Effect of pool geometry on the quality of TIG welded joints

Abstract

ÖZDOKTORA TEZİKAYNAK HAVUZ GEOMETRİSİNİN TIG KAYNAKLIBAĞLANTILARIN KALİTESİNE ETKİLERİUğur EŞMEÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİFEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜMAKİNA MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALIDanışman : Prof. Dr. Melih BAYRAMOĞLUYıl: 2006, Sayfa: 366Jüri : Prof. Dr. Melih BAYRAMOĞLU: Prof. Dr. Necdet GEREN: Doç. Dr. Mustafa Kemal KÜLEKCİ: Doç. Dr. Abdülkadir EKŞİ: Yrd. Doç. Dr. Ali KOKANGÜLMühendislik spektrumu kapsamında kaynak, tamamlayıcı parçalar, montaj işlemi vemakine parçaları üretiminde kullanılan temel bir işlemdir. TIG kaynağı, gıdaendüstrisinde, gemilerde, köprülerde, paslanmaz çelik kaynağında vb. yerlerde en sıkkullanılan ve en iyi bilinen kaynak yöntemidir. Temel olarak TIG kaynağı kaynakkalitesi, çekme yükü (TL), ısıdan etkilenmiş bölge (HAZ), üst genişlik (UW), eriyikderinliği (P) ve eriyik alanı gibi kalite ölçütlerine sahip kaynak havuz geometrisitarafından nitelendirilmiştir. Kaynak havuz geometrisi, kaynağın mekaniközelliklerini belirlemede önemli bir rol oynar. Bu yüzden kaynak parametrelerininseçimi, en uygun kaynak havuz geometrisinin elde edilmesinde oldukça önemlidir.Bu çalışmada TIG kaynağı parametrelerinin (kaynak hızı, kaynak akımı, gaz akışoranı ve boşluk mesafesi) kaynak havuz şekli ve kalite ölçütlerine etkisiaraştırılmıştır. Kaynak havuz geometrisinin tahmini ve optimizasyonu içinmatematiksel modeller geliştirilmiştir. Ayrıca, TIG kaynağında kaynak havuzgeometrisi ve kaynak parametreleri arasındaki ilişkileri yapılandırmak için yapaysinir ağları (NN) kullanılmıştır.Anahtar Kelimeler: TIG Kaynağı, Kaynak Havuz Geometrisi, Merkezi BileşikDizayn (CCD), Yüzey Tepki Yöntemi (RSM), Yapay SinirAğları (NN)

ABSTRACTPhD THESISEFFECT OF POOL GEOMETRY ON THE QUALITY OFTIG WELDED JOINTSUğur EŞMEDEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERINGINSTITUTE OF NATURAL AND APPLIED SCIENCESUNIVERSITY OF ÇUKUROVASupervisor : Prof. Dr. Melih BAYRAMOĞLUYear: 2006, Pages: 366Jury : Prof. Dr. Melih BAYRAMOĞLU: Prof. Dr. Necdet GEREN: Assoc. Prof. Dr. Mustafa Kemal KÜLEKCİ: Assoc. Prof. Dr. Abdülkadir EKŞİ: Assist. Prof. Dr. Ali KOKANGÜLAcross the engineering spectrum, welding is an essential process in themanufacturing of components, assemblies or complete machines. Tungsten inert gas(TIG) welding is the best known and most frequently used method of weldingprocess in food industry, ships, bridges and welding of stainless steels. Basically,TIG weld quality is strongly characterized by the weld pool geometry which hasseveral quality responses such as tensile load (TL), heat affected zone (HAZ), upperwidth (UW), upper height (UH), penetration (P) and area of penetration (AP). Weldpool geometry plays an important role in determining the mechanical properties ofthe weld. Therefore, it is very important to select the welding process parameters forobtaining an optimal weld pool geometry. In this study, the effect of TIG weldingprocess parameters (welding speed, welding current, gas flow rate and gap distance)on the weld pool shape and the quality responses were investigated. Themathematical models were developed for optimization and prediction of the weldpool geometry. Also, a neural network (NN) was used to construct the relationshipsbetween welding process parameters and weld pool geometry in TIG welding.Keywords: Tungsten Inert Gas Welding (TIG), Weld Pool Geometry, CentralComposite Design (CCD), Response Surface Methodology (RSM),Neural Network (NN)