Otomotiv sektöründe kullanılan elektrik direnç kaynağına alternatif laser nokta kaynağının mekanik ve termal etkisinin incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada; elektrik direnç kaynağına alternatif olan laser nokta kaynağının proses esnasındaki değişkenleri ve önemli olan parametreleri belirlenmiş, mekanik ve termal etkisi incelenmiş ve ana sanayi şartnamelerine göre sanal ve fiziksel doğrulama kriterleri üzerinde durulmuştur. Laser nokta kaynağının, başta ulaşım sektöründe araç hafifletme ve enerji tüketimini azaltma hedeflerine hizmet etme, sonrasında prosesin yaygınlaşması ile diğer sektörlerde de ciddi avantajlar yaratacağı yapılan araştırmalar ve denemeler sonrası gözlemlenmiştir. Bir binek araçta ortalama 4000 adet direnç nokta kaynak bulunmaktadır, yaşanan mekanik deformasyon hatalarının %70‘i birleşme bölgelerinin etrafında olmaktadır. Dolayısıyla otomotivde en çok kullanılan yöntem olan direnç nokta kaynak prosesi, aracın mekanik dayanım karakterini etkileyen ana unsurlardandır. Elektrik direnç nokta kaynak prosesinin mevcut hızının operasyon verimliliği açısından laser nokta kaynağına göre dezavantaj yaratmasının yanısıra, ürünü devreye alma esnasında çok sayıda denemeler yapılmakta ve ciddi oranda malzeme tüketimi ve hurda maliyeti ortaya çıkmaktadır. Laser nokta kaynağının avantaj ve dezavantajlarını irdelemek amacıyla otomotiv sektöründe sık kullanılan ve üzerinde ciddi sayıda elektrik direnç kaynağı bulunan ürünler incelenmiş olup, buradan elde edilen proses verimliliğini arttırıcı verilerin diğer sektörlere nasıl yansıtılabileceği konusunda araştırmalar yapılmıştır. Bu çerçevede yapılan deneysel çalışmalar belirlenen numuneler üzerinde optimum parametre belirleme çalışması olarak ilerlemiştir. Uygulamalar esnasında kritik parametreler değiştirilerek en verimli çözümler elde edilmiştir. Birleştirilen malzemelere; sertlik, çekme ve metalografik olarak da optik deneyleri uygulanmıştır. Bu malzemelerin farklı laser kaynak parametrelerindeki mekanik ve mikro yapı özellikleri araştırılmış ve karşılaştırmalar yapılarak en uygun özellikler belirlenmiştir.

In this study; the variables and important parameters of the laser spot source, which is an alternative to the electrical resistance source, were investigated, the mechanical and thermal effects were investigated and the virtual and physical verification criterias were emphasized according to the OEM’s specifications. It has been clearly observed after the researches and trials that the laser spot source will serve the targets of vehicle lightening and energy consumption reduction in the transportation sector, and then it will create significant advantages in other sectors with the spread of the process. There is an average of 4000 spot welds on a passenger vehicle, and about 70% of mechanical failures are around the joint areas. Therefore, the spot-welding process, the most commonly used method in automotive, is the main factor affecting the mechanical strength of the vehicle. In addition to the disadvantage of the present speed of the spot-welding process compared to the laser spot welding in terms of operation efficiency, there are many attempts at commissioning and serious cost of material consumption and scrap costs. In order to investigate the advantages and disadvantages of laser spot welding, products which are frequently used in the automotive sector and which have a significant number of electrical resistance sources have been examined and researches have been carried out on how to increase the process efficiency data obtained from these sectors. Experimental studies have progressed as an optimum parameter setting study on sample materials. During the applications, critical parameters were changed to obtain the most efficient solutions. Combined materials; hardness, tensile and optical experiments were applied metallographically. The effects of these materials on the mechanical and microstructure properties of different laser welding parameters were investigated and compared to determine these properties.