2. GÜN. 19 Kasım Oturum Başkanı Hakan SİTEMBÖLÜKBAŞI. Doç.Dr. Cemal MERAN - Dr. M. Burak BİLGİN. Mustafa Kemal BİLİCİ - Ahmet İrfan YÜKLER

Transkript

1 2. GÜN 19 Kasım 2011 Oturum 6A Oturum Başkanı Hakan SİTEMBÖLÜKBAŞI AISI 430 Ferritik Paslanmaz Çeliğin Sürtünme Karıştırma Kaynağında Takım Baskı Kuvvetinin Etkisi Doç.Dr. Cemal MERAN - Dr. M. Burak BİLGİN Polietilenin Sürtünme Karıştırma Nokta Kaynak Parametrelerinin Taguchi Yöntemi İle Optimizasyonu Mustafa Kemal BİLİCİ - Ahmet İrfan YÜKLER 200 Tonluk Konverter Gövdesinin ve Lamellerinin (P460NH, t=70mm) Kaynakla Tamiratı Güney AKIN Bulanık Mantık Kontrollü Kaynak Ağzı İzleyen Kaynak Robotunun Tasarım ve İmalatı İlhan ASİLTÜRK - Ahmet ÖZTÜRK - Hayrettin DÜZCÜKOĞLU - Ömer AYDOĞDU

2

3 Kaynak Mühendisliği ve Uygulamaları KAYNAK TEKNOLOJİSİ VIII. ULUSAL KONGRE VE SERGİSİ AISI 430 FERRİTİK PASLANMAZ ÇELİĞİN SÜRTÜNME KARIŞTIRMA KAYNAĞINDA TAKIM BASKI KUVVETİNİN ETKİSİ Doç.Dr. Cemal MERAN 1, Dr. Mehmet Burak BİLGİN 2 1 Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü, 20070, Denizli, E-posta: cmeran@pau.edu.tr 2 Amasya Üniversitesi Teknoloji Fakültesi, E-posta: mb_bilgin@hotmail.com ÖZET Ferritik paslanmaz çeliklerin klasik ergitme kaynak yöntemleri ile kaynağında karşılaşılan en önemli sorun, bu malzemenin 1150 C nin üzerindeki sıcaklıklarda tane büyümesine karşı olan aşırı eğilimidir. Normal halde ferritik paslanmaz çelikler çok ince taneli sünek bir yapıya sahiptirler. Kaba taneli bir yapı haline geçince gevrekleşirler, çentik darbe mukavemeti düşer ve geçiş sıcaklığı yükselir. Ferritik paslanmaz çeliklerin klasik ergitme kaynak yöntemleri ile kaynağında ortaya çıkan bir diğer problem de, krom ve demirin intermetalik bir fazı olan çok kırılgan ve gevrek σ-fazının oluşmasıdır. Ferritik paslanmaz çelikler belirli bir süre boyunca C sıcaklığa maruz bırakıldıklarında σ-faz oluşabilmektedir. σ-faz yaklaşık HV gibi yüksek bir sertliğe sahip gevrek bir yapıdır. Bu çalışmada AISI 430 (X6Cr17, malzeme no ) ferritik paslanmaz çeliğin sürtünme karıştırma kaynak yapılabilirliği üzerine takım baskı kuvvetinin etkisi incelenmiştir. 3x100x200 mm boyutlarındaki iki numune alın alına kaynak yapılmıştır. Deneylerde 1120 min -1 takım devir sayısı, 125 mm/min ilerleme hızı ve 0 takım açısı parametreleri sabit tutularak takım baskı kuvveti 2; 2,5; 3,5; 4,5; 5,5 ve 7,5 kn olarak değiştirilmiştir. Takım malzemesi olarak üçgen profile sahip sert metal karbür uç kullanılmıştır. Anahtar Kelimeler: Ferritik paslanmaz çelikler, AISI 430, sürtünme karıştırma kaynağı, takım baskı kuvveti THE EFFECT OF TOOL PRESSURE FORCE ON FRICTION STIR WELDED AISI 430 FERRITIC STAINLESS STEELS ABSTRACT The trend of excessive grain growth above 1150 C is the most important problem during traditional welding of ferritic stainless steels. The ferritic stainless steels have very fine grain structure and ductile in normal situation. When the ferritic stainless steels have the structure of grain growth, they also become brittle and have low toughness and transition temperature 389

4 KAYNAK TEKNOLOJİSİ VIII. ULUSAL KONGRE VE SERGİSİ Kaynak Mühendisliği ve Uygulamaları Another problem in welding of ferritic stainless steels with traditional methods is about formation of σ-phase (sigma-phase) which is an intermetallic phase of crom and iron and has a very fragile and brittle structure. When ferritic stainless steels are exposed to C for a period of time, σ-phase can occur. σ-phase is approximately as high as HV hardness of a brittle structure. In this study, the effects of tool pressure force on welding of AISI 430 (X6Cr17, material number ) ferritic stainless steels by friction stir welding method were examined. Two specimens with dimension of 3x100x200 mm were joined in butt position. All experiments were performed constant tool rotational speed, tool traverse speed and tool tilt angle 1120 min 1, 125 mm/min, and 0 respectively. During the studies, tool pressure force was changed as 2; 2,5; 3,5; 4,5; 5,5 ve 7,5 kn. Hard metal carbide (WC-Co hard metal identified as K10) with equilateral tiangle tip profile was used as the tool material. Key words: Ferritic stainless steel, AISI 430, friction stir welding, tool pressure force 1. GİRİŞ Çeliklerin sürtünme karıştırma kaynağı üzerine son zamanlarda yayınların arttığı görülmektedir. Sürtünme karıştırma kaynağı başlangıçta Alüminyum ve alaşımları gibi ergime sıcaklığı düşük malzemelere uygulanmışsa, başarılı sonuçların ardından araştırmacılar sürtünme karıştırma kaynağının çelikler gibi ergime sıcaklığı yüksek malzemelerde ne gibi sonuçlar vereceğini inceleme yoluna gitmişlerdir[1-7, 14-15, 19]. Geleneksel (ergitme) kaynak metotları ile ferritik paslanmaz çeliklerin kaynağında birtakım problemler mevcuttur. Geleneksel yöntemlerle yapılan kaynak esnasında karşılaşılan en yaygın problem aşırı tane büyümesidir. Ergitme kaynağında kaynak bölgesi ve ITAB de kaba tane problemi ile karşılaşılmakta ve bu nedenle düşük dayanım ortaya çıkmaktadır [8,9]. Ferritik paslanmaz çeliklerin kaynağındaki diğer önemli bir problem ise σ-fazı (sigma-fazı) oluşumudur. Paslanmaz çelikler belirli bir süre boyunca C sıcaklığa maruz bırakıldıklarında σ-fazı (sigma-fazı) gibi istenmeyen birtakım metaller arası fazlar oluşabilmektedir [10]. σ-fazı (sigma-fazı) yaklaşık HV gibi yüksek bir sertliğe sahip gevrek bir yapıdır. Sigma fazı, mekanik özelliklere olumsuz etkisi ve korozyon dayanımını kötüleştirmesinden dolayı paslanmaz çeliklerin kaynak edilebilirliği açısından ortaya çıkan ikincil fazlar arasında en tehlikelisidir. Geleneksel yöntemlerle yapılan kaynaklarda, sigma fazını önlemek için, paslanmaz çeliklerin 400 C sıcaklığın üzerinde ön ısıtmaya tabi tutulması veya kaynak sonrasında derhal soğutma işlemine tabi tutulması önerilmektedir [11]. Sürtünme karıştırma kaynağında ulaşılan sıcaklıkların geleneksel yöntemlere göre çok daha düşük olmasından dolayı yukarıda sözü edilen tane büyümesi ve sigma fazı oluşumlarının önleneceği öngörülmektedir. Park ve arkadaşları sürtünme karıştırma kaynağı ile kaynak edilmiş 430 ferritik paslanmaz çeliklerin mikroyapıları ile mekanik özelliklerini araştırmışlar ve sürtünme karıştırmasının sebep olduğu keskin plastik deformasyonun neden olduğu yüksek gerilme ile hızlı soğuma oranının birlikte ortaya çıkardığı martenzit dönüşümünü artırdığını ileri sürmüşlerdir. Karıştırma Bölgesi (KB) sertliğinin Esas Malzeme (EM) sertliğinden çok daha yüksek olduğunu tespit etmişlerdir, ki bunu martenzit oluşumu ve sonunda dubleks mikroyapının eşit dağılması ile açıklamışlardır. Karıştırma bölgesinin % 0.2 akma sınırı (R p0.2 ) ve çekme dayanımının, esas metal (BM) bölgesinin iki katından fazla olduğunu tespit etmişlerdir. Ancak, karıştırma bölgesi yüksek oranda martenzit miktarları nedeniyle esas metalin (BM) yarısı kadar uzama değerine sahiptir [12]. Orhan ve arkadaşları AISI 430 ferritik paslanmaz çeliğin sürtünme karıştırma kaynağını incelemişler ve AISI 430 ferritik paslanmaz levhaların 540 min -1 devir sayısında ve 50 mm/min ilerleme hızında güvenle birleştirilebileceğini tespit etmişlerdir [13]. 390

5 Kaynak Mühendisliği ve Uygulamaları KAYNAK TEKNOLOJİSİ VIII. ULUSAL KONGRE VE SERGİSİ Meran ve Canyurt, AISI 304 ostenitik paslanmaz çeliklerin sürtünme karıştırma kaynağında takım devir sayısı ve ilerleme hızının etkisini incelemişlerdir. 750 min -1 devir sayısı, 9 kn luk baskı kuvveti ve 1,5 o lik takım açısında en iyi mukavemete sahip kaynaklı bağlantıların 47.5 mm/min ilerleme hızında oluştuğunu belirlemişlerdir. Bununla birlikte, 60 mm/min ilerleme hızı, 9 kn luk baskı kuvveti ve 1,5 o lik takım açısı şartlarında ise en iyi mukavemete sahip kaynaklı bağlantıların 950 min -1 devir sayısında elde edildiğini belirlemişlerdir [14]. Meran ve arkadaşları, AISI 304 ostenitik paslanmaz çeliklerin sürtünme karıştırma kaynağını incelemişlerdir. Wolfram karbür takım kullanarak mm/dakika ilerleme hızında 1000 min -1 devir hızında hatasız kaynaklar elde etmişlerdir [15]. Alptekin, AISI 304 ün SKK nda, 20 mm çapa sahip Volfram karbür takımla takım dalış açısının 1 o 45, devir sayısının 1000 min -1, ilerleme hızının 63 mm/min olduğu durumda en iyi kaynak dikişlerini elde etmiştir. [16]. Lakshminarayanan ve Balasubramanian, sürtünme karıştırma kaynaklı ferritik paslanmaz çelik birleşimlerinin mikroyapısı, sertliği, çekme ve çentik mukavemeti üzerine bir değerlendirme araştırması yapmışlardır min -1 devir sayısında ve 50 mm/min ilerleme hızında sürtünme karıştırma kaynağı ile kaynak edilmiş ferritk 409 paslanmaz çeliğin mikroyapısı ve mekanik karekteri üzerinde araştırma yapmışlardır. Esas metaldeki kaba ferrit tanelerinin, sürtünme karıştırmasının sebep olduğu keskin plastik deformasyonun ortaya çıkardığı hızlı soğuma ve yüksek gerilme oranına bağlı olarak ferrit ve martenzit dubleks yapısını içeren çok ince tane yapısına dönüştüğünü tespit etmişlerdir. Esas metale nazaran kaynak bölgesinin çekme test sonuçlarının karşılaştırılamayacak kadar yüksek çıktığını belirlemişlerdir. Birleşmelerin süneklik ve çentik dayanımlarının kabul edilebilir olduklarını tespit etmişlerdir [17]. Sathiya ve arkadaşları, sürtünme karıştırma ile kaynak edilmiş paslanmaz çelik birleştirmeler üzerine çalışma yapmışlardır. Endüstriyel olarak önemli iki çeşit paslanmaz çelik türü olarak ostenitik (304) ve ferritik (430) paslanmaz çeliklerinin birleşimleri üzerinde çalışmışlardır. Ergitme kaynak yöntemleri ile kıyaslandıklarında, birleşmelerin sürtünme karıştırma kaynak yöntemi ile daha iyi sonuçlar verdiğini tespit etmişlerdir [18]. Bu çalışmada, sürtünme karıştırma kaynağının performansı üzerinde takım devir ve ilerleme hızı gibi kaynak parametreleri etkisi detaylı olarak araştırılmıştır. AISI 430 ferritik paslanmaz çeliğin sürtünme karıştırma kaynağında uygun takım devri ve ilerleme hızı tespit edilmiştir. En iyi görünüm (yarık, çatlak, ve gözeneksiz kök nüfuziyeti ve yüzeyle birlikte), mekanik özellikleri iyileştirilmiş iyi kaynak dizileri takım devir hızları, baskı kuvveti ve takım eğim açısıyla ilişkili olarak takım ilerleme hızlarının tespiti ile elde edilir. 2. DENEYSEL ÇALIŞMALAR Bu çalışmada AISI 430 (X6Cr17, malzeme numarası ) ferritik paslanmaz çelik kullanılmıştır. Kimyasal ve mekanik özellikler sırasıyla Tablo 1 ve Tablo 2 de gösterilmiştir. 3x100x200 mm ebadında iki levha alın alına sürtünme karıştırma kaynağı ile birleştirilmiştir. Tablo 1: AISI 430 un kimyasal bileşimi (%) C Cr Si Mn P S Fe 0,01 16,48 0,31 0, Kalan 391

