OPTIMIZATION OF RESISTANCE SPOT WELDING PARAMETERS OF AISI 304 STAINLESS STEEL BY MULTI OBJECTIVE TAGUCHI METHOD

Abstract

In this study, the mechanical properties of AISI 304 stainless steel sheets joined by resistance spot welding, current intensity, welding time and electrode force parameters were investigated. In order to select the welding parameters, preliminary experiments were carried out with resistance spot welding. For the optimum result, expulsion and indentation on the material surface as the parameters change, starting from the core formation, were taken into account when determining the parameter ranges. The experimental set was formed by changing the values in the maximum and minimum intervals determined by using the Taguchi method. For this purpose, tensile tests were carried out to determine the highest weld strength with the created test set. It has been observed that the most effective parameters on the strength of the weld are current intensity, electrode force and welding time, respectively.

Keywords

• AISI 304 steel
• Resistance spot welding
• Welding parameters
• Mechanical properties
• Taguchi method

AISI 304 PASLANMAZ ÇELİĞİN ELEKTRİK DİRENÇ NOKTA KAYNAĞI PARAMETRELERİNİN TAGUCHI YÖNTEMİYLE ÇOK AMAÇLI OPTİMİZASYONU

Abstract

Bu çalışmada, elektrik direnç nokta kaynağı ile birleştirilmiş AISI 304 paslanmaz çelik sacların mekanik özelliklerinin akım şiddeti, kaynak zamanı ve elektrot kuvvetine göre değişimi incelenmiştir. Kaynak parametrelerinin seçilebilmesi için elektrik direnç nokta kaynağı ile ön denemeler gerçekleştirilmiştir. Optimum sonuç için, parametre aralıkları belirlenirken çekirdek oluşumundan başlayarak parametreler değiştikçe malzeme yüzeyinde oluşan çökme miktarı ve önemli düzeyde sıçratma dikkate alınmıştır. Taguchi yöntemi kullanılarak belirlenen maksimum ve minimum aralıklarda değerler değiştirilerek deney seti oluşturulmuştur. Bu amaçla, oluşturulan deney seti ile en yüksek kaynak dayanımını belirlemek için çekme testleri gerçekleştirilmiştir. Kaynağın dayanımında en etkili olan parametrelerin sırasıyla akım şiddeti, elektrot kuvveti ve kaynak zamanı olduğu belirlenmiştir.

Keywords

• AISI 304 çeliği
• Elektrik direnç nokta kaynağı
• Kaynak parametreleri
• Mekanik özellikler
• Taguchi yöntemi

References

1. ASTM International. (2016). ASTM E8/E8M-16a . Standard Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials. doi:10.1520/E0008_E0008M-16A
2. Bina, M. H., Jamali, M., Shamanian, M., & Sabet, H. (2014). Investigation on the resistance spot-welded austenitic/ferritic stainless steel. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 1371–1379. doi:10.1007/s00170-014-6220-x
3. Bina, M. H., Jamali, M., Shamanian, M., & Sabet, H. (2015). Effect of welding time in the resistance spot welded dissimilar stainless steels. Transactions of the Indian Institute of Metals, 68(2), 247–255. doi:10.1007/s12666-014-0452-1
4. Çavdar, K., Yaşar, H., & Şahin, U. O. (2017). AISI 304 paslanmaz çeliğin direnç nokta kaynağı yöntemi ile izsiz kaynak parametrelerinin araştırılması. X. Kaynak Teknolojisi Ulusal Kongre ve Sergisi Bildiriler Kitabı. Ankara: TMMOB.
5. Çetin, M. H., Korkmaz, Ş., Elgaddafi, K. A., & Çuğ, H. (2018). Östenitik paslanmaz çelik ile düşük karbonlu çeliğin kaynak edilebilirliğinin araştırılması ve kaynak parametrelerinin optimizasyonu. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 1068-1081.
6. Emre, H. E. (2019). Taguchi Yöntemi ile Nokta Direnç Kaynaklı TWIP Çeliklerin Dayanım Optimizasyonu. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 778-787.
7. İç, Y. T., & Yıldırım, S. (2012). Çok Kriterli Karar Verme Yöntemleriyle Birlikte Taguchi Yöntemini Kullanarak Bir Ürünün Tasarımının Geliştirilmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 27(2), 447-458.
8. Karcı, F. (2008). Soğuk Deformasyon ve Kaynak Isı Girdisinin AISI 304 Paslanmaz Çelik Direnç Kaynak Kalitesine Etkisi. Yüksek Lisans Tezi. Türkiye: Karabük Üniversitesi.

9. Kaya, N. (2010). AISI 304 Paslanmaz Çelik ile Genel Yapı Çeliğinin Sürtünme Kaynak Kabiliyetinin Araştırılması. Yüksek Lisans Tezi. Türkiye: Gazi Üniversitesi.
10. Kumar, J. P., & Eapen, J. V. (2021). Investigation on Joining AISI 304 Stainless Steel by Resistance Spot Welding. International Conference on Combinatorics and Optimization. Chennai: European Alliance for Innovation. doi:10.4108/eai.7-12-2021.2314648
11. Kumar, S., Satsangi, P. S., & Prajapati, D. R. (2011). Optimization of green sand casting process parameters of a foundry by using Taguchi’s method. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 55, 23–34. doi:10.1007/s00170-010-3029-0
12. O'Brien, A., & American Welding Society. (2015). Welding handbook, Materials and applications (Ninth edition ed., Vol. 5). American Welding Society.
13. Phillips, D. H. (2016). Welding Engineering: An Introduction. Chichester: John Wiley & Sons.
14. Placidi, F., & Fraschetti, S. (2005). Potential Application of Stainless Steel for Vehicle Crashworthiness Structures. Retrieved Mart 20, 2022, from Phase Transformations & Complex Properties Research Group: www.phase-trans.msm.cam.ac.uk/2005/LINK/142.pdf
15. Pouranvari, M. (2011). Effect of Resistance Spot Welding Parameters on the HAZ Softening of DP980 Ferrite-Martensite Dual Phase Steel Welds. World Applied Sciences Journal, 15(10), 1454-1458.
16. Sao, M., & Banchor, R. (2016). Optimization of Resistance Spot Weld Parameters using Grey Relational Analysis. International Journal for Scientific Research & Development, 4(10), 372-378.
17. Sinnes, K., & Welding Handbook Committee. (2018). Welding Handbook, Welding and cutting science and technology (Tenth Edition ed., Vol. 1). Miami: American Welding Society.
18. Turgut, E., & Dikici, A. (2011). Eş Eksenli Bir Isı DeğiĢtiricisinin Tasarım Parametrelerinin Taguchi Metodu ile Optimizasyonu. 6thInternational Advanced Technologies Symposium (IATS’11), (pp. 278-281). Elazığ.
19. Tutar, M., Aydin, H., & Bayram, A. (2017). Multi objective Taguchi optimization approach for resistance spot welding of cold rolled TWIP steel sheets. The 6th International Conference on Manufacturing Engineering and Process. 885, pp. 53-57. Lisbon: IOP Conf. Series: Journal of Physics: Conf. Series.
20. Tutar, M., Aydin, H., Yuce, C., Yavuz, N., & Bayram, A. (2014). The optimisation of process parameters for friction stir spot-welded AA3003-H12 aluminium alloy using a Taguchi orthogonal array. Materials and Design, 789-797.
21. Yuce, C. (2021). Multi-objective optimisation for indentation rate, nugget diameter and tensile load in resistance spot welding using Taguchi-based grey relational analysis. International Journal of Materials and Product Technology, 63(4), 321-338.