Otomotiv sanayide kullanılan frenleme kuvveti aktarım elemanının robotik gazaltı kaynağı ile birleştirilmesinde kaynak parametrelerinin sürece etkisinin incelenmesi ve Box-Behnken metodu ile optimizasyonu
Investigation of the effect of welding parameters on the process of joining the braking force transmission element used in the automotive industry with robotic gas welding and optimisation by Box-Behnken method
Yazar: ERTUNÇ TEZCAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ AYŞEGÜL ÇAKIR ŞENCAN
Zonguldak Bülent Ecevit Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Otomotiv sanayide yaygın olarak kullanılan gazaltı kaynak yönteminde parametrelerin 
frenleme kuvveti aktarım elemanı birleştirilmesinde sürece etkisinin incelenmesi ve BoxBehnken metodu ile optimizasyonu bu çalışmada ele alınmıştır. Endüstri 4.0 doğrultusunda, 
üretimde robotik uygulamaların verimlilik, kalite ve tekrarlanabilirlik açısından kullanımı artış 
göstermiştir. Ayrıca, kaynak süresini azaltmak, üretkenliği artırmak ve olası kayıpları ortadan 
kaldırmak amacıyla robotik kaynak sistemleri kullanılmaktadır. Robotik kaynak 
uygulamalarında, kaynaklı malzemelerin kalitesini artırmak, maliyetleri düşürmek ve hata 
oranlarını minimize etmek için robotik kaynak parametreleri de önemlidir. Bu çalışmada Ç1040
ve DD12 malzemelerinin birleştirilmesi akabinde kaynak bölgesinin sertlik ve kaynak 
nüfuziyet değerleri incelenmiştir. Box-Behnken deney tasarım metodolojisi kullanılarak 
gerçekleştirilen kaynaklı numunelerde farklı tel sürme hızı, robot ilerleme hızı, koruyucu gaz 
debisi ve torç açısı sınır değerleri kullanılmıştır. Deneysel çalışma sonucunda minimum sertlik değerleri hedeflenerek kaynaklı malzemenin kalitesini arttırmak, maliyetlerini düşürmek ve 
hata oranlarını minimize etmek amaçlanmıştır. Ç1040 ve DD12 malzemeleri köşe kaynak 
pozisyonunda kaynatılmıştır. Kuvvet iletim parçalarının sertlik değerleri, Vickers sertlik ölçer 
ile test edilmiştir. Kaynaklı kuvvet iletim parçalarını mikroskop altında incelemek ve kaynak 
nüfuziyetini araştırmak amacıyla da aşındırma işlemleri gerçekleştirilmiştir. Robotik kaynak 
parametrelerinin sürece etkisini belirlemek için kuvvet iletim parçalarının kaynak nüfuziyetleri 
ve sertlik değerleri sunulmuştur. Anova analizi ile değişkenler arasında etkileşimin sertlik ve 
nüfuziyet üzerindeki etkileri istatistiksel olarak incelenmiştir. Robotik kaynak parametrelerinin 
yüzey cevapları grafiksel olarak ortaya konmuştur. Regresyon analizi ve optimizasyon 
çalışması ile minimum sertlik hedefine ulaşılmasında değişkenlerin ilişkisi incelenmiştir. İşlem 
altındaki örneklerin minimum sertlik değeri, 12 mm/sn ilerleme hızı, 20 m/dak tel besleme hızı, 
37,5° torç açısı ve 17,5 L/dak koruyucu gaz akış hızı ile 234,8 HV olarak ölçülmüştür. En 
düşük, ortalama ve en yüksek sertlik değerlerine sahip numunelere ait mikroyapı görüntüleri 
incelenmiştir.

Abstract:
In this study, the effect of the parameters of the gas metal arc welding method, which is widely 
used in the automotive industry, on the process of braking force transmission element joining 
and its optimisation with the Box-Behnken method are discussed. In line with Industry 4.0, the 
use of robotic applications in production has increased in terms of efficiency, quality and 
repeatability. In addition, robotic welding systems are used to reduce welding time, increase 
productivity and eliminate possible losses. In robotic welding applications, robotic welding 
parameters are also important to improve the quality of welded materials, reduce costs and 
minimise defect rates. In this study, the hardness and weld penetration values of the weld zone 
after joining Ç1040 and DD12 materials were investigated. Different wire feed speed, robot 
feed speed, shielding gas flow rate and torch angle limits were used in the welded specimens 
using Box-Behnken experimental design methodology. As a result of the experimental study, 
it is aimed to increase the quality of the welded material, reduce costs and minimise error rates 
by targeting minimum hardness values. Ç1040 and DD12 materials were welded in the fillet 
welding position. The hardness values of the force transmission parts were tested with a Vickers hardness tester. Etching processes were also carried out to examine the welded force 
transmission parts under a microscope and to investigate the weld penetration. Weld penetration 
and hardness values of the force transmission parts are presented to determine the effect of 
robotic welding parameters on the process. The effects of interaction between variables on 
hardness and penetration were statistically analysed by ANOVA analysis. The surface 
responses of robotic welding parameters are presented graphically. The relationship between 
the variables in achieving the minimum hardness target was examined by regression analysis 
and optimisation study. The minimum hardness value of the treated samples was measured as 
234.8 HV at a feed rate of 12 mm/sec, wire feed rate of 20 m/min, torch angle of 37.5° and 
shielding gas flow rate of 17.5 L/min. Microstructure images of the samples with the lowest, 
average and highest hardness values were analysed.