6 KAYNAK TEKNOLOJİSİ VIII. ULUSAL KONGRE VE SERGİSİ Kaynak Mühendisliği ve Uygulamaları Yoğunluk (g/cm 3 ) Elastisite Modülü (GPa) Tablo 2: AISI 430 un oda sıcaklığında mekanik özellikleri Çekme Dayanımı (MPa) Akma Sınırı (MPa) Uzama (%) Sertlik (HRB) Kaynak çalışmaları 13,5 kw gücünde dik başlı otomatik freze makinesinde gerçekleştirilmiştir. Çalışmalarda kullanılan deney düzeneği Şekil 1 de gösterilmektedir. Makinenin gövdesi sağlam ve ağır olduğundan sürtünme karıştırma kaynağı esnasında rijit ve kararlı bir davranış göstermiştir. Ferritik paslanmaz çelik levhalar, tezgâh ilerleme tablasına sabitleme elemanları ile çok iyi bir şekilde bağlanmıştır. Şekil 1: Deney düzeneği [19] Alın alına getirilen levhaların kaynak dikişi başlangıcına, takım ucu çapından yaklaşık 0,5 mm büyük olacak şekilde bir başlangıç deliği açılmıştır. Seçilen kaynak parametrelerinin uygulanmasını takiben uç ve takım omzunun levhalarla temas etmesi ile birlikte kaynaklanan metal yeterli sıcaklığa ulaşılınca takıma ilerleme hareketi verilmiştir. Kaynak esnasında ortaya çıkan sıcaklıklar levhalar altına 4 farklı noktaya yerleştirilen 4 farklı termo-eleman ile ölçülmüştür. Kaynak esnasında ön ısıtma veya pasolar arasında bir ısıtma işlemi uygulanmamıştır. Takım omuz çapı 20 mm ve uç çapı 5,7 mm dir. Her ne kadar levhalar 3 mm kalınlıkta ise de takım uç uzunluğu çalışma tablasını korumak için 2.5 mm alınmıştır. Takım malzemesi olarak eşkenar üçgen uç profilli sert metal karbür (WC-Co, K10 olarak tanımlanan % 94 volfram karbür, % 6 Kobalt tan oluşan sert metal) kullanılmıştır. K10 takım malzemesi 1650 HV sertliktedir. Takım malzemesi ortam sıcaklığından 1200 C ye kadar mükemmel tokluğa ve sertliğe sahiptir. Hem 392

7 Kaynak Mühendisliği ve Uygulamaları KAYNAK TEKNOLOJİSİ VIII. ULUSAL KONGRE VE SERGİSİ sıcaklık hem de yük ölçüm sistemlerinden toplanan veriler iki ayrı bilgisayarda özel kurulmuş olan programlar sayesinde veri olarak kayıt altına alınmakta ve grafiklere dönüştürülebilmektedir. Çekme deneyleri 100 kn kapasiteli Zwick/Roell Z100 çekme deney cihazında TS EN standardına uygun olarak oda sıcaklığında ve 10 MPa/s çekme hızında yapılmıştır. Her kaynaklı deney levhasından üçer adet çekme ve darbe deney numunesi lazer kesim ile kesilerek hazırlanmıştır. Çentik darbe deneyleri 300 J kapasiteli Instron Wolpert PW30 çentik darbe deney cihazında oda sıcaklığında yapılmıştır. Çekme ve çentik darbe deneylerinden sonra mikroyapı incelemeleri için kaynaklı levhalardan kesilerek çıkarılan numuneler sırasıyla SiC zımparalar ile sulu zımparalamaya tabi tutulmuştur. Zımparalama sonrasında önce 6 µ luk daha sonra da 3 µ luk solüsyon ile parlatma yapılmıştır. Makro dağlamada dağlayıcı olarak 50 ml hidroklorik asit ve 50 ml saf su karışımı kullanılmıştır. Numuneler 20 dakika kadar dağlayıcı içerisinde tutulmuştur. Mikro dağlamada ise dağlayıcı olarak paslanmaz çeliklerde sigma-fazı belirlemede kullanılan ve Vilella dağlayıcısı olarak bilinen 1 g pikrik asit, 5 ml hidroklorik asit, 95 ml etil alkol kullanılmıştır. Numuneler 60 saniye kadar dağlayıcı içerisinde tutulmuştur. Mikrosertlik ölçümleri ise Shimadzu HMV marka cihazda yapılmıştır. 3. SONUÇLAR Takım baskı kuvvetinin etkisini incelemek maksadıyla devir sayısı 1120 min -1, ilerleme hızı 125 mm/min ve takım açısı 0 sabit tutularak, takım baskı kuvvetleri 2; 2,5; 3,5; 4,5; 5,5 ve 7,5 kn olarak değiştirilmiştir. Deneysel parametreler Tablo 3 de görülmektedir. Tablo 3: Farklı takım baskı kuvvetlerinin incelendiği deneyler [19] Deney Numarası Devir Sayısı (min -1 ) İlerleme Hızı (mm/min) Takım Baskı Kuvveti (kn) Takım Açısı ( 0 ) , , , , ,5 0 a b Şekil 4: Farklı takım baskı kuvvetlerinin zamana bağlı yük (a) ve sıcaklık (b) değişimleri (sabit parametreler 1120 min -1 ; 125 mm/min; 00) [19] 393

8 KAYNAK TEKNOLOJİSİ VIII. ULUSAL KONGRE VE SERGİSİ Kaynak Mühendisliği ve Uygulamaları TMMOB Makine Mühendisleri Odası, Kaynak Teknolojisi VIII. Ulusal Kongre ve Sergisi, Kasım 2011, Ankara çalışmalarda baskı kuvvetlerinin deneyler boyunca bağlı#ekil DeneyselDeneysel çalı"malarda kullanılankullanılan takım baskıtakım kuvvetlerinin deneyler boyunca zamana ba!lızamana de!i"imleri değişimleri Şekil 3a da ve bu takım baskı kuvvetlerinde ölçüm noktasında sıcaklığın zamanla 3a da ve bu takım baskı kuvvetlerinde ölçüm noktasında sıcaklı!ın zamanla de!i"imleri ise #ekilde3b de ğişimleri ise Şekilbaskı 3b dekuvveti görülmektedir. Takımsürtünmenin baskı kuvveti artma- da görülmektedir. Takım artırıldı!ında, de artırıldığında, artmasının bir sürtünmenin sonucu olarakde sıcaklı!ın sının bir sonucu#ekil olarak arttı!ı görülmektedir, 4b.sıcaklığın da arttığı görülmektedir, Şekil 4b. Farklı takım baskı kuvvetine bağlı olarak yapılan sürtünme karıştırma kaynaklarının deney Farklı takım baskı kuvvetine ba!lı olarakve yapılan kaynaklarının çekme parametreleri, çekme dayanımları akma sürtünme sınırları, karı"tırma çentik darbe toklukları deney Tablo parametreleri, 4 de verilmiştir. dayanımları ve akma sınırları, çentik darbe toklukları Tablo 4 de verilmi"tir. Tablo 4 de verilen kaynak Tablo 4 de verilen kaynak parametreleri ile sürtünme karıştırma kaynağı yapılmış AISI 430 ferritik parametreleri sürtünme karı"tırma kayna!ı yapılmı" ferritik çeliklerin kaynak diki"lerinin çeliklerin ile kaynak dikişlerinin makroskobik üst ve kökaisi dikişi430 görünümleri Şekil 5 de verilmiştir. makroskobik üst ve kök diki"i görünümleri #ekil 5 de verilmi"tir. Takım baskı kuvveti Üst Kök 2 kn 2,5 kn 3,5 kn 4,5 kn 5,5 kn 7,5 kn Şekil 5: AISI 430 ferritik çeliklerin kaynak dikişlerinin makroskobik üst ve kök dikişi görünümleri #ekil 5: AISI 430 ferritik çeliklerin kaynak diki"lerinin makroskobik üst ve kök diki"i görünümleri (1120 min-1, (1120 min-1, 125 mm/min, 0 sabit) [19] 125 mm/min, 0 sabit) [19] Makroskobik (gözle) bakıldı!ında en iyi kaynak diki"i 394 6görünümünün 3,5 ve 5,5 kn baskı kuvvetinde yapılan kaynaklarda elde edildi!i görülmektedir. Kaynak baskı kuvvetinin yetersiz geldi!i durumlarda yetersiz hamurla"madan ve fazla geldi!i durumlarda ise a"ırı hamurla"madan dolayı kaynak diki"i kenarlarında metal yı!ılmalarının olu"tu!u, bunun sonucunda ise kaynak kesitinin dü"tü!ü gözlemlenmi"tir, #ekil 6.

9 Kaynak Mühendisliği ve Uygulamaları KAYNAK TEKNOLOJİSİ VIII. ULUSAL KONGRE VE SERGİSİ Makroskobik (gözle) bakıldığında en iyi kaynak dikişi görünümünün 3,5 ve 5,5 kn baskı kuvvetinde yapılan kaynaklarda elde edildiği görülmektedir. Kaynak baskı kuvvetinin yetersiz geldiği durumlarda yetersiz hamurlaşmadan ve fazla geldiği durumlarda ise aşırı hamurlaşmadan dolayı kaynak dikişi kenarlarında metal yığılmalarının oluştuğu, bunun sonucunda ise kaynak kesitinin düştüğü gözlemlenmiştir, Şekil 6. Tablo 4: Farklı takım baskı kuvvetlerinde elde edilen çekme dayanım değerleri [19] Deney Nu. Takım Devir Sayısı (min -1 ) İlerleme Hızı (mm/min) Takım Baskı Kuvveti (kn) Takım Açısı (0) Çekme Dayanımı (MPa) Akma Sınırı (MPa) Çentik Darbe Enerjisi (J) Esas Metal , , , , , , , , , , ,7 Takım devir sayısı 1120 min -1, ilerleme hızı 125 mm/min ve takım açısı 00 sabit tutularak sadece takım baskı kuvvetleri değiştirildiğinde artan takım baskı kuvveti ile dayanım değerlerinden çekme dayanımı ve akma sınırının arttığı, 3,5 kn ile 5,5 kn baskı kuvvetleri arasında sabit kaldığı, fakat 5,5 kn baskı kuvvetinden sonra ise düştüğü görülmektedir. a b Şekil 6: Takım baskı kuvvetine bağlı olarak çekme dayanımı (a) ve çentik darbe enerjisi (b)değişimleri (1120 min-1, 125 mm/min ve 00 sabit) [19] 395

