Eklemeli imalatla üretilen termoplastik parçaların sürtünme karıştırma kaynağı ile birleştirme performansının incelenmesi ve optimizasyonu

Abstract

Küresel ısınmanın insan hayatını gittikçe tehdit etmeye başladığı son yıllarda, endüstride kullanılan tüm malzeme ve proseslerde olduğu gibi çevreye zarar vermeyen kaynak yöntemleri kullanmak önem arz etmektedir. Yapılan araştırmalara göre Sürtünme Karıştırma Kaynağı (SKK) da çevreci bir kaynak türüdür. Aynı zamanda kaynak sırasında kaynaktan etkilenen bölgeyi en az etkilediğinden kaynak mukavemeti yüksektir. Bunun yanında ucuz ulaşılabilir ve farklı malzemelerin kaynağı gibi özelliklerinden dolayı son yıllarda gittikçe SKK ile ilgili araştırmalar artmıştır. Araştırmalar genelde metal malzemelerin kaynağı, kompozit malzemelerin kaynağı ve termoplastik malzemelerin kaynağı üzerinde yoğunlaşmıştır. Otomotiv sektöründe, proje aşamalarında Ar-Ge birimlerinde tasarlanan yeni bir parçanın seri üretime geçmeden araç üzerinde görülmesi ve test edilmesi gerekmektedir. Geleneksel yöntemlerde seri üretim olmayacak tekil bir parçayı üretmek fazla zaman almakta ve çok yüksek maliyetlere sebep olmaktadır. Bu tür prototip (ilk örnek) parçaları üretmek için katmanlı üretim (eklemeli imalat) yöntemleri geliştirilmiştir. Otomotiv sektöründe eklemeli imalat ile üretilmiş prototip parçalarda en çok termoplastik malzemeler kullanılmaktadır. Bu çalışmada ABS M30 malzemesinden eklemeli imalatla üretilen parçaların sürtünme karıştırma kaynağının kaynak parametreleri araştırılmıştır. Deney parametrelerinin oluşturulması için öncü deneysel çalışmalar yapılmış ve kaynak için parametre aralığı bulunmuştur. Daha sonra taguchi L9 ortogonal dizisi kullanılarak deney tasarımı yapılmıştır. Tasarlanan deneysel çalışma ile eklemeli imalatla üretilen parçaların SKK ile birleştirmede en yüksek mukavemet değerleri, takım dönme hızı 800 devir/dk, ilerleme 10 mm/dk ve takım omuz çapının 16 mm olduğu durumda ulaşılmıştır. Deneyler sonucunda kaynak bölgesinin mekanik değerleri değerlendirilmiş ve görsel olarak da mikroskopla incelenmiştir.

In recent years, when global warming has begun to threaten human life, it is important to use welding methods that do not harm the environment, as in all materials and processes used in the industry. According to the researches, Friction Stir Welding (FSW) is also an environmentally friendly type of welding. At the same time, the welding strength is high since it affects the area affected by the weld the least during welding. In addition, due to its benefits, such as being cheaply, accessible and welding different materials with each other, researches on FSW have been increasing in recent years. Research has generally focused on welding metal materials with each other, welding composite materials and welding thermoplastic materials with each other. In the automotive sector, during the project stages, designed new part in the R&D units must be seen and tested on the vehicle before it goes into mass production. Producing a single part with traditional methods took too much time and caused very high costs that would not be mass-produced. Additive manufacturing (additive manufacturing) methods have been developed to produce such this prototype parts. İn the automotive industry thermoplastic materials are mostly used in the prototyping phase with additive manufacturing. In this study, the joining of parts produced by additive manufacturing from ABS M30 material with friction stir welding was investigated. Pioneer experimental studies were carried out to find the experimental parameters and the parameter range for welding was found. Then, the experimental design was made using the taguchi L9 orthogonal method array. when tool shoulder diameter was 16 mm, tool rotation speed was 800 rpm and feed rate was 10mm/min maximum stress obtained from welding of the samples produced by additive manufacturing with friction stir welding. End of the experiments, the mechanical values of the weld zone were measured and their behavior was examined via optical microscope.