Muhammet KARABAŞ, Serdal ARSLAN

Farklı Mıknatıs Geometrilerinin Manyetik Alan Destekli Direnç Punta Kaynağına Etkisi

Bu çalışmada, doğru akım punta kaynak sistemleri için E-Nose elektrod geometrisine yerleştirilenmıknatıslı modelin sürekli hal analizleri sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Halihazırda üretimi gerçekleştirilen beş farklı mıknatıs konfigürasyonu için puntalanacak malzemedeki akımyoğunluğu değerlerinin yanı sıra mıknatısların itme kuvvetleri bakımından da değerlendirmeleryapılmıştır. Genel olarak blok, halka ve yarım halka mıknatıs konfigürasyonları seçilmiştir. Aynı kutupbirbirine bakacak şekilde (N-N veya S-S) elektrotlara yerleştirilen mıknatısların meydana getirdiği itmekuvveti puntalama kuvvetini azaltmaktadır. Bu bakımdan puntalama kuvvetinde azalma meydanagetirmeksizin kaynak kalitesini arttırmaya yönelik analizler gerçekleştirilmiştir. Öncelikle sabit kaynakakımında mıknatıs geometrisinin değişimine bağlı olarak kuvvet değerleri hesaplatılmıştır. Sonra bu beşmıknatıs sabit kaynak akımı altında düşük kuvvet, yüksek akım yoğunluğu sağlanması bakımındanoptimizasyon gerçekleştirilmiştir. Optimizasyon sonucunda çıkan en uygun geometriler farklı kaynakakımlarında akım yoğunluğu bakımından mıknatıssız durum ile karşılaştırılmıştır. Böylece bu çalışma ileen iyi mıknatıs geometrisi belirlenmeye çalışılmıştır. Ayrıca literatürde harici manyetik alanların kaynakkalitesinin olumlu etkisi göz önüne alındığında doğru akım punta kaynak elektroduna yerleştirilenmıknatıs ile kaynak kalitesinin arttırılabileceği nümerik çalışma ile gösterilmiştir.

Effect of Different Magnet Geometry On Magnetically Assisted Resistance Spot Welding

In this study, state analysis of the magnet model placed in the E-Nose electrode geometry for DC spot welding systems was performed using the finite element method. For five different magnet configurations that are currently in production, the current density values of the welded material as well as the pushing forces of the magnets are evaluated. Block, ring and half ring magnet configurations are selected for analysis. The repelling force brought by the magnets placed in the electrodes (N-N or S-S) with the same polarity facing each other reduces the welding force on electrodes. In this regard, analysis has been carried out to increase the quality of the welding without reducing the effect of electrode force on resistance spot welding process. Firstly, the force values are calculated according to the change of the magnet geometry in the same welding current. Then, Optimization studies was carried out to ensure low force, high current density under same welding currents for these five different magnets. The optimal geometry resulting from the optimization studies is compared to the magnetless condition in terms of current density at different welding currents. Thus, it was tried to determine the best magnet geometry with this study. Besides, considering the positive effect of the welding quality of the external magnetic fields in the literature, the numerical study shows that the welding quality can be increased by the magnet placed on the DC spot welding electrode.

