Yakma alın kaynağı ile birleştirilmiş yapı çeliklerinde ITAB'ın ANSYS ile analizi
ANSYS analysis of haz region of flash-butt welded in structural steel
Yazar: GAZİ EMRE KOCAMANOĞLU
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ UĞUR ARABACI
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: ANSYS = ANSYS ; Bilgisayar destekli termal analiz = Computer aided thermal analysis ; Kaynak = Welding ; Yakma alın kaynağı = Flash butt welding

Özet:
Kaynak, bugünlerde en sık olarak kullanılan birleştirme yöntemlerinden biridir. Bu sebeple kaynak yapılacak malzemelerin güvenliği, kaynaklı birleştirmelerin kullanıldığı bütün yapıların güvenliği için büyük önem arz etmektedir. Kaynak işlemi esnasında meydana gelen termal dönüşümlerin kontrolü kaliteli bir kaynağın kritiğidir. Mekanik özellikler açısından kesin olarak bilinemeyen bir bölge olan ITAB, sıcaklık girdisi, ısı türbülansından dolayı farklı özelliklere sahip olan kaynak bölgesinin modelleme ile mekanik ve termal özelliklerinin önceden tahmin edilebilmesi, birçok alanda kullanılan kaynaklı yapıların güvenliğinin sağlanabilmesi açısından oldukça önem arz etmektedir. Bu çalışmada; yukarıda açıklanan nedenlerden dolayı kaynak edilmiş parçaların bilgisayar destekli analizlerinin ANSYS programı ile yapılması amaçlanmıştır. Bu çalışmada kaynak işlemi için kaynak yöntemi olarak yakma alın kaynağı seçilmiştir. Kaynak işlemi için uygun boyutlara getirilen numunelere belirli aralıklarla delikler açılarak kaynak işlemi esnasında termokupl ve datalogger yardımıyla kaynak işlemi boyunca sıcaklık değerleri ölçülerek kayıt altına alınmıştır. Aynı zamanda kaynak esnasında termal kamera kullanılarak kaynak bölgesinin ulaşabildiği maksimum sıcaklık ölçümü yapılmıştır. Yakma alın kaynağı yöntemiyle birleştirilen deney parçalarının birleştirme bölgelerinde oluşan mikroyapısal değişiklikler, optik mikroskopta ve taramalı elektron mikroskobunda (SEM) incelenmiştir. Mekanik özelliklerin belirlenebilmesi adına mikro sertlik ölçümleri alınmıştır. Sonlu elemanlar yöntemini kullanan ANSYS programında aynı deneysel şartlarda üç boyutlu modellemeler oluşturulmuş ve deneysel sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Bu işlem sonucunda ortaya çıkan bulgular karşılaştırılırmış ve sonuçların gerçek sonuçlar ile uyumlu olduğu görülmüştür. Bu sebeple kaynaklı yapının özelliklerinin ve oluşabilecek sorunların önceden tahmin edilebilmesi için simülasyon programlarının önemi net bir şekilde anlaşılmıştır.

Abstract:
Welding is one of the most widely used joining methods today. Therefore, the safety of the welded parts is of great importance for the reliability of the entire structure in which welded joints are used. In addition, control of thermal conversions is critical for the weld quality It is very important to predict the mechanical and thermal properties of the weld zone, which has different properties due to heat input, heat turbulence, and to predict the mechanical and thermal properties of the welded area, which is a region whose mechanical properties are not clearly known, in terms of ensuring the safety of welded structures used in many areas. In this study; For the reasons mentioned above, it is aimed to make computer aided analysis of welded parts with ANSYS program. In this study, flash butt welding was chosen as the welding method for the process. Holes were drilled at regular intervals in the samples to place thermocouples, which were brought to the appropriate dimensions for the welding process. During the welding process, the changing temperature values were measured and recorded with the help of thermocouples and a datalogger. At the same time, the maximum temperature reached by the welding and HAZ region was measured by using a thermal camera during welding. The microstructural changes in the joining regions of the welded test pieces were examined under light microscope and scanning electron microscope (SEM). Microhardness measurements were taken to determine the mechanical properties. In the ANSYS program using the finite element method, three-dimensional models were created under the same experimental conditions and compared with the experimental results. The results obtained as a result of this process were compared and it was seen that the results were compatible with the actual results. For this reason, the importance of simulation programs has been clearly understood in order to predict the characteristics of the welded structure and the problems that may occur.