Çok katmanlı çeliklerin elektrik direnç nokta kaynağında hasar modunun tespiti ve analizi
Failure mode detection and analysis for spot welding of multilayer steels
Yazar: DÜRSER ÇAĞATAY BÖLÜKBAŞI
Danışman: PROF. DR. SALİM ASLANLAR
Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışma ile metal/polimer/metal formundaki çok katmanlı Bondal çeliğinin elektrik direnç nokta kaynağı ile yapılan kaynaklı birleştirme uygulamalarında ortaya çıkan farklı mekanik özellikler hasar modu tespit yöntemleri ile analiz edilmiş ve ortaya çıkan veriler ışığında optimum proses parametreleri belirlenmeye çalışılmıştır. Çalışma esnasında çok katmanlı Bondal çeliğinin seçilme nedeni, çok katmanlı çeliklerin son zamanlar otomotiv, savunma ve havacılık sanayinde artan kullanım oranları ve bu çeliğe ait kaynak prosesi çalışmalarının tasarımsal çeşitliliği arttırmak konusunda sağlayacağı faydadır. Kaynak yöntemi olarak, ısı girdisinin diğer kaynak yöntemlerine göre daha sağlıklı kontrol edilebildiği, otomasyon çalışmalarına daha fazla olanak tanıyan, verimlilik ve maliyet anlamında göreceli olarak diğer kaynak yöntemlerine göre daha başarılı sonuçlar verebilen elektrik direnç nokta kaynağı tercih edilmiştir. Elektrik direnç kaynağı ile yapılan numune üretimleri sırasında kaynak zamanı ve kaynak akım şiddeti proses parametreleri kontrollü bir şekilde değiştirilmiş olup diğer parametreler sabit tutulmuştur. Böylece değişken iki parametrenin çıktılara etkisi incelenmeye çalışılmıştır. 
Deneylerde kullanılacak olan numuneler yapılacak olan deney standartlarına uygun boyut ve şekillerde elektrik direnç nokta kaynağı prosesi kullanılarak kontrollü bir şekilde üretilmiştir. Üretilen deney numunelerine ait çekirdek boyutları ve diğer kritik ölçüler makro yapı incelemeleri ile gözlemlenmiştir. Malzeme yapısına ilişkin mikro yapı analizleri ise SEM ve EDS uygulamaları ile incelenmiştir. Bunlara ek olarak mekanik özellikleri belirlemek için çekme-makaslama, çekme-sıyırma, çapraz-çekme ve sertlik ölçümleri tüm numunelere uygulanmıştır.
Elde edilen sonuçlar ile proses parametrelerinin mekanik özelliklere, çekirdek boyutlarına, makro ve mikro yapıya etkisi analiz edilmiştir. Farklı proses parametreleri ile üretilen deney numunelerine yapılan sertlik testleri ile değişen proses parametreleri ve sertlik ölçüm sonuçları arasındaki ilişki incelenmeye çalışılmıştır.  Üretilen deney numunelerinin hasar modu analizi yapılarak proses parametrelerinin değişmesi ile parça kalitesinde meydana gelen değişiklikler tespit edilmiş, diğer deney sonuçlarının yorumlanmasında elde edilen verilerden faydalanılmıştır. Optimum proses parametrelerinin belirlenmesi için Weld Lobe grafiği çizilmiş, kaynaklı birleştirmelerden beklenen uygulama sonuçlarına göre Weld Lobe grafiği yorumlanarak, farklı endüstriyel uygulamalar için kılavuz bilgiler elde edilmiştir.

Abstract:
In this study, different mechanical properties of metal/polymer/metal multilayer Bondal steel welded by electric resistance spot welding were analysed by damage mode detection methods and optimum process parameters were determined in the light of the data obtained. The reason for the selection of multilayer Bondal steel during the study is the increasing use of multilayer steels in the automotive, defence and aerospace industries and the benefits that the welding process studies of this steel will provide to increase the design diversity. As a welding method, electric resistance spot welding was preferred, where the heat input can be controlled more accurately than other welding methods, which allows more automation studies, and can give relatively more successful results in terms of efficiency and cost compared to other welding methods. The process parameters of welding time and welding current were varied in a controlled manner during the production of samples by electric resistance spot welding, while the other parameters were kept constant. The effect of such two variable parameters on the outputs was investigated. 
The specimens to be used in the experiments were produced using the electric resistance spot welding process in sizes and shapes suitable for the experimental standards to be performed in a controlled manner. Core dimensions and other critical dimensions of the test specimens were observed by macrostructure analysis. Microstructure analysis of the material structure was examined by SEM and EDS experiments. In addition, tensile-shear, pull-peel, cross-pull and hardness measurements were applied to all samples to determine the mechanical properties.
With the results obtained, the effects of process parameters on mechanical properties, core dimensions, macro and microstructure were analysed. Hardness tests were performed on test specimens produced with different process parameters and the relationship between changing process parameters and hardness measurement results was tried to be analysed.  Damage mode analysis of the test specimens was performed to determine the changes in part quality with the change in process parameters, and the data obtained were used in the interpretation of other test results. Weld Lobe graph was drawn to determine the optimum process parameters, and the weld lobe graph was interpreted according to the expected application results of the welded joints and guidelines for different industrial applications were obtained.