Optimization of Resistance Spot Welded On High Strength Steels With Taguchi Method

Abstract

In recent times, the use of higher strength and higher strength steel materials in the automotive sector has increased with a rising trend. Therefore, researches have been carried out in order not to repeat the same problems in high-strength materials, starting from the welding problems experienced in low-strength materials. In this study, two types of high strength and dual phase steel sheets of 980 MPa and 1180 MPa were used and resistance spot welding applications were carried out using robot technology. First of all, material characterization, mechanical and chemical properties of materials were analysed by micro analysis. Optimization of welding parameters is aimed by using Taguchi method which aims to obtain better results with fewer experiments in order to increase the welding quality.

Keywords

• High strength steels,Resistance spot welding,Nugget size,Taguchi

YÜKSEK MUKAVEMETLİ ÇELİK SACLARIN KAYNAKLANABİLİRLİĞİ VE DİRENÇ SPOT KAYNAĞI PARAMETRELERİNİN TAGUCHİ METODUYLA OPTİMİZASYONU

Abstract

Son dönemlere dayanımı daha yüksek ve hafif olan yüksek mukavemetli çelik malzemelerin otomotiv sektöründeki kullanımı yükselen bir trenle artış göstermektedir. Bu nedenle düşük mukavemetli malzemelerde yaşanılan kaynak problemlerinden yola çıkarak yüksek mukavemetli malzemelerde aynı sorunları yaşamamak adına araştırmalar yapılmıştır. Bu çalışmada 980MPa ve 1180MPa yüksek mukavemetli ve çift fazlı olan iki çeşit çelik sac kullanılmış ve robot teknolojisi kullanılarak direnç spot kaynağı uygulamaları yapılmıştır. Malzemelerin öncelikle mikro analizleri yapılarak malzeme karakterizasyonları, mekanik ve kimyasal özellikleri incelenmiştir. Kaynak kalitesini arttırmak için az deneme ile daha iyi sonuçlar almayı hedefleyen Taguchi metodu kullanılarak kaynak parametrelerinin optimizasyonu amaçlanmıştır. 

Keywords

• Yüksek mukavemetli çelikler,Direnç spot kaynağı,Kaynak çekirdek çapı,Taguchi

References

1. Aslanlar, S. (2004) The Effect of Nucleus Size On Mechanical Properties In Electrical Resistance Spot Welding Of Sheets Used In Automotive Industry, Science Direct Materials and Design, 27, 125–131. doi:10.1016/j.matdes.2004.09.025
2. Aydemir, B., Aydemir E. ve Kaluç, E. (2017) DP1000 Çelik Sacların Uzaktan Lazer (RLW) ve Direnç Nokta Kaynaklı (RSW) Birleştirmelerinin Çekme ve Yorulma Özeliklerinin İncelenmesi, Mühendis ve Makina, 58(687), 17-28.
3. Aydın, M. Ve Gülenç, B. (2003) Elektro ve Sıcak Daldırma Metodlarıyla Galvaniz Kaplanmış Çelik Sacların Paslanmaz Çeliğe Direnç Kaynağı İle Kaynaklanabilirliği, Gazi Ü. Fen Bilimleri Dergisi, 16(1),179-187.
4. Baynal, K. ve Gencel, İ. (2015) Taguchi Yönteminin Gıda Sektöründe Çok Yanıtlı Problemin Eniyilemesinde Uygulanması, SAÜ Fen Bilimleri Dergisi, 19(1), 107-121.
5. Bıyık, A., İnce, U., Ateş, F. ve Yetilmezsoy, K. (2016) Kaynak Cıvatalarının Projeksiyon Kaynağı ile Birleştirilmesinde Çapaklanmanın Azaltılmasına Yönelik Optimal Proses Parametrelerinin Taguchi ve Çok Amaçlı Optimizasyon Yöntemleriyle Tespit Edilmesi, Mühendis ve Makina, 57(677), 36-52.
6. Bilici, M.K., Bakır, B. Bozkurt, Y. ve Çalış, İ. (2015) Sürtünme Karıştırma Nokta Kaynak Tekniği İle Birleştirilen Farklı Alüminyum Levhaların Taguchi Analizi, Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 22(1), 17-23. doi: 10.5505/pajes.2015.06641
7. Billur, E., Çetin, B. ve Gürleyik, M. (2016) New Generation Advanced High Strength Steels: Developments, Trends and Constraints, International Journal of Scientific and Technological Research, 2(1), 50-62.
8. Demir, B., İncekar, E., Dinçel, Ö. ve Elitaş, M. (2017) İleri Dayanımlı Çeliklerde Nokta Direnç Kaynağı Etkilerinin İncelenmesi, El-Cezerî Journal of Science and Engineering, 4(1), 92-100.

