DD11 ve DD13 çeliklerinin farklı akım türleri ile kaynağında ısı transferinin sonlu elemanlar yöntemiyle analizi

(1)

T.C.

DÜZCE ÜNİVERSİTESİ

FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

DD11 VE DD13 ÇELİKLERİNİN FARKLI AKIM TÜRLERİ İLE

KAYNAĞINDA ISI TRANSFERININ SONLU ELEMANLAR

YÖNTEMİYLE ANALİZİ

MUSTAFA ERKİN

YÜKSEK LİSANS TEZİ

İMALAT MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI

DANIŞMAN

DR. ÖĞR. ÜYESİ SERKAN APAY

(2)

T.C.

DÜZCE ÜNİVERSİTESİ

FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

DD11 VE DD13 ÇELİKLERİNİN FARKLI AKIM TÜRLERI

İLE KAYNAĞINDA ISI TRANSFERİNİN SONLU

ELEMANLAR YÖNTEMİYLE ANALİZİ

Mustafa Erkin tarafından hazırlanan tez çalışması aşağıdaki jüri tarafından Düzce Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü İmalat Mühendisliği Anabilim Dalı’nda YÜKSEK

LİSANS TEZİ olarak kabul edilmiştir. Tez Danışmanı

Dr. Öğr. Üyesi Serkan APAY Düzce Üniversitesi

Jüri Üyeleri

Dr. Öğr. Üyesi Serkan APAY

Düzce Üniversitesi _____________________

Dr. Öğr. Üyesi Gürcan SAMTAŞ

Düzce Üniversitesi _____________________

Dr. Öğr. Üyesi Volkan ONAR

Pamukkale Üniversitesi _____________________

(3)

BEYAN

Bu tez çalışmasının kendi çalışmam olduğunu, tezin planlanmasından yazımına kadar bütün aşamalarda etik dışı davranışımın olmadığını, bu tezdeki bütün bilgileri akademik ve etik kurallar içinde elde ettiğimi, bu tez çalışmasıyla elde edilmeyen bütün bilgi ve yorumlara kaynak gösterdiğimi ve bu kaynakları da kaynaklar listesine aldığımı, yine bu tezin çalışılması ve yazımı sırasında patent ve telif haklarını ihlal edici bir davranışımın olmadığını beyan ederim.

22 Haziran 2020

(4)

(5)

TEŞEKKÜR

Yüksek lisans öğrenimimde ve bu tezin hazırlanmasında gösterdiği her türlü destek ve yardımından dolayı çok değerli hocam Dr. Öğr. Üyesi Serkan APAY’a en içten dileklerimle teşekkür ederim.

Tez çalışmamda sundukları lisanslı Simufact Welding® yazılımı, eğitim ve teknik destekten dolayı NETFORM Mühendislik şirketinden Mert AYGEN Bey’e ve bu çalışmayı yapmama izin veren ve tüm mekanik, imalat ve tasarımları yapıp test etmeme imkân sağlayan Teknorot Otomotiv Ürünleri San. ve Tic. A.Ş. şirketine, engin bilgilerinden yararlanmamı sağlayan Salih AYYILDIZ Bey’e en içten diklerimle teşekkürlerimi sunarım.

Bu çalışmam boyunca engin tecrübeleri ile bana her zaman yol gösteren babam Hayri ERKİN ve abim Yüksek Makine Mühendisi Erkut ERKİN başta olmak üzere sevgili aileme, Züleyha BAM ALTINIŞIK’a ve çalışma arkadaşlarıma desteklerini esirgemedikleri için sonsuz teşekkürlerimi sunarım.

Bu tez çalışması, Düzce Üniversitesi BAP-2019.07.04.942 numaralı Bilimsel Araştırma Projesiyle desteklenmiştir

(6)

