Ultra yüksek dayanımlı çeliklerde nokta direnç kaynağının nümerik ve deneysel metot ile incelenmesi

Otomotiv endüstrisinde ultra yüksek dayanımlı çelikler tercih edildiğinden beri, bu çeliklerin kaynaklanabilirliği önem kazanmaktadır. Ultra yüksek dayanımlı çeliklerin nokta direnç kaynaklanabilirliği ile ilgili bilimsel literatür incelendiğinde, bu prosesi tam olarak anlamak için ek çalışmalara ihtiyaç duyulduğu görülmektedir. Bu nedenle, bu çalışmanın motivasyonu ultra yüksek dayanımlı çeliklerde nokta direnç kaynağı hakkında nümerik ve deneysel yöntemlerle daha fazla bilgi edinmektir. Bu çalışmada, nokta direnç kaynak prosesinin sonlu elemanlar modeli MSC. Marc yazılımı ile eksenel simetrik ve elektrik-termal-mekanik birleştirilmiş bir model oluşturulmuştur. İş parçası olarak MS1500 ultra yüksek dayanımlı çelik seçilmiştir ve bu proses bu çalışmada aynı sac kalınlıklarındaki (1.2 mm) ve aynı malzemeden olan iş parçalarının birleştirilmesini içermektedir. Bu çalışma, sonlu elemanlar simülasyonu yardımı ile proses parametresi olan akım değerlerinin varyasyonları için kaynak çekirdeğinin kalitesi, şekli, sıcaklık dağılımı hakkında bir tahmin sağlamıştır. İlk olarak, sonlu elemanlar yöntemi ile kurulan simülasyonların gerçek nokta direnç kaynağı prosesine yakınsaması için 8 kA ideal sinüzoidal alternatif akımla ve faz kaydırmalı alternatif akımla kurulmuş iki ana simülasyon oluşturulmuştur. Sonuç olarak kaynak süresi boyunca ideal sinüzoidal ile üretilen ısı miktarı, faz farklı akım ile üretilenden daha fazladır. Simülasyon sonuçları fiziksel deneylerle kıyaslandığında ise, nokta direnç kaynağı prosesinin sonlu eleman modelini oluşturmak için faz kaymalı akımla kurulmuş model tercih edilmiştir.8 kA faz farklı akımla kurulmuş simülasyonlar ile deneysel sonuçlar kıyaslandığında, son kaynak çevriminde çekirdek kalınlığında %40'lık, çekirdek çap uzunluğunda nispeten küçük %2'lik bir hata vardır. Deney sonucunda oluşan çekirdek şekli bir elipsken simülasyonda ise düz bir elipstir. Bundan sonra tüm simülasyonlar, farklı simülasyon modelleri için 7; 7,5; 8,5; 9; 9,5 ve 10 kA'lik faz farklı akım değerleri ile oluşturulmuştur. Simülasyon sonucuna göre faz farklı akım değeri arttıkça çekirdek çapı da artmaktadır. Ancak akım değeri arttıkça kaynak çevrimlerindeki enerji girdisi artığı için iş parçası /iş parçası ve iş parçası/elektrot arasındaki sıcaklık değerlerinde artış olmuştur. Sonuç olarak 8,5; 9; 9,5 ve 10 kA faz farklı akım ile kurulan simülasyonlarda elektrot ve iş parçası arasında malzeme ergimesi gözlemlenmiştir.