9. Doruk, E., Pakdil, M., Çam, G., Durgun, İ. ve Kumru, U.C. (2016) Otomotiv Sektöründe Direnç Nokta Kaynağı Uygulamaları, Mühendis ve Makina, 57(673), 48-53.
10. Eşme, U., Bayramoğlu, M., Geren, N. ve Serin, H. (2006) Tig Kaynağında Kaynak Dayanımının Taguchi Metoduyla Optimizasyonu, TİMAK-Tasarım İmalat Analiz Kongresi, 335-343.
11. Ferudun, N. (2015) Akım ve Basıncın Direnç Kaynak Kalitesine Etkisi, Türk Mühendis ve Mimar Odaları Birliği Metalurji ve Malzeme Mühendisleri Odası, 175, 32-34.
12. Gökçe B. ve Taşgetiren, S. (2009) Kalite İçin Deney Tasarımı, Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi, 6(1), 71-83.
13. Günay, G. (2013) AISI 316L Çeliğinin İşlenmesinde Takım Radyüsü Ve Kesme Parametrelerinin Taguchi Yöntemiyle Optimizasyonu, Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 28(3), 437-444.
14. Güneş, S. (2015). Honlama Prosesinde Yüzey Kalitesini Etkileyen Parametrelerin Taguchı Metodu İle Optimizasyonu, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
15. H.-L. Lin, T. Chou, C.-P. Chou (2007) Optimization of Resistance Spot Welding Process using Taguchi Method and A Neural Network, Developments, Applications and Tutorials in Experimental Mechanics Techniques, 31(5), 30-36. doi: 10.1111/j.1747-1567.2007.00186.x
16. Kaynak Hatalarının Önlenmesi İçin 6 Yöntem. Erişim Adresi: http://www.askaynak.com.tr/yayinlar/bultenler/kaynak-hatalarinin-onlenmesi-icin-6-yontem (Erişim Tarihi: 08.08.2017)
17. Robotik Gazaltı Köşe Kaynak İşleminin Taguchi Yöntemi İle Eniyilenmesi. Erişim Adresi: http://dergipark.gov.tr/download/article-file/203449 (Erişim Tarihi: 09.05.2017)
18. Alaşım Elementlerinin Çeliğin Yapısına Etkisi. Erişim Adresi: http://www.haddemetal.com/tr/Download/Alasim%20Elementlerinin%20Celigin%20Yapisina%20Etkisi.pdf (Erişim Tarihi: 18.10.2017)
19. Metal Teknolojisi, Elektrik Direnç Kaynağı. Erişim Adresi: http://megep.meb.gov.tr/mte_program_modul/moduller_pdf/Elektrik%20Diren%C3%A7%20Kayna%C4%9F%C4%B1.pdf (Erişim Tarihi: 31.08.2017)
20. Çift Fazlı Çelikler ve Nokta Direnç Kaynağı Uygulamaları. Erişim Adresi: http://www.metaldunyasi.com.tr/tr/arsiv/2015/23/cift-fazli-celikler-ve-nokta-direnc-kaynagi-uygulamalari.html (Erişim Tarihi: 13.07.2017)
21. Geliştirilmiş Yüksek Mukavemetli Otomotiv Çelik Kaliteleri. Erişim Adresi: http://www.metaldunyasi.com.tr/tr/arsiv/2016/153/gelistirilmis-yuksek- mukavemetli-otomotiv-celik-kaliteleri.html (Erişim Tarihi: 13.07.2017)
22. Elektrik Direnç Kaynağı. Erişim Adresi: http://www.pukamakina.com/teknik-bilgi/1/elektrik-direnc-kaynagi.html (Erişim Tarihi: 23.08.2017)
