Polimer matrisli kompozit malzemelerin ultrasonik kaynak yöntemiyle kaynak kabiliyetinin incelenmesi
Investigation of welding capability of polymer matrix composite materials by ultrasonic welding method
Yazar: GÜLDENUR HAM
Danışman: DOÇ. DR. AHMET DEMİRER
Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Endüstrideki geliĢmeler ile kolay Ģekillendirilebilen, hafif, uygun maliyetli, aĢınma 
direnci fazla olan, çevreye uygun malzemeler tercih edilmektedir. Polimer kompozit 
malzemelerin kullanımı bu nedenle  yaygınlaĢarak, metal,  seramik, ahĢap vb. farklı 
özelliklere sahip malzemelerin yerini almaktadır. Bu malzemelerin birleĢimleri için 
çoğu  zaman  kaynaklı  bağlantılar  karĢımıza  çıkmakta  bu  kaynaklı  bağlantıların 
içerisinde  ultrasonik  kaynağının  hızlı,  seri  oluĢu  ve  görsellik  açısından  avantaj 
sağlayan  bir  kaynak  tekniği  olduğu  bilinmektedir.  Bu  nedenle  bu  çalıĢma  da 
ultrasonik  kaynaklı  birleĢtirme  yönteminin  parametre  değerinin  kompozit  malzeme 
üzerindeki etkisi araĢtırılmıĢtır. 
ÇalıĢmada  mühendislik  plastik  malzemelerinden  katkısız  poliamid6‟nın  (PA6)  iki 
farklı cam elyaf (CE) katkı oranında (PA6+%15CE ve PA6+%30CE) kompozitin, üç 
farklı  kaynak  parametresinde  (Basınç  –  Kaynak  Süresi  –  Genlik)  ve  bindirme 
pozisyonunda ultrasonik kaynak kabiliyeti incelenmiĢtir. Ġki farklı ultrasonik kaynak 
tekniği  kullanılmıĢ  olup  birincisi  enerji  yönlendiricili  (EY),  ikincisi  nokta  (punta) 
kaynak  tekniğidir.  Optimum  kaynak  parametre  değerlerinin  belirlenmesi  amacıyla 
Taguchi yöntemi ve Anova analizinden yararlanılmıĢtır. Kaynak parametrelerinin her 
üç  malzemeye  etkisi  ayrı  ayrı  ve  karĢılaĢtırmalı  olarak  incelenmiĢtir.  Numunelere 
çekme testi, darbe testi ve sertlik testleri yapılmıĢtır. BirleĢtirme bölgesindeki kesme 
kuvveti  ve  kesme  dayanımları  ölçülmüĢ  olup,  optimizasyon  çalıĢması  ile  kaynak 
kabiliyetini en iyi olan kaynak parametreleri belirlenmiĢtir. Ayrıca numuneler SEM 
ve optik mikroskopla incelenerek kaynak kabiliyetleri ele alınmıĢtır.  
Hazırlanan  kompozit  malzeme  numunelerinin  çekme  testi  sonuçları  incelendiğinde 
çoğunlukla  takviye  malzeme  miktarının  artıĢı  ile  doğru  orantılı  olarak  kesme 
dayanımının  ve  sertliğin  arttığı  gözlemlenmiĢtir.  Ultrasonik  kaynak  parametreleri 
odaklı  bir  değerlendirme  yapıldığında  en  çok  dayanım  değerini  etkileyen 
parametreler  sırasıyla  basınç,  genlik  ve  kaynak  süresinin  olduğu  tespit  edilmiĢtir. 
Ultrasonik  EY‟li  kaynak  yönteminde  katkı  oranı  arttıkça  kaynak  basıncının 
düĢürülmesi, genliğin ve sürenin yüksek tutulması kaynak kabiliyetini arttırmıĢtır.

Abstract:
With  the  developments  in  the  industry,  materials  that  can  be  easily  shaped,  light, 
cost-effective, have high abrasion resistance and are suitable for the environment are 
preferred.  For  this  reason,  the  use  of  polymer  composite  materials  has  become 
widespread,  and  metal,  ceramic,  wood,  etc.  It  replaces  materials  with  different 
properties.  We  often  come  across  welded  joints  for  the  combinations  of  these 
materials,  and  it  is  known  that  ultrasonic  welding  is  a  welding  technique  that 
provides advantages in terms of rapidity, rapidity and visuality among these welded 
joints.  Therefore,  in  this  study,  the  effect  of  the  parameter  value  of  the  ultrasonic 
welded joining method on the composite material was investigated. 
In  the  study,  ultrasonic  welding  of  undoped  polyamide6  (PA6),  one  of  the 
engineering  plastic  materials,  in  two  different  glass  fiber  (CE)  additive  ratios 
(PA6+15% CE and PA6+30% CE) composite in three different welding parameters 
(Pressure - Welding Time - Amplitude) and in overlap position. capability has been 
studied.  Two  different  ultrasonic  welding  techniques  are  used,  the  first  is  energy 
directed (EY) and the second is spot (spot) welding technique. Taguchi method and 
Anova analysis were used to determine the optimum source parameter values. The 
effects of welding parameters on all three materials were investigated separately and 
comparatively.  Tensile  test,  impact  test  and  hardness  tests  were  performed  on  the 
samples. The shear force and shear strengths in the joint area were measured, and the 
welding  parameters  with  the  best  welding  ability  were  determined  with  the 
optimization study. In addition, the samples were examined with SEM and optical 
microscope and their welding capabilities were discussed. 
When  the  tensile  test  results  of  the  prepared  composite  material  samples  were 
examined, it was observed that the shear strength and hardness increased in direct 
proportion to the increase in the amount of reinforcement material. When ultrasonic 
welding  parameters  are  evaluated,  it  has  been  determined  that  the  parameters  that 
affect  the  strength  value  the  most  are  pressure,  amplitude  and  welding  time, 
respectively.  In the ultrasonic EY welding method, as  the additive ratio increased, 
reducing the welding pressure and keeping the amplitude and time high increased the 
welding ability.