10 KAYNAK TEKNOLOJİSİ VIII. ULUSAL KONGRE VE SERGİSİ Kaynak Mühendisliği ve Uygulamaları Farklı takım baskı kuvvetlerinde elde edilen çentik darbe enerjisi değerlerine bakıldığında ise en iyi çentik darbe enerjisi değerinin 3,5 kn baskı kuvvetinde elde edildiği, 3,5 kn ile 4,5 kn baskı kuvvetlerinin birbirine yakın sonuçlar verdiği görülmektedir. Fakat 3,5 kn baskı kuvvetinden sonra takım baskı kuvveti artırıldığında çentik darbe enerjisinin düştüğü görülmektedir. 5,5 kn u aşan takım baskı kuvvetlerinde çekme dayanımının, 3,5 kn u aşan baskı kuvvetlerinden sonra ise çentik darbe dayanımının düşmesinin sebebi olarak daha yüksek takım baskı kuvveti uygulandığında, plastik akışla çapak olarak kenarlara yığılan metal oranının arttığı ve takım baskı kuvvetinin kaynak metalini plastik deformasyona uğratması nedeniyle sertliğin artması düşünülmektedir. Mikroyapı incelemelerinde esas malzemeden ITAB a, ITAB dan da karışım bölgesine geçişte tane boyutu bariz biçimde (yaklaşık % 50 oranında) küçüldüğü tespit edilmiştir. Tane boyutunun esas malzemeden karışım bölgesine doğru kademeli olarak azaldığı görülmektedir. Esas malzemede ortalama tane boyu 30 µm iken, bu değer ITAB da 15 µm, karışım bölgesinde ise 5 µm lere düşmektedir, Şekil 7. Klasik ergitme kaynak yöntemlerinde ITAB ve kaynak bölgesinde tane büyümesi oluşmakta iken sürtünme karıştırma kaynak yönteminde ise ITAB ve kaynak bölgesinde esas metale nazaran daha ince taneli yapıların görülmesinin nedeni soğuk haddelenmiş ve düşük ısı iletkenliğine sahip ferritik paslanmaz çelik levhalarla yapılan sürtünme karıştırma kaynağında artan soğuk deformasyon oranı ile birlikte yeniden kristalleşme (rekristalizasyon) oluşumu olarak düşünülmektedir. Sürtünme karıştırma kaynak yöntemi ile kaynaklanan parçalardaki tane boyu geçişinin esas malzemeden karışım bölgesine doğru gittikçe azalması, klasik ergitme kaynak yöntemlerinde karşılaşılan aşırı tane büyümesi probleminin ortadan kalktığını göstermektedir. Yapılan kaynaklı bağlantılarda ortaya çıkan tipik bir içyapı görünümü Şekil 7 de verilmiştir. İç yapılar genel olarak incelendiğinde, esas malzemedeki tanelerin kaynak bölgesinde oldukça ince tanelere dönüştüğü görülmektedir. a b c Şekil 7: Kaynak bölgesi ve çevresindeki tanelerin boyutları: genel görünümü (a), esas malzeme (b), ITAB (c) ve karışım bölgesine (d) [19] d 396

11 Kaynak Mühendisliği ve Uygulamaları KAYNAK TEKNOLOJİSİ VIII. ULUSAL KONGRE VE SERGİSİ Farklı takım baskı kuvvetlerinde sürtünme karıştırma kaynağı gerçekleştirilen bağlantıların kaynak bölgesi ve ITAB civarında mikro sertlikleri incelenmiştir, Şekil 8. Burada 0 noktası kaynak merkezini, 0 dan her iki yöne uzaklaşmalar ise karıştırıcı takım ve takım omuz bölgesini içermektedir. Genel olarak incelendiğinde kaynak bölgesinde ölçülen mikro-sertlik değerlerinin esas malzemeye nazaran oldukça arttığı görülmektedir. Şekil 8: Farklı takım baskı kuvvetlerinde kaynaklı bağlantının mikro sertlik değerleri [19] Takım baskı kuvveti arttıkça mikro sertliğin de arttığı, 4,5 kn baskı kuvvetinde en yüksek mikro sertlik değerine ulaştığı, 3,5 ve 5,5 kn baskı kuvvetlerinde yakın mikro sertlik değerlerine ulaşıldığı, 7,5 kn baskı kuvvetinde ise mikro sertliğin düştüğü görülmektedir. Artan takım baskı kuvveti esas metalde plastik deformasyon sertleşmesine sebep olduğundan sertlik değerleri de artmıştır. Ancak 5,5 kn baskı kuvvetini aşan takım baskı kuvvetlerinde artan sıcaklık tane irileşmesine ve gevrekleşmeye neden olduğundan mikro sertlik değerinde azalma meydana geldiği düşünülmektedir. 4. TARTIŞMA VE ÖNERİLER Bu çalışma, takım baskı kuvvetinin AISI 430 ferritik paslanmaz çeliğin sürtünme karıştırma kaynak edilebilirliği üzerine etkisini içermektedir. 3x100x200 mm ebadında iki adet levha alın alına başarı ile birleştirilmiştir. Takım baskı kuvvetinin etkisini incelemek maksadıyla devir sayısı 1120 min -1, ilerleme hızı 125 mm/min ve takım açısı 0 sabit tutularak, takım baskı kuvvetleri 2; 2,5; 3,5; 4,5; 5,5 ve 7,5 kn olarak değiştirilmiştir. Takım malzemesi olarak eşkenar üçgen profile sahip sert metal karbür kullanılmıştır. Çalışmalar sonucunda; 1. Takım baskı kuvveti artırıldığında sıcaklığın da arttığı, 2. Artan takım baskı kuvveti ile dayanım değerlerinden çekme dayanımı ve akma sınırının arttığı, 3,5 kn ile 5,5 kn baskı kuvvetleri arasında sabit kaldığı, fakat 5,5 kn baskı kuvvetinden sonra ise düştüğü, 3. En iyi çentik darbe enerjisi değerinin 3,5 kn baskı kuvvetinde elde edildiği, 3,5 kn ile 4,5 kn baskı kuvvetlerinin birbirine yakın sonuçlar verdiği, 3,5 kn baskı kuvvetinden sonra takım baskı kuvveti artırıldığında çentik darbe enerjisinin düştüğü, 397

12 KAYNAK TEKNOLOJİSİ VIII. ULUSAL KONGRE VE SERGİSİ Kaynak Mühendisliği ve Uygulamaları 4. Tane boyutunun esas malzemeden karışım bölgesine doğru kademeli olarak azaldığı, esas malzemede ortalama tane boyu 30 µm iken, ITAB da 15 µm, karışım bölgesinde ise 5 µm lere düştüğü, 5. Sürtünme karıştırma kaynak yöntemi ile kaynaklanan parçalardaki tane boyu geçişinin esas malzemeden karışım bölgesine doğru gittikçe azalmasının, klasik ergitme kaynak yöntemlerinde karşılaşılan aşırı tane büyümesi probleminin ortadan kalktığını gösterdiği tespit edilmiştir. Teşekkür Bu çalışma Pamukkale Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri tarafından desteklenen 2009FBE022 nolu proje imkanları kullanılarak yapılmıştır. Yazarlar, bu programda sağlamış olduğu mali desteklerinden ötürü Pamukkale Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri birimine teşekkürü bir borç bilirler. KAYNAKLAR [1] Çam, G, Sürtünme Karıştırma Kaynağı Uygulamalarındaki Son Gelişmeler, Makina Tek., Ekim 2007, Sayı 120, S [2] Meran, C., Canyurt, O.E., Çam, G., Paslanmaz Çeliklerin Sürtünme Karıştırma Kaynağında Karşılaşılan Sorunlar Ve Çözüm Önerileri, TMMOB Makine Mühendisleri Odası, Kaynak Teknolojisi VII. Ulusal Kongre ve Sergisi, Kasım 2009, Ankara, s , 2009 [3] Çam, G., Meran, C., Çeliklerin Sürtünme Karıştırma Kaynağı, TMMOB Makine Mühendisleri Odası, Kaynak Teknolojisi VII. Ulusal Kongre ve Sergisi, Kasım 2009, Ankara, s57-70, [4] Çam, G, Sürtünme Karıştırma Kaynağı Uygulamalarındaki Son Gelişmeler, TMMOB Makina Mühendisleri Odası, Kaynak Teknolojisi VI. Ulusal Kongresi, 9-10 Kasım 2007, Ankara, S [5] Çam, G, Friction Stir Welded Structural Materials: Beyond Al-Alloys, Int. Mater. Rev., 2011, Vol. 56 (Iss. 1), pp [6] Mert, Ş., Kaluç, E., Sürtünme Karıştırma Kaynağında Kullanılan Takımlardaki Gelişmeler, TMMOB Makina Mühendisleri Odası, Kaynak Teknolojisi IV. Ulusal Kongresi, Ekim 2003, Ankara, S [7] Kaluç, E., Taban, E., Sürtünen Eleman ile Kaynak (FSW) Yöntemi (Sürtünme Karıştırma Kaynağı), TMMOB Makina Mühendisleri Odası, ISBN (Yayın) No: MMO/2007/460, ISBN: , (2007) [8] Pickering FB. Physical metallurgy of stainless steel developments. International Metals Reviews 1976;21: [9] Kou S. Welding metallurgy. Wiley; p [10] G.V. Smith, Sigma Phase in Stainless Iron Age, November 1950,p [11] Sigma phase embrittlement. In: ASM International Handbook Committee, editor. ASM Handbookproperties and selection irons steels and high performance alloy, vol. 1; p [12] Seung Hwan C. Park, Toshihide Kumagai, Yutaka S. Sato, Hiroyuki Kokawa, Kazutaka Okamoto, Satoshi Hirano, Masahisa Inagaki, Proceedings of the fifteenth (2005) International Offshore and Polar Engineering Conference, Seoul, Korea, June 19-24, 2005, 6-7. [13] Orhan, N., Kurt, B., Ertuğrul,E., AISI 430 Ferritic paslanmaz çeliğin sürtünme karıştırma kaynağına dvir sayısının etkisi, 11. Uluslararası Malzeme Sempozyumu, 2006, pp [14] Meran, C., Canyurt, O.E., The effect of tool rotational speed and traverse speed on welding of AISI 304 austenitic stainless steels by friction stir welding method, VII nci Ulusal Kaynak Teknolojisi Kongresi, 2008, [15] Meran, C., Kovan, V., Alptekin, A., Friction stir welding of AISI 304 austenitic stainless steel (2007) Material- wissencchaft und Werkstofftechnik,38 (10), pp [16] Alptekin, A., Sürtünme KarıştırmaYönteminin AISI 304 Paslanmaz Çeliğine Uygulanabilirliğinin Araştırılması, Pamukkale Üniversitesi FBE, Temmuz

13 Kaynak Mühendisliği ve Uygulamaları KAYNAK TEKNOLOJİSİ VIII. ULUSAL KONGRE VE SERGİSİ [17] Lakshminarayanan, A.K., Balasubramanian, V., An assessment of microstructure, hardness, tensile and impact strength of friction stir welded ferritic stainless steel joints, Materials and Design 31, 2010, [18] Sathiya, P., Aravindan, S., Noorul Haq, A., Some experimental investigations on friction welded stainless steel joints, Materials and Design 29, 2008, [19] Bilgin, M.B., Ferritik Paslanmaz Çeliklerin Sürtünme Karıştırma Kaynak Yapılabilirliğini Etkileyen Faktörlerin İncelenmesi, Pamukkale Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Nisan 2011, Doktora Tezi ÖZGEÇMİŞLER Doç.Dr. Cemal MERAN Doç.Dr. Cemal MERAN, 3 Nisan 1972 de Sivas ın Yıldızeli ilçesinde doğdu yılında Pamukkale Üniversitesi diploması alarak Pamukkale Üniversitesinin ilk mezunu oldu. Mezun olduktan sonra yılları arasında Özel sektörde ısıtma-havalandırma ve plastik enjeksiyon kalıpçılığı üzerine çalıştı yılında Makine Yüksek Mühendisi unvanı aldı yılında Pamukkale Üniversitesinde doktora çalışmasını tamamladı Ağustos ayında Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümünde Yardımcı Doçent Doktor kadrosuna atandı. 11 Ocak 2008 tarihinde Makine Mühendisliğinde Doçent ünvanını aldı. Halen Pamukkale Üniversitesinde Öğretim Üyesi olarak çalışmaktadır Kasım 2004 arası Makina Mühendisleri Odası Denizli Şubesi Yönetim Kurulu Üyeliği yapmıştır Mayıs 2005 arasında kurucu üyesi olduğu Pamukkale Üniversitesi Mezunları Derneğinin Yönetim Kurulu Başkanlığını yapmıştır. Dr. Meran, resmi anlamda Mayıs 2007 de kurulan, ancak Üniversitede çalışmalarına 2009 yılı başında başlayan Malzeme Araştırma ve Uygulama Merkezine (MALUYAM) 2009 yılı başında Müdür olarak atanmış olup, halen bu görevini sürdürmektedir. Yayımlanmış veya yayımlanmak üzere kabul edilmiş, onun üzerinde hakemli bilimsel dergi ve konferans makalesi ve elli civarında Ulusal ve Uluslararası Sempozyum ve Kongrelerde sunulmuş bildirisi bulunmaktadır. Evli ve iki çocuk babasıdır. Dr. Mehmet Burak BİLGİN Dr. M.Burak BİLGİN, 13 Temmuz 1973 de Bartın ın Amasra ilçesinde doğdu yılında Kara Harp Okulu ndan mezun oldu yılında Pamukkale Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü yüksek lisansını tamamladı. Aynı bölümde 2011 yılında doktorasını tamamladı yılında Kara Harp Okulu na öğretim elemanı olarak atanmış olup halen görevine devam etmektedir. Yayımlanmak üzere kabul edilmiş ve halen dergilerde incelenmekte olan hakemli uluslararası dergilerde makaleleri ve Ulusal ve Uluslararası Sempozyum ve Kongrelerde sunulmuş bildirisi bulunmaktadır. Evli ve iki çocuk babasıdır. 399

