Yüksek frekans indüksiyon kaynaklı borularda kaynak parametrelerindeki değişimin mekanik özelliklere ve kaynak dikişi geometrisine etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of welding parameters to the mechanical properties and weld seam geometry of high frequency induction welded tubes
Yazar: İSMAİL AYKUT AVCI
Danışman: DOÇ. DR. MURAT VURAL
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme ve İmalat Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Yüksek frekans indüksiyon kaynağı yöntemiyle üretilen boru ve profiller; inşaat sektöründe, otomotiv sektöründe, beyaz eşya sektöründe ve uzmanlaşmış imalatçılar gibi pek çok endüstriyel sektörde kullanılmaktadır. Bu sektörlerde kullanılan boru ve profillerin performansına yönelik kalite istemleri her geçen gün daha da artmaktadır. Bu yönde artan kalite taleplerini karşılayabilmek için kaynak parametrelerinin daha iyi anlaşılmasına ihtiyaç duyulmaktadır. Ancak, günümüzde YF indüksiyon kaynağı parametreleri neredeyse sadece çalışanların pratik deneyimine bağlıdır. Bu çalışmada, yüksek frekans indüksiyon kaynak kalitesini etkileyen parametrelerin anlaşılması amaçlanmıştır. Yüksek frekans indüksiyon kaynağında, enerji girdisi ve buna bağlı olarak impeder ve indüktör tipi, konumu ve ebadı, V açıklığı geometrisi, bant kenarlarının birleşme durumu, kaynak baskısı, V açıklığındaki yabancı maddeler (bant tufali, metal parçacıkları, metal olmayan kalıntılar) ve bant kenar kalitesi gibi kaynak parametreleri, kaynak kalitesini etkileyen önemli faktörlerdir.Bu çalışmada öncelikle, yüksek frekans indüksiyon kaynak yöntemiyle boyuna dikişli boru üretimi konusunda oldukça kapsamlı bir literatür çalışması yapılmıştır. Deneysel çalışmalarda farklı kaynak parametreleri kullanılarak yüksek frekans indüksiyon kaynağı yöntemiyle 40x40x2 mm ebadında profiller üretilmiştir. Kaynak kalitesini etkileyen kaynak hızı, indüktör konumu, indüktör tipi, impeder konumu, impeder tipi ve impeder çapı gibi kaynak parametreleri değiştirilerek mekanik özelliklerin ve kaynak dikişi geometrisinin nasıl etkilendiği incelenmiştir. Farklı kaynak parametrelerinde üretilen profillere ait numunelere çekme, yassıltma ve sertlik testleri uygulanarak mekanik değişimler tespit edilmiştir. Ayrıca kaynak dikişi geometrisindeki değişimleri görmek amacıyla metalografik muayene yapılarak kaynak dikişinin makro fotoğrafları çekilmiştir.Çalışmanın sonucunda, en uygun kaynak parametreleri kaynak dikişi mukavemeti, ITAB geometrisi ve kaynak gücü değerleri göz önünde bulundurularak belirlenmiştir. En uygun kaynak parametreleri; kaynak hızı 75 m/dak, indüktör konumu kaynak makaraları merkezine 50 mm uzaklıkta (kaynak makaralarına mümkün olan en yakın mesafe), impeder konumu kaynak makaraları merkezini 3 mm geçecek şekilde, indüktör tipi 2 sarımlı bakır plakalı tip, impeder tipi delikli oluklu tip ve impeder çapı 40 mm (mümkün olan en büyük çap) olacak şekilde belirlenmiştir.

Abstract:
High frequency induction welded circular hollow section tubes and rectangular&square hollow section tubes are used in many industrial sectors such as building sector, automotive sector, white goods sector and specialized manufacturers. The demanding quality performance of these tubes, which are used in these sectors, is greatly increasing day by day. For responding the increasing demand, welding parameters are needed to be more understandable. However, nowadays HF induction welding parameters are nearly just depending on experience of workers. This research is aimed at understanding the parameters that affect the quality of the high frequency induction welding. The welding parameters of high frequency induction welding such as energy input which depends on impeder and inductor type, position and size, the vee length geometry, how the strip edges meet each other, welding rolls pressure, presence of foreign materials in vee (scale, metal particles, non-metal particles) and strip edge quality effect the welding quality significantly.In this research primarily, a fully comprehensive research has been done about the production of longitudinally seam tube with the method of high frequency induction welding. In experimental studies, 40x40x2 mm square hollow section tubes were produced with high frequency induction welding method by using different welding parameters. With changing the welding parameters, which affect the welding quality such as, welding speed, inductor position, impeder position, inductor type, impeder type and impeder diameter, the effect on mechanical properties and weld seam geometry has been observed. Mechanical changings have been determined with doing tensile tests, flattening tests and hardness tests to the samples, which were produced in different welding parameters. Moreover, for observing the changes in weld seam geometry, weld seam macro pictures has been taken by metallographical examination.As a result of experiments, the most appropriate welding parameters are determined by taking into account the weld seam strengths, HAZ geometries and weld powers. The appropriate welding parameters are; welding speed is 75 m/dak, inductor was positioned 50 mm the distance from the weld roll centerline ( the shortest possible distance to the weld rolls), impeder was positioned 3 mm extending the weld roll centerline, 2 turn with copper plate type inductor, drilled and grooved type impeder and impeder diameter is 40 mm (the largest possible diameter).