Nokta direnç kaynağında ısıl ve yapısal analizlerin sonlu elemanlar yöntemi ile incelenmesi

Elektrik nokta direnç kaynağı endüstride sacların birleştirilmesi sırasında yaygın olarak kullanılan bir birleştirme yöntemidir. Özellikle sac parçaların yoğun olarak kullanıldığı beyaz eşya, otomotiv gibi endüstri kollarında kendine geniş kullanım alanı bulmaktadır. Bu yöntemde saclara yüksek basınç altında elekrik akımı uygulanır. Bu akım sonucu oluşan ısı enerjisi de kaynak çekirdeğinin oluşturulmasında kullanılır. Elektrik direnç nokta kaynğında elektriksel, ısıl, mekanik ve metalürjik olaylar birbirleriyle bağdaşık ve etkileşim halinde etki ederler. Bu durum sistemin tüm etkileri tek bir seferde gösterecek bir matematik modelin oluşturulmasını zorlaştırmaktadır. Bu nedenle genellikle analiz tek bir etki üzerine yapılır ve bu şekilde sonuca ulaşılmaya çalışılır. Elektrik akımı sonucu oluşan ısı Joule kanununa göre oluşur. Bu ısının bir kısmı ortam dağılırken çoğunluğu çekirdeğin ergimesi ve katılaşarak birleştirilmesi sırasında kullanılır. Yöntemde uygulanan baskı kuvveti de ayrıca önem arz etmektedir. Elektrot kuvvetlerinin uyguladığı kuvvet ergimiş haldeki kaynak çekirdeğine baskı oluşturur ve kaynak banyosunun dağılmasını engeller. Ayrıca kaynak bölgesi için zararlı olan atmosferik gazların ve toz parçacıklarının kaynak bölgesine ulaşmasını da engellemiş olur. Nokta direnç kaynağında akımın düzgün bir şekilde akması öenmlidir. Elektrotların uyguladığı baskı kuvveti bu akımın da doğru bir şekilde akmasına yardımcı olmaktadır. Bu parametrelerin doğru bir şekilde uygulanması ile kaliteli bir kaynak çekirdeği oluşumu sağlanır. Kaliteli bir kaynak birleştirmenin sahip olduğu dayanımı belirlemektedir. Bu nedenle kaynak kalitesi feragat edilebilecek bir özellik değildir. Sıcaklık dağılımı da metalürjik yapıyı dolayısıyla kaynak kalitesini ve dayanımı etkilemektedir. Bu çalışmada kaynak işlemi sonucunda ki ısı dağılımı, uygulanan baskı kuvvetleri nedeniyle oluşan deformasyon ve en yüksek gerilme durumlarının tespiti amacıyla sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak bir model oluşturulmuştur. Daha sonra oluşturulan bu model yardımıyla bir sümülasyon çalışması yapılmıştır. Bu model yardımıyla deneysel olarak tespit edilmesi zor ve maliyetli olan nokta direnç kaynağına ait parametrelerin incelenmesi ekonomik ve hızlı bir şekilde sağlanmış olur. Ayrıca bu çalışma değişik malzemler için gerekli olan optimun ısıl ve kuvvet değerlerinin belirlenmesi sırasında veri kaynağı olarak kullanılabilir.