14 400

15 Kaynak Mühendisliği ve Uygulamaları KAYNAK TEKNOLOJİSİ VIII. ULUSAL KONGRE VE SERGİSİ POLİETİLENİN SÜRTÜNME KARIŞTIRMA NOKTA KAYNAK PARAMETRELERİNİN TAGUCHİ YÖNTEMİ İLE OPTİMİZASYONU Mustafa Kemal BİLİCİ 1, Ahmet İrfan YÜKLER 2 Marmara Universitesi, Teknik Eğitim Fakültesi, Metal Eğitimi Bölümü, Göztepe Yerleşkesi, Kadıköy / İSTANBUL 1 Tel: ; mkbilici@marmara.edu.tr 2 Tel: ; iyukler@marmara.edu.tr, ÖZET Sürtünme karıştırma nokta kaynak yöntemi, otomotiv sektöründe son on yılda uygulanmaya başlanmış yeni bir kaynak yöntemidir. Bu yöntem halen metalik saclara uygulanmaktadır. Polietilen levhaların sürtünme karıştırma nokta kaynak parametrelerinin kaynak mukavemeti üzerindeki tesirleri bu tebliğde incelenmiştir. Kaynak parametrelerinin optimizasyonu için Taguchi yönteminden yararlanılmıştır. Bu çalışmada, sürtünme karıştırma nokta kaynak parametrelerinin (takım dönme hızı, takım dalma derinliği ve karıştırma süresi) kaynak mukavemetine etkileri, Varyans Analizi Metodu (ANOVA) ile gerçekleştirilen Taguchi metodunun en büyük-en iyi kalite kontrol karakteristiği ile çözülmüş olup sonuçlar grafiksel yöntemlerle analiz edilmiştir. Yapılan deneysel çalışmalar uygulanan metodun gerçekliğini ispatlamıştır. Anahtar kelimeler: Sürtünme karıştırma nokta kaynağı, polietilen kaynağı, polietilen sürtünme karıştırma nokta kaynağı, Taguchi yöntemi THE OPTIMIZATION OF WELDING PARAMETERS FOR FRICTION STIR SPOT WELDING OF HDPE SHEETS WITH TAGUCHI METHOD ABSTRACT Friction stir spot welding parameters affect the weld strength of thermoplastics, such as high density polyethylene (HDPE) sheets. The strength of a friction stir spot weld is usually determined by a lap-shear test. For maximizing the weld strength, the selection of welding parameters is very important. This paper presents an application of Taguchi method to friction stir spot welding strength of HDPE sheets. An orthogonal array, the signal to noise ratio (S/N), and the analysis of variance (ANOVA) are employed to investigate friction stir welding parameter effects on the weld strength. From the ANOVA and the S/N ratio response graphs, the significant parameters and the optimal combination level of welding parameters were obtained. Experimental results confirmed the effectiveness of the method. Keywords: Friction stir spot welding, welding of polyethylene, polyethylene of friction stir spot welding, Taguchi method. 401

16 KAYNAK TEKNOLOJİSİ VIII. ULUSAL KONGRE VE SERGİSİ Kaynak Mühendisliği ve Uygulamaları 1. GİRİŞ Aluminyum otomotiv saclarının elektrik direnç nokta kaynağı problemlerinden kurtulmak için otomotiv endüstrisinde sürtünme karıştırma nokta kaynak (SKNK) yöntemi geliştirilmiştir [1, 2]. Bu kaynak yöntemi, çizgi kaynak dikişi üreten sürtünme karıştırma kaynağının [3], nokta halinde dikiş üreten bir versiyonudur. Belli bir hızda dönen kaynak takımının üst üste yerleştirilmiş iş parçalarına belli bir derinliğe kadar dalması, belirlenen derinlikte kaynak takımının belli bir süre dönmesi ve dönme süresi bittiğinde kaynak takımının geri çekilmesi ile iş parçalarının SKNK birleştirmesi gerçekleşir [4]. Yapılan tanımdan anlaşıldığı gibi bu kaynak yönteminin dalma, dönme ve geri çekilme adı verilen 3 safhası mevcuttur. SKNK dalma ve dönme safhalarında kaynak takım ucu çevresindeki malzemeyi karıştırmaktadır. Karıştırılan malzemede ise sürtünme sebebi ile ısınma gerçekleşmektedir [3]. Kaynağın dönme safhasında takımın omuzu da malzeme ile sürtünerek malzemeyi ısıtır [2]. Sürtünme ile ısınan malzeme yumuşamaktadır [4, 5]. Takımın dönmesi ile alt ve üst iş parçalarının yumuşamış kısımları birbiri içersinde karışmaktadır [6]. Takım omuzunun yumuşamış sıcak malzemeye yaptığı basma kuvvetine kaynak kuvveti adı verilmektedir [7]. Kaynak kuvvetinin tesiri ile yumuşamış malzeme katı halde birleşmekte ve kaynak dikişini oluşturmaktadır [2, 8]. SKNK yönteminde etkin olan kaynak parametreleri takım dönme hızı, dönme süresi ve takım dalma derinliğidir. SKNK yöntemi başarı ile alüminyum [2, 9], magnezyum [10] ve çelik [11] saçlara uygulanmıştır. Plastik malzemelerin SKNK özellikleri hakkında çok az yayın mevcuttur [12-14]. Bu nedenle polietilen levhaların sürtünme karıştırma nokta kaynak özellikleri üzerinde araştırma yapılmıştır. Bu makalede sadece SKNK parametrelerinin etkileri incelenmiştir. Polietilenin SKNK birleştirmeleri ile ilgili çok az yayın olduğundan kaynak parametrelerinin tespitinde Taguchi yönteminden yararlanılmıştır. Taguchi uzun yıllar yaptığı çalışmalar sonucunda, çok az deneme ile çok iyi neticeler veren ortogonal dizileri geliştirmiştir [15,16]. Ortogonal diziler, faktör seviyelerini, teker teker değiştirmek yerine, eş zamanlı değiştirmeyi önermektedir. Bu sayede, deney tasarımında Taguchi yaklaşımı kimya, elektronik ve makine sektöründe olduğu gibi üretim sektöründe de kabul görmüştür. Mühendisliğin bir çok dalında Taguchi yöntemi çalışma parametrelerinin tespitinde kullanılmaktadır [17-19]. 2. DENEYSEL ÇALIŞMALAR Bu çalışmada 4 mm kalınlıkta yüksek yoğunluklu polietilen (YYPE) levhalar kullanılmıştır. Bu levhalardan çekme makaslama kaynak numuneleri kesilmiştir. Deney numunelerinin boyutu ve bunlara uygulanan kaynak Şekil 1 de görülmektedir. Kaynak birleştirme noktasının çekmemakaslama numunesinin tam ortasında teşekkül etmesi için bir bağlama kalıbı kullanılmıştır. Bu kalıp sayesinde bütün deneylerin kaynak işlemleri standart halde gerçekleştirilmiştir. Deneylerde kullanılan çelik kaynak takımı ise Şekil 2 de görülmektedir. Kaynak parametreleri ise Tablo 1 de gösterilmiştir. Kaynak işlemleri üniversal freze tezgahında gerçekleştirilmiştir. Bütün kaynak işlemleri oda sıcaklığında yapılmıştır. Bu kaynaklarda dönme safhası biter bitmez takımın dönmesi durdurulmuş ve 30 saniye beklendikten sonra takım geri çekilmiştir. Çekme makaslama deneyleri oda sıcaklığında Instron çekme cihazında gerçekleştirilmiştir. Bütün deneylerde çekme hızı 5 mm/s olarak sabit tutulmuştur. 402

17 Kaynak Mühendisliği ve Uygulamaları KAYNAK TEKNOLOJİSİ VIII. ULUSAL KONGRE VE SERGİSİ Nokta Kaynağı Şekil 1: Çekme makaslama numunesinin boyutları Şekil 2: Kaynak takımının kesidi Tablo 1: Kaynak parametreleri ve seviyeleri Sembol Kaynak Parametresi Birim Seviye 1 Seviye 2 Seviye 3 A Takım dönme hızı d/d B Dönme süresi s C Takım dalma derinliği mm 5,7 6,2 6,7 403

18 KAYNAK TEKNOLOJİSİ VIII. ULUSAL KONGRE VE SERGİSİ Kaynak Mühendisliği ve Uygulamaları 3. DENEYSEL SONUÇLAR VE TARTIŞMA Kaynak parametrelerinin optimizasyonu ile kaliteyi yükseltmek Taguchi metodunun ana hedefidir. Taguchi Metodu ile elde edilen optimal kaynak parametreleri sayesinde kaynağın kalitesi geliştirilebilir [17,18]. Klasik deney yöntemleri ile yapılması gerekli kaynak deney sayısı kaynak parametresine bağlıdır. Örneğin 3 kaynak parametresi ile çalışıldığında optimum kaynak parametrelerini tespit etmek için 3 3 = 27 adet deneye ihtiyaç vardır. Taguchi metodunda ise Tablo 2 de gösterilen 9 adet deney (L9 Ortogonal Sıralama ile Deney Planı) ile optimum kaynak parametreleri tespit edilebilinir [18]. Tablo 2: L9 Ortogonal Sıralama ile Deney Planı Kaynak Parametresi Hata A B C D Deney Takım dönme Dönme Takım dalma numarası hızı süresi derinliği d/d s mm , , , , , , , , ,7 Tasarlanmış deneylerde elde edilen kopma dayanım değerleri Tablo 3 ün birinci sütünunda görülmektedir. Taguchi metodu sinyalin gürültüye olan oranını (S/N) kullanır [15]. Bu oran deney tasarımında performans kriteri olarak kullanılmaktadır. Sinyal terimi deney sonucunu istenen ortalama değerini ve gürültü terimi deney sonucunu istenmeyen ortalama değerini ifade eder. Bu nedenle S/N oranı, elde edilen deney sonucunun ortalama sapma karesini göstermektedir. S/N oranının (η) hesabı1 numaralı denklemde gösterilmiştir [13]. η = - 10 log (M.S.D.) (1) M.S.D. deney sonucunun ortalama sapmanın karesidir. Polietilen SKNK kopma dayanımı çekme-makaslama deneyi ile tespit edilmiştir. Kopma dayanımının kalite karakteristiği olarak en büyük-en iyi kalite karakteristiği kullanılmıştır [19]. En büyük-en iyi kalite karakteristiği için M.S.D. 2 numaralı denklemden hesaplanır [16]. 404

19 Kaynak Mühendisliği ve Uygulamaları KAYNAK TEKNOLOJİSİ VIII. ULUSAL KONGRE VE SERGİSİ (2) 2 numaralı denklemde n sayısı deney sayısını, T i ise i ninci deneyin kopma değerini göstermektedir. Tablo 3 ün ikinci sütununda her kaynak deneyi için 1 ve 2 numaralı formül kullanılarak hesaplanan S/N oranı gösterilmiştir. Tablo 3: Çekme-makaslama deney sonuçları ve bunların hesaplanmış S/N oranları Deney Çekme-makaslama Hesaplanan numarası kopma kuvveti S/N oranı N db , , , , , , , , ,59 Tasarlanan deney dizaynı ortagonal olduğu için her kaynak parametresinin etkisini her kaynak seviyesi için bulmak mümkündür. Örneğin, takım dönme hızının 1.,2. ve 3. seviyeleri için S/N oranın bulmak için 1-3, 4-6 ve 7-9 deneylerinin S/N oranlarının ortalamasının hesaplanması gerekir[19]. Hesaplanan değerler Tablo 4 ün birinci satırına sırasıyla yerleştirilmiştir. Tablo 4 her kaynak parametresi seviyesi için ortalama S/N oranın göstermektedir. Bu tabloya standart sapma oranlarının ortalaması adı verilmiştir. 9 adet deneyin ortalama standart sapması ise 68,1 db bulunmuştur. Tablo 4: Kaynak deneylerinin standart sapma oranlarının ortalaması. Sembol Kaynak parametresi Ortalama S/N oranı, db Seviye1 Seviye 2 Seviye 3 A Takım dönme hızı 69,04 67,83 67,42 B Dönme süresi 66,48 68,55 69,27 C Takım dalma derinliği 67,81 68,44 68,04 405