PDF

___

Arslan, S. (2011). "Orta frekanslı punta kaynak transformatörü ve makinası tasarımı." Gazi üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Ankara, 146s.
Arslan, S. (2017). Doğru Akım Punta Kaynak Kalitesini Arttırmaya Yönelik Harici Manyetik Alan Etkisinin İncelenmesi, Mesleki Bilimler Kongresi, 6 (3): 553 – 559.
Bowers, R. J., C. D. Sorensen and T. W. Eagar (1990). "Electrode Geometry in Resistance Spot-Welding." Welding Journal 69(2): S45-S51.
Chan, K. R. and N. Scotchmer (2006). Longer Electrode Life from a New Geometry, an Innovative Multilayer Coating, and Internal Cooling Fins. The 4th International Seminar on Advances in Resistance Welding.
Chen, R., C. M. Wang, P. Jiang, X. Y. Shao, Z. Y. Zhao, Z. M. Gao and C. Yue (2016). "Effect of axial magnetic field in the laser beam welding of stainless steel to aluminum alloy." Materials & Design 109: 146-152.
Cho, H. S. and Y. J. Cho (1989). "A Study of the ThermalBehavior in Resistance Spot Welds." Welding Journal 68(6): S236-S244.
Eisandeh, H., M. Hamedi and A. Halvaee (2010). "New parametric study of nugget size in resistance spot welding process using finite element method." Materials & Design 31(1): 149-157.
Khan, J. A., L. Xu and Y. J. Chao (1999). "Prediction of nugget development during resistance spot welding using coupled thermal-electrical-mechanical model." Science and Technology of Welding and Joining 4(4): 201-207.
Li, W., Feng, E., Cerjanec, D., & Grzadzinski, G. A. (2004, May). Energy consumption in AC and MFDC resistance spot welding. In Sheet Metal Welding Conference XI (pp. 11-14).
Li, Y., Z. Luo, F. Y. Yan, R. Duan and Q. Yao (2014). "Effect of external magnetic field on resistance spot welds of aluminum alloy." Materials & Design 56: 1025-1033.
Li, Y. B., Zhang, Q. X., Qi, L., & David, S. A. (2018). Improving austenitic stainless steel resistance spot weld quality using external magnetic field. Science and Technology of Welding and Joining, 23 (7), 619- 627.
Li, Y. B., Shen, Q., Lin, Z., & Hu, S. J. (2011). Quality improvement in resistance spot weld of advanced high strength steel using external magnetic field. Science and Technology of Welding and Joining, 16(5), 465-469.
Li, Y. B., Li, Y. T., Shen, Q., & Lin, Z. Q. (2013). Magnetically assisted resistance spot welding of dual-phase steel. Weld. J, 92(4), 124-132.
Mousavi, M. G., M. J. M. Hermans, I. M. Richardson and G. den Ouden (2003). "Grain refinement due to grain detachment in electromagnetically stirred AA7020 welds." Science and Technology of Welding and Joining 8(4): 309-312.
Nagasathya, N., S. R. Boopath and A. Santhakumari (2013). "MFDC - An Energy efficient Adaptive technology for Welding of Thin Sheets." 2013 International Conference on Energy Efficient Technologies for Sustainability (Iceets).
Nied, H. A. (1984). "The Finite-Element Modeling of the Resistance Spot-Welding Process." Welding Journal, 63(4): S123-S132.
Popov, V. (1993). "Effect of the magnetic field on the formation of the joint in resistance spot welding." Welding international, 7(11): 905-907.
Roberts, W. L. (1951). "Resistance Variations during Spot Welding." Welding Journal, 30: 15.
Shen, Q., Y. B. Li and G. L. Chen (2013). "A Novel Method Using Electromagnetic Stirring to Improve Resistance Spot Weld Quality of Advanced High Strength Steel (AHSS)." Trends in Welding Research: Proceedings of the 9th International Conference: 661-669.
Shen, Q., Y. B. Li, Z. Q. Lin and G. L. Chen (2011). "Effect of External Constant Magnetic Field on Weld Nugget of Resistance Spot Welded Dual-Phase Steel DP590." Ieee Transactions on Magnetics, 47(10): 4116-4119.
Sundaresan, S. and G. D. J. Ram (1999). "Use of magnetic are oscillation for grain refinement of gas tungsten arc welds in alpha-beta titanium alloys." Science and Technology of Welding and Joining, 4(3): 151-160.
Tarimer, I., S. Arslan, E. M. Guven and M. Karabas (2011). "A Case Study of a New Spot Welding Electrode Which Has the Best Current Density by Magnetic Analysis Solutions." Journal of Electrical EngineeringElektrotechnicky Casopis, 62(4): 233-238.
Yao, Q., Luo, Z., Li, Y., Yan, F. Y., & Duan, R. (2014). Effect of electromagnetic stirring on the microstructures and mechanical properties of magnesium alloy resistance spot weld. Materials & Design, 63, 200- 207.
Watanabe, Y., T. Takeda and H. Sato (2006). "Effect of magnetic field on weld zone by spot-welding in stainless steel." Isij International, 46(9): 1292-1296.
Wei, P. S., S. C. Wang and M. S. Lin (1996). "Transport phenomena during resistance spot welding." Journal of Heat Transfer-Transactions of the Asme, 118(3): 762-773.
Zhang, X. Q., G. C. Xu, J. Wen and C. S. Wang (2009). "The Research for Resistance Spot Welding with Rectangular Electrode." 2009 Ieee International Conference on Mechatronics and Automation, Vols 1- 7, Conference Proceedings: 2484-2488.
http://www.webcitation.org/query?url=https% 3A%2F%2Fwww.magnetmarket.com.tr%2Fneo dyum-miknatislar%2Fnormal-delik-neodyummiknatislar%2Fcap-40mm-x-del-capi-20mm-xkalinlik-8mm-neodymiummagnet.html&date=2019-02-22, (22.02.2019)