23. Robot Kaynak Teknolojisi. Erişim Adresi: http://www.slideshare.net/aliogluonder/robot-kaynak-teknolojisi (Erişim Tarihi: 23.08.2017)
24. Kara, V. (2012) Taguchi Metodu Yardımıyla, GS 24Mn5 N Malzemenin Frezleme Operasyonunda, İşleme Parametrelerinin Yüzey Kalitesine Etkisinin Optimizasyonu, Yüksek Lisans Tezi, Mersin Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, Mersin.
25. Matlock, D.K., Speer, J.G., Moor, E.D. ve Gibbs, P.J. (2012) Recent Developments In Advanced Hıgh Strength Sheet Steels For Automotive Applications: An Overview, Jestech, 15(1), 1-12.
26. Öktem, H. ve Erzincanlı, F. (2012) Bir Dvd-Rom Ön Kapağının Plastik Enjeksiyonla Basılması Sonucunda Oluşan Çekmeye Etki Eden En Uygun İşlem Parametrelerinin Taguchi Yöntemiyle Belirlenmesi, TİMAK-Tasarım İmalat Analiz Kongresi, Balıkesir, 431-441.
27. Öztürk Yılmaz, İ., Bilici, A.Y. ve Aydın, H. (2017) An Investigation into the Effect of Welding Parameters on Mechanical Properties of Dissimilar Resistance Spot Welded DP1000–QP1180 Steel Joints, 3rd Iron and Steel Symposium(UDCS’17), Karabük, 397-401.
28. Pouranvari, M. ve Ranjbarnoodeh, E. (2011), Resistance Spot Welding Characteristic of Ferrite-Martensite DP600 Dual Phase Advanced High Strength Steel-Part II: Failure Mode, World Applied Sciences Journal, 15(11), 1527-1531.
29. Rocha, I.C.L., Machado, I.G.M., ve Mazzaferro, C.C.P. (2015) Mechanical and metallurgical properties of DP 1000 steel square butt welded joints with GMAW, International Journal of Engineering & Technology, 26-34. doi: 10.14419/ijet.v4i1.3928
30. Salkım, İ. (2012) Taguchi Optimizasyon Yönteminin Anten Tasarım Problemlerine Uygulanması, Yüksek Lisans Tezi, Ankara Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
31. Sezgin, C.T. (2017) Otomotiv Endüstrisinde Yeni Nesil Çelik Kullanımının Önemi, Akademia Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi, 1(3), 205-210.
32. Taguchi, G. ve Clausing, D. (1990) Robust Quality, Harvard Business Review, 65-76.
33. Taylan D. (2009) Taguchı Deney Tasarımı Uygulaması, Yüksek Lisans Tezi, Süleyman Demirel Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, Isparta.
34. Uzun, A., Eski Ö. ve Çelik, E. (2017) Taguchi Tekniği Kullanılarak SAE 1021/ Dillidur 400 / Dillimax 500 Çeliklerinin Sürtünme Kaynağı için İşlem Parametrelerinin Optimizasyonu, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım Ve Teknoloji, 5(2), 53-62.
35. Zhang, H. ve Senkara, J. (2006) ResistanceWelding Fundamentals and Applications, CRC Baskı, Amerika.
36. Zhao, L.C. ve Shao, F.M. (1997) Optimization of connecting two communication networks subject to reliability constraint, Microelectronics and Reliability, 37(4), 629-633 doi:11.3267/2553/8911.324.260