20 KAYNAK TEKNOLOJİSİ VIII. ULUSAL KONGRE VE SERGİSİ Kaynak Mühendisliği ve Uygulamaları Tablo 3 ün birinci sütununda verilen çekme deney sonuçlarına bağlı olarak her kaynak parametresinin kopma kuvveti üzerindeki etkisi açıkça anlaşılamamaktadır. Bu parametrelerin etkilerini açığa çıkarmak için Minitab istatistik programından [20] yararlanılmıştır. Bu program vasıtasıyla kaynak parametrelerinin ikişer ikişer kaynak kopma kuvveti üzerindeki etkisi grafik halinde gösterilmiştir. Bu grafikler Şekil 3,4 ve 5 de görülmektedir. Grafiklerdeki siyah bölgeler 3000 N üzerindeki kopma kuvveti oluşturan bölgeyi göstermektedir. Bu grafiklerde bir parametre ihmal edildiği için sadece iki kaynak parametresinin müşterek etkisi anlaşılmaktadır. Bu grafiklerden kabaca optimum kaynak parametreleri tayin edilebilir. Örneğin optimum takım dönme hızının d/d arasında olacağı Şekil 4 ve 5 den görülmektedir. Kesme-makaslama kopma kuvveti N Şekil 3: ANOVA analizi, optimum çekme-makaslama kopma kuvvetinin kaynak parametreleri Kesme-makaslama kopma kuvveti N Şekil 4: ANOVA analizi, optimum çekme-makaslama kopma kuvvetinin kaynak parametreleri 406

21 Kaynak Mühendisliği ve Uygulamaları KAYNAK TEKNOLOJİSİ VIII. ULUSAL KONGRE VE SERGİSİ Kesme-makaslama kopma kuvveti N Şekil 5: ANOVA analizi, optimum çekme-makaslama kopma kuvvetinin kaynak parametreleri Tablo 4 deki sonuçlardan faydalanarak elde edilen S/N oranı etki grafikleri Şekil 6 da görülmektedir. Şekil 6 daki kesikli çizgi bütün deneylerin ortalama S/N oranını (68.1 db) göstermektedir. Şekil 6 daki her grafik her kaynak parametresinin seviye etkisini ifade etmektedir. Örneğin dönme süresi seviyesinin artması ile (20-60saniye) ortalama S/N oranı yani kaynak kopma kuvveti artmaktadır. Şekil 6 da takım dönme hızı (A parametre seviyesi) arttıkça S/N oranının yani kaynak kopma kuvvetinin azaldığı görülmektedir. Takım dalma derinliğinin (C parametresi) kaynak kopma kuvveti üzerinde çok az bir etkisinin olduğu görülmektedir. Kaynak parametre seviyeleri Şekil 6: Kaynak kopma kuvvetlerinin ortalama S/N oranı etki grafiği Kaynak parametrelerinin tesirini hassas olarak tespit edebilmek için ANOVA (varyans analizi) tekniğinden faydalanılmıştır [19]. Her kaynak parametresinin etkinlik yüzdesi hesaplanarak Tablo 5 hazırlanmıştır. Hazırlanan tablodan dönme süresinin kaynak kopma kuvvetinin üzerinde en etkin kaynak parametresi (%69,56) olduğu görülmektedir. Takım dönme hızının etkisi %23,53 olurken takım dalma derinliğinin etkinliği sadece % 3,37 bulunmuştur. 407

22 KAYNAK TEKNOLOJİSİ VIII. ULUSAL KONGRE VE SERGİSİ Kaynak Mühendisliği ve Uygulamaları Tablo 5: Varyans analizinin (ANOVA) sonuçları ve kaynak parametre etkinlik yüzdesi. Sembol Kaynak Serbestlik Karelerin Etkinlik parametreleri derecesi toplamı (%) A Takım dönme 2 4, ,53 hızı B Dönme 2 12, ,56 Süresi C Takım dalma 2 0,6099 3,37 derinliği Hata 2 0,6405 3,54 TOPLAM 8 18, ,00 ANOVA analizlerinden (Tablo 5) ve ortalama S/N oranı etki grafiği (Şekil 6) analizlerinden optimum kaynak kopma kuvvetini veren kaynak parametreleri en büyük-en iyi kriterine göre A1B3C2 (700 d/d takım dönme hızı, 60 s dönme süresi ve 6,2 takım dalma derinliği) olarak tespit edilmiştir. Optimizasyonu yapılan kaynak parametrelerine uygun olarak A1 B3 C2 deney parametrelerinde hem deney yapılmıştır hemde teorik hesap yapılarak deneyin kopma kuvveti ve S/N oranı bulunmuştur. Bu sonuçlar A2B2C3 deney parametresi ile elde edilen kopma kuvveti ve S/N oranı ile karşılaştırılmıştır. A2B2C3 deney parametresi yapılan 9 deney içerisinde ikinci en yüksek kopma kuvvetini veren kaynak parametre değerlerine sahiptir. Bu kaynak parametrelerinde deney yapıldığı için ekstra bir deney yapılmamıştır. Tespit edilen deney parametrelerine ait sonuçların karşılaştırılması sayesinde yapılan optimizasyonun doğruluğu irdelenmiştir. Bu karşılaştırmada S/N oranında 2,9 db ve kopma kuvvetinde %40 artış sağlandığı hesaplanmıştır. Karşılaştırma deneylerinin S/N oranları ve kopma kuvvet değerleri Tablo 6 da görülmektedir. Tablo 6: Karşılaştırma deneylerinin sonuçları Karşılaştırma deneyi Optimum kaynak parametreleri ile yapılanlar (Deneysel) Hesaplanan Deneysel Parametre seviyesi A2B2C3 A1B3C2 A1B3C2 Kopma kuvveti ( N ) Hesaplanan S/N oranı (db) 67,51 70,21 70,41 408

23 Kaynak Mühendisliği ve Uygulamaları KAYNAK TEKNOLOJİSİ VIII. ULUSAL KONGRE VE SERGİSİ 4. SONUÇLAR Polietilenin sürtünme karıştırma nokta kaynak parametrelerinin kaynak kopma kuvveti üzerindeki etkisi Taguchi metodu ile değerlendirilmiştir. Yapılan çalışmada aşağıdaki sonuçlar elde edilmiştir. 1. Kaynak dönme süresi en etkin kaynak parametresi olarak tespit edilmiştir. Kaynak dönme hızının etkisi ikinci seviyededir. Kaynak dalma derinliğinin etkisi çok azdır. 2. Yüksek kaynak kopma kuvveti elde etmek için optimum kaynak parametreleri 700 d/d takım dönme hızı, 60 saniye dönme süresi ve 6,2 millimetre takım dalma derinliği olarak tespit edilmiştir. 3. Taguchi metodu ile yapılan optimizasyonda kaynak kopma kuvvetinde %40 artış sağlanmıştır. KAYNAKLAR [1] Hancock, R., 2004, Friction welding of aluminium cuts energy cost by 99%, Welding Journal, pp 40. [2] Kaluç, E., Taban, E. (2007). Otomotiv endüstrisinde direnç nokta kaynağına alternatif yeni bir yöntem: Sürtünen elemanla nokta kaynağı (FSSW). Kaynak Teknolojisi VI. Ulusal Kongresi, Bildiriler Kitabı, 51-62, Ankara. [3] Mishra, RS., Ma, ZY., 2005, Friction stir welding and processing, Materials Science and Engineering, pp [4] Ma, N., Kunugia, A., Hirashima, T., Okubo, K., Kamioka, M., 2009, FEM Simulation for friction spot joining process, Welding International, pp [5] Kaluç, E., Taban, E., (2007). Sürtünen Eleman ile Kaynak (FSW) Yöntemi, (Sürtünme Karıştırma Kaynağı) (Friction Stir Welding), TMMOB MMO Yayını, [6] Yang, Q., Mironov, S., Sato, Y.S., Okamoto, K., Material flow during friction stir spot welding,, Materials Science and Engineering A, pp [7] Bozzi, S., Helbert, AL., Baudin, T., Klosek, V., Kerbiguet, JG., Criqui, B., 2010, Influence of FSSW parameters on fracture mechanisms of 5182 aluminium welds, Journal of Materials Processing Technology, pp [8] Kaluç, E., Kahraman, B., Coşkun, M.H. (2009). W-5754 Alüminyum alaşımının direnç nokta kaynak (RSW) ve sürtünme karıştırma nokta kaynak (FSSW) yöntemleri ile birleştirilmesi ve bağlantı özeliklerinin incelenmesi, 4.Alüminyum Sempozyumu, TMMOB Metalurji Mühendisleri Odası, Bildiriler Kitabı, , İstanbul. [9] Fratini, L., Barcellona, A., Buffa, G., Palmeri, D., 2007, Friction stir spot welding of AA6082-T6: Influence of the most relevant process parameters and comparison with classic mechanical fastening techniques, Engineering Manufacture, pp [10] Yin, Y.H., Sun, N., North, T.H., Hu, S.S., 2010, Hook formation and mechanical properties in AZ31 friction stir spot welds, Journal Materials Proccessing Technology, pp [11] Khan, MI., Kuntz, ML., Su, P., Gerlich, A., North, T., Zhou, Y., 2007, Resistance and friction stir spotwelding of DP 600: A comparative study, Science and Technology of Welding and Joining, pp [12] Arıcı, A., Mert, S., 2008, Friction stir spot welding of polypropylene, Journal of Reinforced Plastics and Composites, pp 1-4. [13]Oliveria, P.H.F., Filho, S.T.A., Santos, JF., Hage, E., 2010, Preliminary study on the feasibility of friction spot welding in PMMA, Materials Letters, pp [14]Bilici M.K., Yükler, A.İ., Kurtulmuş, M., 2011, The optimization of welding parameters for friction stir spot welding of high density polyethylene sheets, Materials Design, pp [15] Ross P.J., 1988, Taguchi techniques for quality engineering, Mc-Graw Hill, New York.. [16] Peace G.S., 1993, Taguchi Methods, Addison-Wesley, New York. [17] Tarng, Y.S., Juang, S.C., Chang, C.H., 2002, The Use of Grey Based Taguchi Methods to Determine Submerged Arc Welding Process Parameters in Hardfacing. Journal of Materials Processing Technology, pp 1-6. [18] Yang, W.H., Tarng, Y.S., 1998, Design optimization of cutting parameters for turning operations base on the taguchi method. Journal of Materials Processing Technology, pp [19] Lin, T.R., 2002, Experimental design and performance analysis of TiN coated carbide tool in face milling stainless steel.,. Journal of Materials Processing Technology, pp 1-7. [20] Minitab User Manual (Release 15), 2001, Making data analysis easier. MINITAB Inc.State College, USA. 409

24 KAYNAK TEKNOLOJİSİ VIII. ULUSAL KONGRE VE SERGİSİ Kaynak Mühendisliği ve Uygulamaları ÖZGEÇMİŞLER Mustafa Kemal BİLİCİ (1976, Artvin), 1995 yılında İnegöl Dörtçelik Teknik Lisesi, 1997 yılında D.E.Ü. İzmir M.Y.O. Makine Bölümü, 2001 yılında M.Ü.T.E.F. Metal Eğitimi Bölümü, 2004 yılında ise M.Ü.F.B.E. Metal Eğitiminde Yüksek Lisansını tamamlamıştır. Halen M.Ü.F.B.E. Metal Eğitiminde Doktora çalışmasına devam etmektedir yılından itibaren M.Ü.T.E.F. Metal Eğitimi Bölümünde Araştırma Görevlisi olarak çalışan Bilici nin yayınlanmış 18makale ve bildirisi mevcuttur. Ahmet İrfan YÜKLER (1949, İstanbul), İ.T.Ü Maden Fakültesi Metalurji Mühendisliği Bölümü nden 1973 yılında yüksek mühendis olarak mezun olmuştur yılında Doktora derecesini İ.T.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsünden almıştır. Kendisi fiziksel metalurji ve kaynak metalurjisi konusunda uzmanlaşmıştır. Amerikan Kaynak Cemiyeti (AWS) üyesi olan Dr. Yükler halen M.Ü. Teknik Eğitim Fakültesinde profesör kadrosunda çalışmaktadır. Dr. Yükler in yayınlanmış 110 bildiri ve makalenin yanısıra 14 ders notu mevcuttur. 410

