Robot mekanizmaları tarafından yapılan kaynak dikişlerinin dinamik yüklere karşı olan dayanımlarının incelenmesi
Investigation of the dynamic strength of weld beads applied by robot mechanisms
Yazar: FATİH GÜVEN
Danışman: PROF. DR. HİKMET RENDE
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Kaynaklı bağlantılar, makine imalatında, gemi ve köprü başta olmak üzere birçok inşa uygulamasında sıklıkla tercih edilmektedir. Bu bağlantıların tasarımı, imalatı ve kullanım koşulları, yorulma ömrünü etkileyen en önemli etkenlerdir. Kaynaklı bağlantının belirlenen ömür içinde güvenli bir şekilde çalışması beklenir. Bunun için çok sayıda tasarım ilkesi, standart ve tavsiyeler mevcuttur. Kaynaklı bağlantıların dayanımına etki eden çok sayıda değişkenin olması mukavemet hesaplarının yapılmasını zorlaştırmaktadır. Hesap kolaylığı açısından katsayıların kullanılması uygulamada daha çok yer bulmaktadır.  Aşırı mukavim bağlantıların, kullanılan ek metal ile uzun işlem süresinin getirdiği zaman ve işçilik gibi unsurlar yüzünden, maliyeti artmaktadır. Bundan dolayı kaynaklı bağlantının güvenle çalışabileceği, yeterli kaynak dikiş kalınlığının ve geometrisinin belirlenmesi gerekir. Kaynak robotları kaliteli ve seri kaynak dikişleri yapabilmesi sayesinde endüstride sıklıkla kullanılmaktadır. Bu çalışmada, dinamik yük katsayıları deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir. Çalışma kapsamında doğrusal dinamik uygulayabilen yorulma deney düzeneğinin tasarımı ve imalatı yapılmıştır. Deney düzeneğinde kullanılan elektromekanik silindirin kontrol birimi değişken yükleme koşulları altında farklı kuvvetlerde testler yapılabilmesi için programlanmıştır. Hazırlanan bu düzenekte T kaynak bağlantıları içbükey, dışbükey ve düz dikiş şekilleri için tek veya çift taraflı kaynaklı bağlantılar kullanılarak test edilmiştir. Deney sonuçları, sonlu elemanlar çözümlerinden elde edilen bulgularla kıyaslanarak farklı kaynak bağlantıları için öneriler sunulmuştur. Yapılan çalışmalar sonucunda kaynaklı bağlantıların dayanımlarının hesaplanmasında kullanılmak üzere katsayılar önerilmiştir.

Abstract:
Welded joints are common in machine construction, shipbuilding, bridge and some other production. Design, manufacturing and operating conditions are some determinants that affect fatigue life of these joints. There are design codes, standards, and guidelines for the service of welded joints safely throughout the life designated. Numbers of determiners that affect fatigue life of welded joints complicate calculation of fatigue strength of weld. For the sake of simplicity, factors are wide in use for calculation.  Excessive resistant weld bead causes over-costing of joint due to amount of filler metal, process time required for filling, and labor. Hence, adequate bead thickness and geometry should be specified considering both safety and cost. Welding robots are widely used in industrial applications because of the fact that they can apply weld beads qualitatively and repetitively. In this study, the factors were investigated experimentally and numerically. A linear fatigue testing machine that subjects dynamic variable load was designed and manufactured. An electromechanical cylinder was utilized for testing and programmed for force control. Single and double bevel T-joints with concave, convex and fillet weld beads were tested. Finite element analysis and test results were assessed and dynamic loading factors were proposed.