Otomotiv sektöründe kullanılan sac metal malzemelerin farklı teknikler ile oluşturulan birleşimlerinin yorulma özelliklerinin araştırılması
Investigation of fatigue properties of joints of sheet metal materials used in automotive industry with different joining techniques
Yazar: YILMAZ BAYDEMİR
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET ÇETKİN
Afyon Kocatepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Elektrik direnç nokta kaynağı = Electrical resistance spot welding

Özet:
Bu araştırmada, Otomotiv sanayinde araç komponentlerinde kullanılmakta olan ve
birbiriyle metalürjik olarak uyumsuz olan Erdemir 1314 kalite galvanize çelik sac levha
ile Al 5052 H32 alaşımı sac levha, otomotiv sanayinde tercih edilen sac levha birleştirme
metotlarından üç farklı metot kullanılarak tek noktadan olmak üzere birleştirilmiş ve
yorulma davranışları araştırılmıştır. Bu araştırma için belirlenen üç farklı birleştirme
metodu sırasıyla; Form Punta (FP), Elektrik Direnç Kaynağı (EDK) ve Kendiliğinden
delen perçinleme (KDP) metottur. Bu araştırmada, yorulma deneyleri öncesi, Erdemir
1314 kalite galvanize çelik ile Al 5052 H32 alaşımından oluşan sac metal malzemeler,
mekanik özellikleri belirlemek amacıyla TSE EN ISO 6892-1 standardına göre çekme
testi uygulandı. Çekme testleri öncesi alüminyum ve çelikten oluşan sac levha
numunelerden oluşan malzemelerin içyapısında elementlerin varlığı firmaların bize
sunduğu özelliklerde olup olmadığı belirlemek amacıyla OES (Optik Emisyon
Spektroskopi) ile analiz edildi. EDK ile birleştirilen numuneler üzerinde Enerji Dağılım
Spektrometresi (EDX) ile kaynak bölgesindeki dağılımları ve bu dağılımın oransal yapısı
belirlendi. Çelik ve alüminyum alaşımı sac levha numuneleri, bu araştırmada belirlenen
üç farklı sac levha birleştirme metodu ile TS EN ISO 14273 kesme deneyi standardına
göre birleştirilmiştir ve ayırma kuvvetleri belirlenmiştir. Yorulma deneyleri için, çelik ve
alüminyum sac levha numuneler bu araştırmada belirlenen üç farklı sac levha birleştirme
metodu ile TSE EN ISO 14324 standardına göre birleştirilip yorulma deneyleri yapıldı.
Elde edilen deney verileri neticesinde yorulma ömür grafikleri oluşturuldu. Yorulma
çevrim sınırı olarak N=106
çevrim sayısına karşılık gelen değerler alınmıştır.
Ayrıca sac levha bağlantı metotları ile birleştirilen numunelerin metalografik cihazlar
kullanılarak hazırlanan kesit görünüşleri optik mikroskoplar yardımıyla fotoğrafları
çekilerek, kesit görünüşlerde FP ve KDP birleşim formlarının yapısı incelenmiştir.
Yorulma deneylerine başlanabilmesi için gerekli olan kesme ayırma dayanımlarının
değerlendirmesinde EDK metot ile yapılan birleştirmeler diğer bağlantı metotlarına göre
daha yüksek dayanıma sahip olduğu tespit edilmiştir. En düşük kesme ayırma değerleri
FP metodunda gözlemlenmiştir. Daha esnek bir birleştirme yapısına sahip olan FP
tekniğinin yorulma ömürleri, diğer birleştirme metotlarına göre daha üstün değerlere
sahip olduğu belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler: Elektrik Direnç Kaynağı, Form Punta, Kendiliğinden Delen
Perçinleme, Sac Levha Birleştirme Metodu, Yorulma

Abstract:
In this research, Erdemir 1314 quality galvanized steel sheet and Al 5052 H32 alloy sheet
metal sheet, which are used in vehicle components in the automotive industry and are
metallurgically incompatible with each other, were combined from one point using three
different methods, one of the preferred sheet metal joining methods in the automotive
industry, and their fatigue behavior was investigated. Three different joining methods
determined for this research are respectively; Clinching, Resistance Spot Welding (RSW)
and Self-Pierce Riveting (SPR) are methods. In this research, before the fatigue tests,
sheet metal materials consisting of Erdemir 1314 quality galvanized steel and Al 5052
H32 alloy were subjected to tensile test according to TSE EN ISO 6892-1 standard in
order to determine their mechanical properties. Before the tensile tests, the presence of
elements in the internal structure of the materials consisting of sheet metal samples
consisting of aluminum and steel was analyzed with OES (Optical Emission
Spectroscopy) in order to determine whether they are in the properties offered to us by
the companies. The distributions in the source region and the proportional structure of
this distribution were determined by Energy Dispersive Spectrometer (EDX) on the
samples combined with RSW. Steel and aluminum alloy sheet metal samples were
combined with three different sheet metal joining methods determined in this research,
according to the TS EN ISO 14273 shear test standard, and the separation forces were
determined. For fatigue tests, steel and aluminum sheet metal samples were combined
with three different sheet metal joining methods determined in this study according to
TSE EN ISO 14324 standard and fatigue tests were performed.
Fatigue life graphs were created as a result of the experimental data obtained. The values
corresponding to N=106
cycles were taken as the fatigue cycle limit. In addition, the crosssectional views of the samples, which were joined by sheet metal connection methods,
prepared using metallographic devices, were photographed with the help of optical
microscopes, and the structure of clinching and SPR joint forms in cross-sectional views
were examined. It has been determined that the joints made with the RSW method have
higher strength compared to the other connection methods in the evaluation of the shearseparation strengths required to start the fatigue tests. The lowest shear separation force
values were observed in the clinching method. It has been determined that the fatigue life
of the clinching technique, which has a more flexible joining structure, has superior values
compared to other joining methods.

Keywords: Resistance Spot Welding, Clinching, Self Pierce Riveting, Sheet Metal
Joining Method, Fatigue