25 Kaynak Mühendisliği ve Uygulamaları KAYNAK TEKNOLOJİSİ VIII. ULUSAL KONGRE VE SERGİSİ 200 TONLUK KONVERTER GÖVDESİNİN ve LAMELLERİNİN (P460NH, t = 70mm) KAYNAKLA TAMİRATI Güney AKIN Makina&Kaynak Müh., İSDEMİR A.Ş. / Hatay gakin@isdemir.com.tr Tel : ÖZET: Entegre bir demir çelik tesisi için en önemli unsur sürdürülebilir olmaktır. Bu boyutta bir tesisin sürdürülebilir olması ise, ancak disiplinli bir koordinasyondan geçer. Çeliğin oluşumunu entegre bir tesiste ele aldığımızda; yüksek fırında üretilen sıvı ham demir, çeliğe dönüşmek için, konverterlere (BOF) transfer edilir. Burada içerisine şarj edilen hurda ve alaşım elementlerine oksijen üflenerek metalurjik reaksiyonlara tabi tutulup çelik elde edilir. Elde edilen çelik, buradan sonra uzun veya yassı mamul oluşumu için ilgili hatta alınır. Görüldüğü üzere entegre tesislerde konverterler (BOF) üretim hatlarının odak noktasını oluşturup, öncesi ve sonrasındaki tesisleri etkileyebilmektedir. Yapmış olduğumuz bu çalışmada; 70mm kalınlığında P460NH kalitesine sahip 200 tonluk konverter (BOF) gövdesinin sıvı çeliğe maruz kalarak delinmesi sonucu, başta bu kalınlıkta ve bu kalitede bir malzemeyi kısa sürede ülkemizde temin etmenin zorluğu, deforme olan gövdenin reglaj öncesi hazırlığı, gövde üzerine parçanın adaptasyonu, ön tav ve hızlı soğumanın kontrol edilmesi, kaynak süreci ve bu esnada ortaya çıkan problemler ile tahribatsız testler ve bu testlerin sonuçları ele alınmıştır. Bu sonuçların ve bu çalışmanın paylaşılması ile, ülkemizde benzer derecedeki büyük tesislerde yaşanabilecek bu çaptaki büyük krizlerin aşılmasında ışık tutacağı düşüncesidir. Anahtar kelimeler: Entegre tesis, sürdürelebilirlik, yüksek fırın, konverter (BOF), P460NH, hızlı soğumanın kontrolü REPAIR 200 TONE CONVERTER VESSEL GUIDE AND LAMELLAS (P460NH, t = 70mm) BY WELDING ABSTRACT: An integrated iron and steel plant is the most important thing is sustainability. If a facility of this size to be sustainable, it passes through a disciplined coordination. When we consider the formation of an integrated steel plant, liquid crude iron to steel produced in the blast furnace and transferred to converter (BOF). Here, by blowing oxygen into the charge of the scrap and alloying elements of steel subjected to obtain the metallurgical reactions. The resulting steel, here is the long or even related to the formation of flat products. As can be seen integrated facilities converters (BOF) production lines to create the focal point, before and after the plants affect. 411

26 1. G!R!" KAYNAK TEKNOLOJİSİ VIII. ULUSAL KONGRE VE SERGİSİ Kaynak Mühendisliği ve Uygulamaları We have done in this study, the quality material of 70mm thick with a 200tone converter (BOF) P460NH perforation as a result of being exposed to the body of liquid steel, especially the thickness and the difficulty to obtain this quality in our country as soon as a material, prepreparation of the before mounting part on the deformation body, adaptation part on the vessel guide, pre-heating and control of fast cooling,welding time and the problems in the meantime, non-destructive testing and the results of these tests are discussed. These results and the sharing of this work, this range of great crisis in our country to live in large facilities similar to the degree of overcoming the idea that light holder. Key words: Integrated facility, sustainability, blast furnace, converter (BOF), P460NH, control of fast cooling down. 1. GİRİŞ Bir demirçelik tesisinde konverterlerin önemi tartışılmayacak kadar büyük olup, tesisin kalbini oluşturan bu kısmın basit ve şematik gösterimi Şekil 1 ve Şekil 2 de gösterilmektedir. Bir demirçelik tesisinde konverterlerin önemi tartı"ılmayacak kadar büyük olup, tesisin kalbini olu"turan bu kısmın basit ve "ematik gösterimi #ekil 1 ve #ekil 2 de gösterilmektedir. KONVERTER "ekil 1 2 -Şekil Çeli#in Olu$umu 1: Çeliğin Oluşumu 412

27 Kaynak Mühendisliği ve Uygulamaları KAYNAK TEKNOLOJİSİ VIII. ULUSAL KONGRE VE SERGİSİ Şekil 2: Çeliğin Oluşumu Burada da görüldüğü üzere öncesinde ve sonrasında, bir demir çelik tesisinin konverterlerinde oluşması muhtemel bir problem veya o süreci durdurabilecek konverter çevresindeki bir problemin, proses sürecinde negatif etkisi kaçınılmazdır. 413

28 KAYNAK TEKNOLOJİSİ VIII. ULUSAL KONGRE VE SERGİSİ Kaynak Mühendisliği ve Uygulamaları Tonluk Konverterlerin Teknik Özellikleri Konverter ; 200 ton sıvı çelik şarj kapasitesine sahip olup, tahrik bağlantısı, birbirine lamellerin kaynaklı bağlantısı ile bağlı olan gövde ve ringin 2 adet rulmanla sağlanmaktadır. (Şekil-3) Konverter gövdesinin malzemesi P460NH olup gövde kalınlığı homojen olarak 70mm dir. Gövde imalatı öncesinde tüm malzemelerin laminasyon kontrolü yapılmış, imalat sonrasında da tüm kaynakların kaynak sonrası tahribatsız muayenesi (%100 UT, MT ve PT) yapılmış ve raporlanmıştır. Konverter içinde 600ton tuğla bulunmakta olup, konverterin ortalama 4000 dökümündeki kampanyasında değişmektedir. Şekil Tonluk Konverter TONLUK KONVERTERİN DELİNMESİ tarihinde saat 13:00 civarında konverterden döküm alımı esnasında, işletme birimlerinin uyarısı üzerine, yapılan kontrolde, konverter tahrik tarafı karşısında rulman altı lamelden sıvı çelik akıntısı gözlemlenmiştir. İşletme tarafından döküm tamamlanmış ve gövdenin yakından incelenebilmesi amaçlı fanlar yardımı ile gövde soğutulmuş, daha sonra tespit edilen noktada yapılan inceleme sonucunda yaklaşık 1000x1200 mm ölçülerinde lamel ve gövde üzerinde sıvı çelik eritmesi sebepli delik tespit edilmiştir. Burada akla gelen ilk konu, arkasında 3 yüksek fırın ile günlük yaklaşık ton sıvı çelik üreten bir tesisin konverterlerinden 1 tanesinin yatırım kapsamında olması sebebi ile çalışmadığı ve kalan 2 konverterden 1 tanesinin de gövde deliği sebebi ile durması ile ortaya çıkacak büyük çaplı bir krizdir Tadilat Yönteminin Kararının Verilmesi ve Prosedür Hazırlığı İşletme, bakım birimleri ve süpervizörlerle yapılan toplantılar sonucunda, öncelikli üretim temposunun düşürülmesi, fırınların ağırlaştırılması ve konverterin derhal kampanya duruşuna 414

29 Kaynak Mühendisliği ve Uygulamaları KAYNAK TEKNOLOJİSİ VIII. ULUSAL KONGRE VE SERGİSİ alınmasına karar verilmiştir. Bununla birlikte tadilat süresi incelendiğinde delinen lamelin yedeğinin olması ancak gövde için herhangi bir tamir yama malzemesi olmadığı ortaya çıkmıştır. Yapılan araştırmada P460NH kalite 70mm kalınlığında 1500x1500mm kaba ölçülerinde bir malzemenin en erken 5 günde fabrikaya ulaşabileceği bilgisine ulaşılmıştır. Bu uzun sürenin, içinde bulunulan krizde kabul edilemez bir süre olması sebebi ile yatırım kapsamında bulunan ve henüz montajı yapılmayan sağlam konverter gövdesinden deforme olan bu dilimin çıkarılması ile süreci hızlandırma kararı verilmiştir. Bu yol haritasına göre cpm, demontaj, montaj ve kaynak prosedürleri hazırlanmış ve onaylanmıştır Tadilat Süreci (Demontaj, Markalama, Montaj, Kaynak Hazırlığı ve Kaynak Süreci) Belirlenen demontaj ve montaj prosedürlerine göre organize edilen ekipler 3 vardiya 24 saat çalışma sistemine göre, eş zamanlı olarak işe başlamışlardır. 1 ekip hasarlanmış olan konverterin lamel ve yaralı gövdenin demontajını yaparken 1 ekip de Şekil 4 de görüldüğü üzere parça çıkarılacak olan konverterin markalamasını ve oksijenle kesim işlemini gerçekleştirmişlerdir. Şekil Tonluk Konverterin Kesim için Markalanması Markalama işlemi esnasında hazırlanan bir şablon ve kesim işlemi esnasında da otomatik oksijenle kesme makineleri kullanılmıştır. Çıkarılan yama parçası, kaynak ağzı işlemleri için atelyeye getirilmiş ve tezgahta projeye göre verilen 30 kaynak ağzı açılmıştır (Şekil 5). 415

30 tamamlanana kadar bu sıc "ekil Tonluk Konverterin Kesim için Markalanması sebeple malzemeyi so!utm Markalama i"lemi esnasında hazırlanan bir "ablon ve kesim i"lemi esnasında da otomatik oksijenle kesme makineleri kullanılmı"tır. Çıkarılan yama parçası, kaynak a!zı i"lemleri için atelyeye tarafına konumlandırılmı", getirilmi" ve tezgahta projeye göre verilen 30 kaynak a!zı açılmı"tır (#ekil 5). göre olu"ması muhtemel di kayna!a ba"lamı"lardır (#e nemli elektrodlardan kayna KAYNAK TEKNOLOJİSİ VIII. ULUSAL KONGRE VE SERGİSİ Kaynak Mühendisliği ve Uygulamaları Şekil55 Yama Yama Parçası içiniçin Kaynak Ağzı A#zı "ekil ParçasıAlın AlınKaynağı Kayna#ı Kaynak Hazırlıkların tamamlanması ile montaj a"amasına geçilmi", "ablonun dadayardımı Hazırlıkların tamamlanması ile montaj aşamasına geçilmiş, şablonun yardımıileilehazırlanan hazırlanan parçanın gövdeye adaptasyonu yapılmıştır (Şekil 6). parçanın gövdeye adaptasyonu yapılmı"tır (#ekil 6). 4 Şekil 66 Yama Yama Parçası "ekil Parçası Montaj MontajYapılmış Yapılmı$Hali Hali 3. GÖVDE KAYNAK SÜREC! 3. GÖVDE KAYNAK SÜRECİ Malzemenin montajımontajı yapıldıktan sonra hazırlanmı" olan WPS gere!i (#ekil7) malzeme 2.basamak ön tav Malzemenin yapıldıktan sonra hazırlanmış olan WPS gereği (Şekil7) malzeme sıcaklı!ına ula"mı"tır. Ancak malzeme her ne kadar kaynaklanabilirli!i iyi bir malzeme olsa da, 70mm 2.basamak ön tav sıcaklığına ulaşmıştır. Ancak malzeme her ne kadar kaynaklanabilirliği iyi bir kalınlı!a sahip olması ve ortamdaki hava sirkülasyonunun fazla olması sebeplerinden ötürü, kaynak tamamlanana kadar bu sıcaklı!ın altına dü"meyecek "ekilde önlem alınması gereklili!i do!mu"tur. Bu sebeple malzemeyi so!utmayacak sürekli ısı kaynakları 416 imal edilerek kaynakçıların çalı"ma yönünün ters tarafına konumlandırılmı", böylelikle kaynak bölgesinin sıcaklı!ını korunmu"tur. (#ekil 8) Kaynak planına göre olu"ması muhtemel distorsiyonların önüne geçebilmek için 2 kaynakçı birbirleri ile çapraz bir biçimde kayna!a ba"lamı"lardır (#ekil 8). Kaynak bölgesine getirilen 2 adet elektrod kurutma fırını ve termoslarla "ekil 8

31 Kaynak Mühendisliği ve Uygulamaları KAYNAK TEKNOLOJİSİ VIII. ULUSAL KONGRE VE SERGİSİ malzeme olsa da, 70mm kalınlığa sahip olması ve ortamdaki hava sirkülasyonunun fazla olması sebeplerinden ötürü, kaynak tamamlanana kadar bu sıcaklığın altına düşmeyecek şekilde önlem alınması gerekliliği doğmuştur. Bu sebeple malzemeyi soğutmayacak sürekli ısı kaynakları imal edilerek kaynakçıların çalışma yönünün ters tarafına konumlandırılmış, böylelikle kaynak bölgesinin sıcaklığını korunmuştur. (Şekil 8) Kaynak planına göre oluşması muhtemel distorsiyonların önüne geçebilmek için 2 kaynakçı birbirleri ile çapraz bir biçimde kaynağa başlamışlardır (Şekil 8). Kaynak bölgesine getirilen 2 adet elektrod kurutma fırını ve termoslarla nemli elektrodlardan kaynaklanabilcek hidrojen problemlerinin de önüne geçilmiştir. Şekil 8 Kaynak Süresince Malzeme Sıcaklığının Korunması 417

