the heat input parameters used in fine grained high strength S700 MC structural steel change the mechanical properties of the material. Various corner welded samples were obtained by changing the welding current, welding voltage, welding speed and number of welding passes from these parameters. Then, the weld seam profiles and penetrations of these connections were examined; The mechanical properties were investigated by using the hardness test, which is one of the destructive testing methods, and the liquid penetration test, which is one of the non-destructive testing methods. The yield strength of S700 MC steels rises up to 1200N/mm², and the toughness values can reach 60 J at -40°C. For this reason, these steels are used in the construction equipment industry, agricultural machinery, heavy cargo transportation, etc. should be used widely. Since their carbon ratios are low, they can be formed at a sufficient level. Welding in or near the cold-deformed region causes recrystallization and formation of coarse-grained internal structure. It causes a decrease in toughness, hardening and strength in the recrystallized region where microstructural changes occur. In this study, the effect of welding heat input on the mechanical properties in the heat affected zone of S700 MC structural steel was investigated. High strength, bendable property, low carbon equivalence, compatibility with all manufacturing methods are the most important reasons for choosing S700 MC steel. In this study, the same plates cut from the same charge number were used as test pieces. As a result of these studies; The accuracy of the welding methods to be used in a product in the construction machinery and automotive industry was tested with the test rules determined by international standards and the results obtained from the MAG method were evaluated in terms of mechanical and metallurgical. İn the welded manufacture of a product in the sector, the mechanical and metallurgical damage to the construction, material, machine or manufacturing part caused by the errors that occur due to the welding parameters applied differently each time depending on the person and experience have been prevented, and sustainable quality has been achieved in the welded manufacturing in the defense industry. It was emphasized how important the standards are, and that no job should be at the initiative of experience and operators. All risks that may arise if the values requested from us in the standards are exceeded have been seen in the test results.