Geliştirilmiş kaynak dikişinin patlama performansına etkisi
The effect of improved seam weld on blast performance
Yazar: KUTAY ÇITIR
Danışman: PROF. DR. HASAN YILDIZ
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmanın amacı yüksek mukavemetli zırh çeliklerinin kaynak bölgelerinde patlama sonucu meydana gelen belirsizliklerin nedenlerini mikro boyuttan makro boyuta kadar araştırmak, elde edilen bilgi ve bulguları kullanarak kaynak dikişi ve bölgesinin analiz modelleme yöntemlerini geliştirmektir. Ayrıca patlama test sonuçlarına daha yakın ve gerçekçi analiz sonuçlarının olmasını sağlamaktır. Kaynak yapılacak ana malzeme ve kaynak dolgu teli malzemeleri belirlenerek testler için tedarik edilmiştir. Tedarik edilen malzemeler üzerinde kaynak metot çalışmaları tamamlanarak testler için numuneler hazırlanmıştır. Tahribatsız muayene yöntemleriyle kaynaklı numunelerin üretimi esnasında gerçekleşebilecek hataların olmadığı tespit edilmiştir. Kaynaklı plakaların üzerinden numuneler alınarak kaynak malzemesinin mekanik özelliklerini belirleme amacıyla testler yapılmıştır. Elde edilen test sonuçları analiz çalışmalarına girdi sağlamıştır. İlk olarak, literatürde sıkça kullanılan kaynak modelleme tekniği ile patlama analizleri yapılmıştır ve test düzeneği üretilip patlama testleri gerçekleştirilmiştir. Testler sonrasında numuneler, lazer tarayıcı ile taratılarak deforme olmuş plakalar bilgisayar ortamına aktarılmıştır. Patlama testleri sonucu kaynaklı plakalar üzerinde oluşan deformasyon miktarları ölçülüp analiz çalışmaları ile karşılaştırmalar yapılmıştır. Kaynaklı bölgenin mikroyapısı incelenip modellenmiştir. Mikro modeller çekme analizlerinde alt modelleme tekniği kullanılarak gerilme-birim şekil değiştirme grafikleri elde edilmiştir. Kaynak bölgesindeki gerilmelerin iki boyutlu ve üç boyutlu modellenmesi durumunda oluşabilecek farklılıkları gözlemleyebilmek amacıyla iki model için de üç noktalı eğme analizleri yapılmıştır. Kaynaklı plakalar için patlama sonucu kaynakta oluşan gerilmeleri bulan matematiksel model de oluşturulmuştur. Kaynaklı bölgeden alınan sertlik ölçüm değerleri ve mikro model analizlerinde kullanılan Swift denklemleri birlikte kullanılarak oluşturulan malzeme datalarının yardımı ile ısıdan etkilenen bölgenin mekanik özellikleri belirlenmiştir. Geliştirilen analiz modelinin literatürde sıkça kullanılan analiz yöntemlerinden ayrılan farkı, özellikle simetrik olmayan kaynak ağızları ile yapılan kaynaklı birleştirmelerde ortaya çıkmaktadır. Patlamanın geliş yönü, V kaynak dikişi yönünün bulunduğu tarafa bağlı olarak sonuçlar farklılık göstermektedir. Bu çalışmada geliştirilen model ile üç boyutlu katı ağ modeli oluşturmaya gerek kalmadan ve ağ boyutlarını küçültmeye gerek olmadan analizler yapılabilmektedir. Literatürde sıkça kullanılan analiz modeline göre geliştirilen kaynak dikişli analiz modelinin patlama test sonuçlarına toplam elastik ve plastik deformasyon miktarı olarak SG307 kaynak teli ile V kaynak ağızlı plakalar için %15,91 daha yakın sonuçlar verdiği görülmüştür. Geliştirilen kaynak dikişi analiz modelinin fiziksel olarak gerçekleştirilen patlama test sonuçları ile uyumlu olduğu görülmüştür.

Abstract:
The aim of this study is to investigate the causes of the uncertainties that occur as a result of explosion in the welding zones of high-strength armor steels from micro dimension to macro dimension, and to improve analysis modeling methods of the weld seam and zone by using the obtained information and findings. In addition, it is to ensure that there are more realistic analysis results closer to the explosion test results.
The base material to be welded and the welding filler wire materials were determined and supplied for the tests. Welding method studies were completed and samples were prepared for the tests. It has been determined that there are no errors that may occur during the production of the welded samples with non-destructive testing methods. The mechanical properties of the welding samples which was obtained from the welded plates were determined by the mechanical tests. The obtained test results provided input datas to analysis studies. Firstly, blast analyzes were made with conventional welding modeling technique and, the test setup was produced and blasting tests were carried out. After the tests, the deformed samples were scanned with a laser scanner and they were transferred to the computer environment. The amount of deformation, which occurred on the welded plates as a result of the blasting tests, was measured and correlated with the analysis studies. The microstructure of the welded region was studied and modeled. The stress-strain graphs of the micro-models were obtained by using sub-modeling technique in tensile analyzes. Three-point bending analyzes were carried out for both models in order to observe the differences that may occur in the case of two-dimensional and three-dimensional modeling of the stresses in the welding zone. For welded plates, a mathematical model that finds the stresses in the weld as a result of the explosion has also been created. The mechanical properties of the heat-affected zone were determined with the help of the material data created by combining the hardness measurement values from the welded area and the Swift equations used in the micro-model analysis. The difference of the developed analysis model in this thesis study, which differs from conventional analysis methods, emerges especially in welded joints made with unsymmetrical welds. The results differ depending on whether the direction of the explosion is in the direction of the V shape weld or not. With the model developed in this study, analyzes can be carry out without the need of creating a three-dimensional solid mesh model and reducing the mesh size. It has been observed that the welded seam analysis model, developed according to the analysis model frequently used in the literature, gives results that are 15.91% closer to the burst test results for the total elastic and plastic deformation amount for SG307 welding wire and welded V-groove plates. It has been observed that the developed weld seam analysis model is compatible with the physically performed blast test results.