32 KAYNAK TEKNOLOJİSİ VIII. ULUSAL KONGRE VE SERGİSİ Kaynak Mühendisliği ve Uygulamaları WELDING PROCEDURE S P E C I F I C A T I O N (EN 288.3:1992:A1+199 WPS No: 2009 / 05 REV. : PAGE: 1 / 1 Location :!SDEM!R Examiner or Test body :!SDEM!R Yer : Sınavı yapan ki!i veya kurulu! : WPQR No : 2005 / 06 Method of Prep. and Cleaning: OKS!-GAZ KESME, FLEX TA " PQR no : Hazırlık ve temizleme metodu : Manufacturer :!SDEM!R A.". Parent Material Specification : P460NH - DIN EN "malatçı: Ana malzeme tanımı : Welder's Name : MEHMET KOÇ Material Thickness (mm) : 70 Kaynakçı adı : Malzeme kalınlı#ı : Welding Process : E 111 Outside diameter (mm) : - Kaynak yöntemi : Boru dı! çapı : Joint Type : X & 1/2 K Welding Position : PF Birle!time tipi : Kaynak pozisyonu : WELD PREPARATION DETAILS JOINT DESIGN WELDING SEQUENCES Layer Katman Kök Katman Ara Katman Kep Katman Kar#ı Katman Process Yöntem Size of Filler Metal Tel çapı (mm) Current Amper (A) WELDING DETAILS V oltage Volt (V) Polarity Kutuplama Wire Feed Speed Tel sürme hızı (mm/min) Travel Speed Kaynak hızı (cm/min) Heat input Isı girdisi (Kj/mm) 111 3, DC + - VARIABLE , DC + - VARIABLE ,00 5, DC + DC VARIABLE VARIABLE - - Filler Metal Classification : TS 563 EN 499 / E 46 4 B 32 H10 Preheat Temperature : C Dolgu malzemesi sınıfı : Ön tav sıcaklı#ı : Trade name : AS B-204 Interpass Temperature : C Ticari ismi : Pasolar arası sıcaklık : Special Baking or Drying : C, 2-3 SAAT Post-Weld Heat Treatment :!zoblanket ile Yava# So$uma Kurutma için özel talimatlar: Kaynak sonrası ısıl i!lem : Flux / Toz : - Time,Temperature,Method : - Trade name : - Zaman,Sıcaklık,Metot : Ticari ismi : Heating and Cooling Rates : - Gas / Gaz : Shielding : - Isıtma ve so#utma zamanı : Koruyucu gaz: Weaving : - Backing : - Salınım : Kök koruma : Amplitude,frequency,dwell time : - Gas Flow Rate; - Geni!li#i,sıklı#ı,durma süresi : Gaz debisi; Pulse welding details : - Tungsten Electrode Type/Size : - Darbeli kaynak detayları : Tungsten elektrot Tipi/Çapı : Stand off distance : - Details of Back Gouging/Backing : KARBON ARK, SP!RAL TA" Kontak meme mesafesi : Kök temizleme detayı /Altlık : Torch angle : - Other / Di!er : - Torç açısı : PREPARED BY CHECKED BY APPROVED BY Name : Güney AKIN Name : Güney AKIN Name : Güney AKIN Signature : Signature : Signature : Date : Date : Date : Şekil 7 WPS "ekil 7 WPS 418

33 Kaynak Mühendisliği ve Uygulamaları KAYNAK TEKNOLOJİSİ VIII. ULUSAL KONGRE VE SERGİSİ A3 A1 B2 A2 B1 B3 Şekil 9 Muhtemel Distorsiyona Karşı Kaynak Yönü Kaynak süreci başladığında, ön tav işlemi için dijital pirometre yardımı ile ölçüm alınmıştır. 200 C ye ulaşıldığında konverter içinden çapraz şekilde kaynağa başlanmış bu esnada kaynakçıların çalışmadığı dış taraftanda ısı kaynakları, malzemenin hava sirkülasyonu sebebi ile soğumasına engel olmuştur. Buna rağmen kaynakçıların hız farkı sebebi ile iç taraftan atılan kök pasoda lokal çatlaklar tespit edilmiş, arcair ile temizlenerek daha sonra kaynakçı hızları eşitlendiğinde bu problem ortadan kalkmıştır. Kaynakçılara, yapılacak kaynağın direk olarak fabrikanın üretimine etki edeceği konusunda bilgi verilmesi sebebi ile, ortalama C sıcaklığa sahip malzeme üzerinde kaynak yapmalarına rağmen, 6 kaynakçı ile 12 saatlik vardiya boyunca kaynağa hiç ara verilmemiştir. Konverter içi kaynağı tamamlandığında oluşan çentikleri taşlanmış ve dış taraf arc air ile temizlenerek kök kaynağının penetrant testi yapılabilmesi için malzemenin kontrollü bir şekilde 55 C nin altına soğumasına izin verilmiştir. Penetrant testinin tamamlanmasının ardından malzeme tekrar kontrollü bir şekilde tavlanmış ve dış kaynağı da tamamlanmıştır. Yapılan ultrasonik kaynak kontrolleri sonuçlarında bir süreksizliğe rastlanmamış, ve oluşması muhtemel problemlere karşı görülen çentikler taşlanmıştır Lamel Montajı ve Kaynak Süreci Gövde kaynağının tamamlanması ile hızlanan tamir süreci, konverterin tahrik ile bağlantısının sağlandığı ve yenisi ile değiştirilen ring üzeri lamelin montajı ile şekil değiştirmiştir. Çünkü üretim kaybı devam etmekte olup, işletme baskısı duruş üzerindeki etkisini hissettirmeye başlamıştır. Bununla birlikte konverter içinin tuğlasını örecek Refrakter ekibinin de eş zamanlı çalışabilmesi için baş aşağı duran konverterin 180 derece dönmesi ve asansör montajına başlanması gerekmiştir. Ancak ring ile bağlantıyı sağlayan lamellerden biri kaynaksız durumda iken böyle bir dinamik yüklemeye maruz kalmak çok ciddi problemleri ortaya çıkarması endişesi ile süpervizörlerle yapılan toplantılardan kaynakların en az 2/3 ünün tamamlanması şartı ile konverterin çevrilebilmesi kararı verilmiştir. Gövdedeki kaynak sürecinin ve temposunun tekrar yakalanması ve sağlıklı bir şekilde konverterin dönmesi ile artık tamir süreci tamamlanma aşamasına gelmiştir. Kalan kaynakların tahribatsız muayeneleri ve raporlanması ile temizlik işlemleri de sona ermiş ve konverter üretime geçmiştir. Tüm bu süreç aşağıdaki 2 tabloda (tablo1-tablo2) çok daha ayrıntılı bir şekilde ifade edilmiştir. 419

34 KAYNAK TEKNOLOJİSİ VIII. ULUSAL KONGRE VE SERGİSİ Kaynak Mühendisliği ve Uygulamaları Sıra No TABLO-1- Konverter Gövde Yama ve Lamel Montaj + Kaynağı Yapılan iş Başlama Bitiş 3. Konverter gövdesi şablon yardımı ile markalandı ve kesildi 1.Konverter gövdesi temizliği ve lamel demontajı yapıldı. 1.Konverter gövdesi aynı şablona göre markalandı ve kesildi. Süre (saat) Toplam İşçilik (saat) : :30 8,0 32, : :30 16,0 64,0 Açıklama ÇK (4 marka+montaj) Çelikhane Mek. Bakım (4 şalomacı(2+2)) : :30 8,0 32,0 ÇK (4 montaj) Konverter gövdesi yama maniplasyonu, kaynak ağzı açılıp taşlanması, ve yamanın askıya alınması Yamanın konvertere montajı : :30 8,0 40,0 ÇK (5 saha montaj) : :30 10,0 40,0 ÇK (4 montaj) 6 Yamanın konvertere kaynağı : :30 19,0 114,0 Her vardiya 6 kaynakçı (2 Gemont) 7 Gaz toplamada gaz kaçağı : :30 3,0 0,0 8 kot boşaltıldı, kaynağa ara verildi. 8 Yamanın konvertere kaynağı (devam) : :00 17,5 105,0 Her vardiya 6 kaynakçı (2 Gemont) 9 10 Yamanın kaynak kontrolü için hazırlığı ve UT testi Konverterin ağız aşağı duruma dönmesi ve lamel montajı : :30 7,0 21,0 Kalite Met. Müd : :30 9,0 45,0 ÇK (5 saha montaj) 11 Lamel-gövde-ring kaynağının konverterin çevrilebilmesi için 2/3 ünün tamamlanması : :30 31,0 186,0 Her vardiya 6 kaynakçı (2 Gemont) 12 2/3 ü tamamlanan kaynakların %100 visual ve %100 penetrant kontrollerinin yapılması : :30 2,0 6,0 Kalite Met. Müd. 13 Konverterin ağız yukarı dönmesi ve kaynak platformu yapılması : :30 7,0 28,0 ÇK+Çelikhane İşletme 14 Kaynakların tamamlanması, kontrol ve testlerin yapılması : :30 16,0 64,0 ÇK+Kalite Met. Müd. ÖZET : :30 161,5 777,0 Atelyeler+Çelikhane + Kalite Metalurji 420

35 Kaynak Mühendisliği ve Uygulamaları KAYNAK TEKNOLOJİSİ VIII. ULUSAL KONGRE VE SERGİSİ Tablo 2.1.: Konvertör Gövde Yama ve Lamel Montaj + Kaynağı (Konverter Lamel Montaj + Kaynak İçin Ağız Aşağı Pozisyonda İken, Gövde Yanması İçin Yatay Pozisyon) 421

36 KAYNAK TEKNOLOJİSİ VIII. ULUSAL KONGRE VE SERGİSİ Kaynak Mühendisliği ve Uygulamaları 4. SONUÇLAR VE ÖNERİLER Sonuç olarak benzer üretimin zamana odaklı olduğu bu tip işletmelerde meydana gelebilecek olağan dışı durumlara karşı kaynak dolgu malzemesinin stoklanmasının yanında, sistemi oluşturan ana malzemelerin özellikle spesifik olanların yedeklenmesi veya istendiğinde kolay ulaşılabilir olması büyük önem arz etmektedir. Bununla birlikte kaynak teknolojisi açısından bu tip işletmelerde bulunan spesifik malzemelerin önceden hazırlanmış WPS lerinin bulunması olası acil durumlarda zamandan kazanç sağlamada fayda sağlayabilir. Firmalar kaynak sürecini etkileyebilecek ekipman ve malzemelerini peryodik olarak kontrol etmelidirler. KAYNAKLAR [1] Steven E. Dew, Stephen Briglio, Stephen Ritza, Essar Steel Algoma Inc., Repair of Essar Steel Algoma s BOF Lamella Suspension, AISTech 2008, Iron&Steel Technology Conference and Exposition, Pittsburg, Pa December 2008 [2] SMS DEMAG, Isdemir BOF1, Lamella Suspension System Projects, August 2004, Germany [3] SMS DEMAG, Isdemir BOF1, Converter Vessel Projects, August 2004, Germany [4] SMS SIEMAG, Technical Specification For the Replacement of Damaged Lamella Plates 2004, Germany ÖZGEÇMİŞ Güney AKIN 1980 yılında Bolu da doğdu. İlk ve orta öğrenimini Ankara Özel Arı Koleji nde, lise eğitimini de Anıttepe Lisesi n de tamamladı yılında Kırıkkale Üniversitesi Makine Mühendisliği bölümünü bitirdi yılları arasında çelik konstrüksiyon imalat ve montaj üzerine çeşitli şehirlerde şantiye mühendisi olarak görev yaptı yılında İsdemir A.Ş. de çelik konstrüksiyon mühendisi olarak göreve başlayıp, 2009 yılında ODTÜ Kaynak Teknolojisi Merkezi tarafından verilen Uluslararası Kaynak Mühendisliği IIW/SLV München diplomasını aldı. Halen İsdemir A.Ş. de Çelik Konstrüksiyon Atelyesi Başmühendisi olarak görev yapmaktadır. 422

