Yüksek yoğunluklu polietilen polimer malzemenin sürtünme  karıştırma kaynağında kaynak parametrelerinin kaynak mukavemeti  üzerindeki etkilerinin araştırılması ve kaynak parametrelerinin taguchi deneysel tasarım yöntemi ile optimizasyonu
Investigation of the effects of welding parameters on the weld  strength in friction stir welding of  high density polyethylene polymer material and optimization of welding parameters with taguchi experimental design method
Yazar: AYDIN ÜLKER
Danışman: PROF. DR. VURAL CEYHUN
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2015
Konu: Endüstri ve Endüstri Mühendisliği = Industrial and Industrial Engineering ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Eniyileme =   ; Kaynak bağlantısı = Weld joint ; Mekanik dayanım = Mechanical strength ; Parametre optimizasyonu = Parameter optimization ; Sürtünme karıştırma kaynağı = Friction stir welding ; Termoplastik = Thermoplastic ; Çekme dayanımı = Tensile strength ; Çok değişkenli varyans analizi = Multivariate variance analysis ; İstatistiksel deney tasarımı = Statistical experimental design

Özet:
Bu tezde Taguchi deneysel tasarım yöntemi kullanılarak yüksek yoğunluklu polietilen levhaların sürtünme karıştırma kaynağı işlemindeki önemli süreç ve takım parametrelerinin kaynak mukavemeti üzerindeki etkisi incelenmiştir.Takım dönme hızı, ilerleme hızı ve takım omuz çapı değişken parametreler olarak kabul edilmiş ve kaynak mukavemeti için ile optimize edilmiştir. Kaynaklı bağlantılar üç farklı takım dönme, ilerleme hızı ve takım omuz çapı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Kaynaklı bağlantıların kalitesi,  çekme mukavemeti ve kaynak verimliliği karakteristiklerinin incelenmesi ile değerlendirilmiştir Optimum kaynak parametrelerini ayarlamak için istatistiksel deney tasarım tekniği olarak parametre tasarımında Taguchi yaklaşımı kullanılmıştır. Plakaların sürtünme karıştırma kaynağı için deneyler Taguchi L9 ortogonal dizisi kullanılarak rasgele şekilde düzenlenmiştir. Sürtünme karıştırma kaynağı proses parametrelerin kaynak mukavemeti üzerindeki etkisini araştırmak sinyal - gürültü oranı ve varyans analizi kullanılmıştır.Varyans analizi ve  sinyal – gürültü oranı için faktör etkileri grafiği ile,  anlamlı parametreler ve kaynak parametrelerinin uygun değer kombinasyon seviyeleri elde edilmiştir. 1600 dev/dak'lık takım dönme hızı, 20 mm/dak'lık ilerleme hızı ve 20 mm'lik takım omuz çapı değerleri ile iyileştirilmiş  kaynak mukavemetinin elde edilebileceği bulunmuştur.Sonuçlar takım ilerleme hızı, takım dönme hızı ve takım omuz çapının sırasıyla anlamlı faktörler olduğunu göstermiştir. Proses parametreleri için uygun değer seviyeler belirlendikten sonra Taguchi yönteminin etkinliğini kanıtlamak için doğrulama deneyleri gerçekleştirilmiştir. Kaynak mukavemeti başlangıçtaki kaynak parametreleri ile elde edilen mukavemetlere göre yaklaşık % 25 oranında iyileştirilmiştir. Sonuç olarak, kaynak verimliliğinde %57'den %71'e ulaşılacak şekilde kayda değer bir iyileşme gözlenmiştir

Abstract:
In this thesis, the effect of  important process and tool parameters  on joint strength in friction stir  welding of high density polyethylene plates has been investigated by using Taguchi experimental design method.The tool rotation, feed rate, tool shoulder diameter were considered as varying parameter and optimized with considerations of joint strength. Three different tool rotations, feed rates with shoulder geometries were used to fabricate the joints. The quality of the joint was evaluated by examining the characteristics of the joint efficiency as a result of ultimate tensile strength. The Taguchi approach of parameter design was used as a statistical design of experiment technique to set the optimal welding parameters. For friction stir welding of the plates, the experiments were arranged by using Taguchi's L9 orthogonal array in randomized way. The signal to noise ratio and the analysis of variance are employed to investigate friction stir welding parameter effects on the joint strength.  From  the analysis of variance and the signal to noise response graphs, the significant parameters and the optimal combination level of welding parameters were obtained. It was found that using 1600 rpm of tool rotation, 20 mm/min of feed rate and 20 mm of shoulder diameter, it may be achieved improved joint strength.The  results  showed that  feed rate, shoulder diameter and tool rotation were  significant  factors respectively. A confirmation run is also performed to prove the effectiveness of Taguchi method after the optimum levels of process parameters are determined.  The weld strength was improved by about 25% from initial welding parameters. Consequently,  a remarkable improvement was observed in joint efficiency as increase from 57%  to 71%.