Farklı HDPE Boruların Alın Kaynağı Prosesinde Optimizasyon Tekniği ile Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi ve Optimum Parametrelerin Belirlenmesi
Investigation of Mechanical Properties of Different HDPE Pipes in Butt Welding Process with Optimization Technique and Determination of Optimum Parameters
Yazar: Dağlı, Muhammet; Demirer, Ahmet; Yumat, Esra
Dergi: Iğdır Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, Vol. 16 No. 1, 2025
Anahtar kelimeler: Polymer Science and Technologies ; Polimer Bilimi ve Teknolojileri ; Polymers and Plastics ; Polimerler ve Plastikler ; PE80,PE100,Sıcak Eleman Alın Kaynağı,Çekme dayanımı,Sertlik,Hidrostatik İç Basınç ; PE80,PE100,Butt Fusion Welding,Tensile Strength,Hardness,Hydrostatic Internal Pressure

PE borular, esneklik, dayanıklılık ve korozyon direnci gibi özellikleri nedeniyle su, gaz, kanalizasyon, sulama ve yangın koruma sistemleri gibi birçok altyapı uygulamasında yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışma, PE80 ve PE100 sınıfı boruların alın kaynağı işlemi için optimum kaynak parametrelerini belirlemeyi ve PE100 ile PE80 boruların alın kaynağıyla birleştirildiğinde mekanik özelliklerinin nasıl etkileneceğini incelemeyi amaçlamaktadır. Çalışmada, üç farklı kaynak sıcaklığı (215, 220, 225°C), iki birleştirme basıncı (1 ve 2 bar), ısıtma ve soğutma süreleri kullanılarak bu boruların optimum kaynak parametreleri belirlenmiştir. PE80+PE80, PE100+PE100 ve PE100+PE80 boru kombinasyonları için alın kaynağı işlemi gerçekleştirilmiş ve bu işlemlerin mekanik performansa etkileri test edilmiştir. Çekme dayanımı, sertlik ve hidrostatik iç basınç testleriyle kaynak sonrası mekanik özellikler detaylı olarak incelenmiştir. PE100 borular, PE80'e kıyasla daha yüksek çekme dayanımı ve sertlik değerleri gösterirken, PE80+PE100 kombinasyonlarında kaynak parametrelerinin dikkatlice optimize edilmesi gerektiği ortaya konmuştur. Cevap Yüzey Metodu kullanılarak PE100-PE80 kombinasyonu için optimum parametreler belirlenmiş ve bu kombinasyonun mekanik dayanım açısından test edilmiştir. Sonuç olarak, PE100 ve PE80 boruların kaynak sonrası mekanik performanslarının optimum koşullarda önemli ölçüde iyileştirilebileceği gözlemlenmiştir. Optimum parametreler kullanıldığında PE80+PE100 kombinasyonunun çekme dayanımı %46.7 oranında iyileşmiş ve 11.28 N/mm²’den 16.55 N/mm²'ye yükselmiştir. Aynı şekilde, sertlik değerleri 49 Shore D'den 57 Shore D'ye çıkarak %16 oranında bir artış göstermiştir. Hidrostatik iç basınç testinde ise Deney 6 (225°C kaynak sıcaklığı ve 2 bar basınç) PE80+PE100 kombinasyonu optimum şartlar altında 11 bar’a kadar dayanım göstermiş ve bu da orijinal duruma kıyasla önemli bir iyileşme sağlamıştır.

ABSTRACT: Polyethylene (PE) pipes are widely utilized in infrastructure applications such as water distribution, gas transportation, sewage, irrigation, and fire protection due to their flexibility, durability, and corrosion resistance. This study aims to optimize the butt welding parameters for PE80 and PE100 pipes and evaluate their mechanical properties post-welding. Experiments were conducted using three welding temperatures (215°C, 220°C, and 225°C), two joining pressures (1 bar and 2 bar), and varying heating and cooling times. Butt welding was applied to PE80+PE80, PE100+PE100, and PE100+PE80 combinations. Tensile strength, hardness, and hydrostatic internal pressure tests were performed to assess mechanical performance. Results indicate that PE100 pipes exhibit higher tensile strength and hardness than PE80. However, optimizing welding parameters is critical for PE80-PE100 combinations. Using the Response Surface Method, the optimal welding parameters were identified and validated. Under optimal conditions, the tensile strength of the PE80+PE100 combination increased by 46.7%, from 11.28 N/mm² to 16.55 N/mm². Hardness values improved by 16%, rising from 49 Shore D to 57 Shore D. Additionally, in the hydrostatic internal pressure test, the PE80+PE100 combination (welded at 225°C and 2 bar) withstood up to 11 bar, significantly improving its pressure resistance. In conclusion, optimizing butt welding parameters enhances the mechanical properties of PE100 and PE80 pipes, making them more suitable for infrastructure applications.