37 Kaynak Mühendisliği ve Uygulamaları KAYNAK TEKNOLOJİSİ VIII. ULUSAL KONGRE VE SERGİSİ BULANIK MANTIK KONTROLLÜ KAYNAK AĞZI İZLEYEN KAYNAK ROBOTUNUN TASARIM VE İMALATI Ahmet ÖZTÜRK 1, İlhan ASİLTÜRK 2, Hayrettin DÜZCÜKOGLU 3, Ömer AYDOGDU Selçuk Ün. Teknoloji Fakultesi. Makina Muh. Böl. Konya/TÜRKİYE Tel: e-posta: ozturkahmet16@hotmail.com Tel: e-posta: iasilturk@yahoo.com Tel: e-posta : hayduzcukoglu@hotmail.com 4 Selçuk Ün. Müh- Mim. Fak. Elek. Elektro. Müh. Böl. Konya/TÜRKİYE Tel: e-posta: oaydogdu@selcuk.edu.tr ÖZET Bu çalışmanın amacı endüstriyel uygulamalarda kullanılabilen, bulanık kontrollü iki eksenli, yeniden programlanabilen, çok amaçlı, sabit duran veya hareket edebilen kaynak ağzı takip edebilen bir manipülatörün tasarımı ve imalatıdır. Geliştirilen yazılım ve donanımla temaslı ve temassız sensörlerle sistemin izlenmesi, bulanık mantıkla kontrol algoritması oluşturması, servo motorlarla torç yüksekliğinin ve pozisyonunun istenen hassasiyette konumlanması gerçekleştirilmiştir. Yapılan testlerde kabul edilebilir hata aralığında memnun edici sonuçlar alınmıştır. Gelecekte, önerilen sistemin farklı kaynak uygulamalarında başarıyla kullanılabileceği görülmüştür. Anahtar sözcükler: Kaynak robotu, Lazer yörünge takibi, Bulanık mantık kontrol, Kaynak otomasyonu. The purpose of this study is to show a welding process that can be used in industrial applications. It can be programmed with two-axis, Fuzzy controlled, reprogrammable, multi-purpose, fixed in place or movable seam tracking manipulator design and production. The software and hardware system is developed to monitoring, fuzzy logic control algorithm to form, the desired position of servo motors and precision positioning of the height of the torch. Test results show that the error rate has an acceptable range. Proposed seam tracking system can be successfully use different welding applications in future. ABSTRACT The purpose of this study is to be used in industrial applications, can be programmed with two-axis, Fuzzy controlled, reprogrammable, multi-purpose, fixed in place or movable seam tracking manipulator design and production. The software and hardware system is developed to monitoring, fuzzy logic control algorithm to form, the desired position of servo motors and precision positioning of the height of the torch. Test results show that error rate has the range of acceptable. Proposed seam tracking system can be successfully use different welding applications in future. Keywords:, Robot Welding, Laser seam tracking, Fuzzy logic control, welding automation. 423

38 KAYNAK TEKNOLOJİSİ VIII. ULUSAL KONGRE VE SERGİSİ Kaynak Mühendisliği ve Uygulamaları 1. GİRİŞ İmalat yöntemi olarak kaynaklı imalat, avantajları sebebiyle geçmişten günümüze kadar hep tercih edilmiştir. Teknolojinin diğer alanlardaki gelişmeleri kaynak sektörüne de transfer edilmiştir. Bu yöntemlerden biri de görüntü işleme (image processing), kaynaklı imalat sektöründe giderek artan oranda kullanılan, kaynak bölgesinin izlenebilmesi ve yörünge takip sistemlerinin geliştirilmesinde kullanılmaktadır. Günümüzde kaynak sektöründe insan gücünün yerini kaynak robotları almaktadır. Kaynak robotlarının hata yapma olasılığının düşük olması, her türlü çalışma ortamlarına uygulanabilmesi, çalışma kapasitelerinin maksimum olması ve kaynak kalitesi ve kaynağın estetik görünüşleriden dolayı tercih edilmektedirler. Kontrol mühendisliğinde bulanık mantık tabanlı denetleyiciler, genellikle matematik modeli tam olarak elde edilemeyen ya da bilinen yöntemlerle denetlendiğinde verimli sonuç alınamayan sistemlerde kullanılır. Bulanık mantık, insan davranışlarına benzer bir şekilde mantıksal uygulamalarla, bilgisayarlara yardım eden bir bilgisayar mantık devrimidir. Bulanık mantığın endüstride kullanımı verimliliği arttırır, daha uygun üretim sağlar, zamanın çok önemli olduğu günümüzde zamandan tasarruf ve ekonomik açıdan fayda getirir [1]. Konu ile ilgili yapılan bazı literatur çalışmaları aşağıda verilmiştir: Xiangdong ve ark. [2] yaptıkları çalışmalarında, bulanık mantık kontrollü (FLC) ark kaynak robotunda iz takibini gerçekleştirmişlerdir. Bu çalışmalarında, akıllı iz takip denetleyicilerinde kullanılan bulanık mantık uygulamaları ve diğer tasarımların sorunlarını tartışmışlardır. Bu denetleyiciyi kaynak izi takibinin belirsiz ortamlarda çalışmasına imkân sağlayacak bir şekilde tasarlamışlardır. Bir ark kaynak robotu ile doğru kaynak dikiş izlemesi sağlamışlar ve bulanık algoritmaların sağladığı bu etkinlik bilgisayar destekli simülasyon modelleriyle ispatlanmıştır. Beatti [3] yaptığı çalışmasında lazer iz takibinde çok geçişli toz altı kaynağının kullanımında iki temel yaklaşım belirlemiştir. Birinci kullanımı diğerlerine nazaran basit ve düşük maliyetli sistemdir ki, operatör manüel olarak kaynak geçişlerini ve hedef pozisyon girişlerini tek tek seçer. Diğer kullanımı da daha pahalı bir sistemdir ki, kendisi tarafından biriktirme işleminin yanı sıra kaynak geçiş yerlerinin yerini belirleme yeteneğine sahiptir. İlk yaklaşımda diğerlerinden basit olan lazer görüntü sistemi kaynak geçişi için insan tarafından tasarlanmış ara yüzü kullanmıştır. İkinci yaklaşımda daha çok kaynak geçişini yapmak ve tüm süreci otomatikleştirmek için daha gelişmiş sensörler, donanım ve yazılımlar kullanılmıştır. Sameda [4] geliştirdiği iz takibi denetleyicisinde bulanık mantık kullanmıştır. Optik algılama iz takip denetleyicinin çalışma yüzeyindeki şartlarında bozulma olduğunda ve böyle bir yüzey görüntüsünden iz bölgesini tahmin etmek oldukça zor olmaktadır. Kural çıkarımında iz belirlemede kullanılan bulanık mantıkta belirsiz tanımları birleştirmiştir. Kaneko ve ark. [5] yaptıkları çalışmalarında kaynak robotları için köşe yörüngesi izlemenin kaynak sonunda iyi bir kalitede kaynak elde etmek için önemli olduğunu belirlemişlerdir. Çalışmalarında bir CCD kamera ve dokunmatik sensör kullanarak yörüngenin izlenmesini amaçlamışlardır. İzleme performansını artırmak için denetimin de geliştirilmesi gerektiğini anlatmışlardır. Bulanık mantık denetleyicisi ve yapay sinir ağlarının geçerliliğini yaptıkları izleme deneyler ile sağlamışlardır. Zhang ve ark. [6] yaptıkları çalışmada kaynak izi yörünge tanıma metodunun görüntü model özelliğine dayandığını öne sürmüşlerdir. Hazırladıkları algoritma ile kaynak izini birçok bölümlere ayırmış ve her bölüm özel bir vektör ile tanımlanmıştır. Kaynak izini tanımlamada tekrarlayan mevcut vektör ve eski vektör arasındaki benzer özellikler karşılaştırılmıştır. 424

39 Kaynak Mühendisliği ve Uygulamaları KAYNAK TEKNOLOJİSİ VIII. ULUSAL KONGRE VE SERGİSİ Fung ve ark. [7] geliştirdikleri bulanık mantıklı kayan kipli kontrolcüde giriş değeri olarak, kayma fonksiyonu ile kayma fonksiyonunun türevinin toplamını kullanmışlardır. Bu yaklaşım kural sayısının azalmasını sağlamıştır. Ayrıca kontrolcünün ölçekleme faktörlerini kayma fonksiyonunu kullanarak ayarlayan bir algoritma kullanarak kontrol performansını iyileştirmişlerdir. Kou ve ark. [8] otomatik kaynak işleminde yüksek hassasiyetli kaynak dikiş izleme sürecinde önemli rol oynayacak bir optik kaynak sensörü tasarlamışlardır. Bulanık teorinin farklı ve bozuk kenarları bile kesin olarak tespit edebildiğini ifade etmişlerdir. Fridenfalk ve ark. [9] yaptıkları çalışmalarında lazer görüntü sensörlerini kaynak birleşme yerlerinin belirlenmesinde kullanmışlardır. Çok çizgili lazer kaynağı ile asferit lensten yapılmış beş lazer çizgisi kaynak eklem çizgilerinin bulunmasında kullanılmıştır. Kaynak eklem çizgisi 10, 15 ve 20 m/dak hızlarla takip edilmiş, ortalama hata 0,3 mm maksimum hata 0,6 mm olarak belirlenmiştir. Kullanılan bu sistemin kaynak izlemek için çok elverişli olduğu anlaşılmıştır. Chen ve ark. [10] büyük çaplı alüminyum alaşım bileşenleri için TIG kaynak sisteminde lazer görüntü algılamaya dayalı farklı kaynak boşluk şekillerini hassas olarak ölçmüşlerdir. Eğim açısı, boşluk, alan, uyuşmazlık vb. gibi eklem geometrisi verileri kaynak öncesinde büyük ölçekli üretim bileşenlerinin montajında yardımcı olmuştur. Ayrıca çalışmalarında enine kaynak, otomatik torç hizalama ve torç yüksekliğini ayarlama gibi otomatik iz takibi için uygulanmıştır. Uyarlanabilir bir kaynak işlemi boşluk şartlarına göre otomatik olarak tel hızını ve kaynak akımını gerçekleştirmiştir. Chang-Hyun ve ark. [11] robotik lazer sistemi için akıllı kaynak profil sensörü yapmışlardır. Kaynak işlemlerinde iyi kalite sağlamak için kaynak izi pozisyon hata aralığını 200 µm kadar düşürmüşlerdir. Uygulamalarda sıkça yapılan kalibre ayarlarına rağmen hizalama ve model hataları yüzünden iz çizgisi bozuk olabilir. Bu yüzden izleme teknolojisinde lazer kaynak başının iz çizgisine tam ve kesin olarak ayarlamasına ihtiyaç vardır. Kim ve ark. [12] çalışmalarında iş parçası kaynak dikişini izlemek ve iş parçası sensör mesafesini (yüksekliği) kontrol etmek için üç ayrı dedektör ve bir ikaz ediciyi içeren elektromanyetik sensör geliştirmişlerdir. Sağ ve sol dedektörler dikişi izlemek için kullanılmakta, ön ve arka dedektörler yükseklik ve aralık genişliğini tayin etmek için kullanılmıştır. Önerilen sistemin istenilen dikişi iyi izleme özelliğine sahip olduğunu deneylerle göstermişlerdir. Ting ve ark. [13] yaptıkları çalışmalarında mobil kaynak robotunun iz takibi problemini çözmek için mobil kaynak robotunun dinamik modeline dayalı yeni bir denetleyici tasarlamışlar. Kendinden bulanık denetleyici çapraz kızaklarını komple koordine eden ve gerçek iz takibi kontrolörü kullanarak tasarım yapmışlardır. Daha sorunsuz ve hızlı izleme yapmak için, yapay sinir ağlarını kullanarak kendi kendine öğrenen ve kısmi belirsizliklerde bozuk parametrelerin telafisi için online adaptasyon modeli kullanmışlardır. Chu ve Chen [14] yaptıkları çalışmada kaynak sırasında kaynak torcunun iz boyunca hareketini sağlamak, kaynak kalitesini yükseltmek ve eklem görüntüsünün profilini elde etmek için aktif görme teknolojisine dayalı yeni bir lazer görüntü sensörü kullanmışlardır. Çapraz kızakların üzerindeki servo motorları kaynak torcunun pozisyonunu düzeltmek için hareket ettirmişlerdir. Programlanabilir mantık denetleyicisini (PLC) kaynak torcunu sağ başlangıç pozisyonu için, manuel kontrol ve otomatik takibe geçiş için, güvenlik kilidi v.b. için kullanmışlardır. Özel kaynak makineleri için otomatik takip uygulama sistem kümelerini kurmuşlardır. Test sonuçları, izleme performansının pratik ve güvenli olduğunu göstermiştir. Yin ve ark. [15] Fuzzy-PID kontrol tabanlı iz takip sistemleri üzerine çalışmışlardır. Sistemde manuel çizgi olarak fotoelektrik sensör tarafından kaynak izi belirlenir. Hareketli iz takip sistemi temelli ve döner sensör modelli yapılar üzerinde çalışmışlardır. Yapılan deneylerde dönen sensör 425

40 2. BULANIK MANTIĞIN KAYNAK İZİ TAKİP SİSTEMİNE UYGULANMASI Şekil 1. Fuzzy kontrol blok şeması 426

41 Şekil 2. Bulanık denetleyicinin temel yapısı. e e x y (k) = r (k) = r x y (k) (k) - s - s x y (k) (k) e e x y k e k e x y k e k e x y k 1 k 1 (2) 427

42 Eğer and ise 428

43 i i ) x i (3) ) i i 3. LAZERLİ KAYNAK İZİ TAKİP SİSTEMİ Şekil 4. Örnek lazer uygulaması. 429

44 Şekil 5. Program arayüzü (a) ve Örnek Profil (b). KONUMLAN BAŞLANGIÇ Lazer bulunan X Lazer bulunan Y 430