İÇİNDEKİLER

Sayfa No

ŞEKİL LİSTESİ ... ix

ÇİZELGE LİSTESİ ... xii

KISALTMALAR ... xiii

SİMGELER ... xiv

ÖZET ... xv

ABSTRACT ... xvi

1. GİRİŞ ... 1

2. KAYNAKLI BİRLEŞTİRME YÖNTEMLERİ ... 5

2.1. KAYNAĞIN SINIFLANDIRILMASI ... 6

2.1.1. Kaynak Yapılan Malzeme Cinsine Göre Sınıflandırma ... 6

2.1.1.1. Metal Kaynağı ... 6

2.1.1.2. Plastik Malzeme Kaynağı ... 6

2.1.2. Kaynak İşlem Tipine Göre Sınıflandırma ... 6

2.1.2.1. Ergitme Kaynağı ... 6

2.1.2.2. Basınç Kaynağı ... 6

2.1.3. Kaynak Uygulama Cinsine Göre Sınıflandırma ... 6

2.1.3.1. El Kaynağı ... 6

2.1.3.2. Mekanik Kaynak ... 7

2.1.3.3. Yarı Otomatik Kaynak ... 7

2.1.3.4. Otomatik Kaynak ... 7

2.1.4. Kaynak Amacına Göre Sınıflandırma ... 7

2.1.4.1. Birleştirme Kaynağı ... 7

2.1.4.2. Doldurma Kaynağı ... 7

2.2. MIG/MAG KAYNAĞI ... 7

2.2.1. MIG/MAG Kaynak Yönteminin Avantajları ... 7

2.2.2. MIG/MAG Kaynak Yönteminin Dezavantajları ... 8

2.2.3. MIG/MAG Kaynağının Kullanım Alanları ... 8

2.2.4. MIG/MAG Kaynak Donanımı ... 8

2.2.4.1. Torç ... 9

2.2.4.2. Tel İlerletme Sistemi ... 9

2.2.4.3. Koruyucu Gaz Ünitesi ...10

2.2.4.4. Akım Üreteci ...10

2.2.4.5. Kontrol Paneli ...10

2.2.5. Kaynak Parametre Seçimi ... 10

2.2.5.1. Kaynak Akım Şiddeti ...11

2.2.5.2. Kaynak Akım Gerilimi ...11

2.2.5.3. Kaynak Hızı ...11

2.2.5.4. Torç Açısı ...11

2.2.5.5. Tel Uzunluğu ...11

2.2.5.6. Nozul Mesafesi ...12

2.3. KAYNAK HATALARI VE NEDENLERİ ... 12

2.3.1. Kaynak Sıçraması ... 12

2.3.2. Yetersiz Ergime / Yetersiz Nüfuziyet ... 12

(7)

2.3.4. Kenar Yanıkları ... 13

2.3.5. Bükülme, Çarpılma ... 14

2.3.6. Boyuna Çatlak ... 14

2.3.7. Enine Çatlak ... 15

2.4. KAYNAK SIRASINDA ISI İLETİMİ ... 15

2.4.1. Isı İletim Katsayısı ... 16

2.4.2. Kaynak Bölgesinde Sıcaklık Dağılımı ... 16

2.4.3. İletim Yolu ile Isı Transferinin Hesaplanması ... 16

2.4.4. Taşınım ile Isı Transferinin Hesaplanması ... 17

2.4.5. Işınım ile Isı Transferinin Hesaplanması ... 17

2.5. KAYNAK BÖLGESİNİN İNCELENMESİ ... 17

2.5.1. Eriyen Bölge ... 18

2.5.2. Isı Etkisinde Kalan Bölge ... 18

3. SONLU ELEMANLAR YÖNTEMİ İLE ANALİZ ... 19

3.1. SONLU ELEMANLAR YÖNTEMİ ... 19

3.1.1. Sonlu Elemanlar Yönteminin Avantajları ... 19

3.1.2. Sonlu Elemanlar Yönteminin Dezavantajları ... 20

3.1.3. Sonlu Elemanlar Yönteminde Kullanılan Terimler ... 20

3.1.4. Sonlu Elemanlar Yönteminin Kullanıldığı Alanlar ... 21

3.1.5. Sonlu Elemanlar Yönteminin Uygulama Örnekleri ... 21

3.2. SONLU ELEMANLAR YÖNTEMİNDE KULLANILAN ELEMAN TİPLERİ ... 23

3.2.1. Üç Boyutlu Çubuk Eleman ... 23

3.2.2. Sabit Gerilmeli Üçgen Eleman ... 23

3.2.3. Lineer Gerilmeli Üçgen Eleman ... 23

3.2.4. Çifte Lineer Dörtgen Eleman ... 24

3.2.5. Kabuk Eleman ... 24

3.2.6. Hacim Eleman ... 24

3.2.7. Dört Nodlu ve Dört Kenarlı Elastik Kabuk Eleman ... 25

3.3. SONLU ELEMANLAR YÖNTEMİNDE MODELLEME AŞAMASINDAKİ VARSAYIMLAR VE BASİTLEŞTİRMELER ... 25

3.4. SONLU ELEMANLAR YÖNTEMİNİN METADOLOJİSİ ... 25

3.4.1. Sonlu Elemanlar Yönteminin Uygulama Sırası ... 26

3.4.1.1. Geometrinin Oluşturulması ...26

3.4.1.2. Sonlu Eleman Modelinin Oluşturulması ...26

3.4.1.3. Malzeme ve Eleman Sabitlerinin Belirlenmesi ...26

3.4.1.4. Yük ve Sınır Koşullarının Belirlenmesi ...27

3.4.1.5. Çözüm ...27

3.4.1.6. Sonuçların Değerlendirilmesi ...27

3.5. SONLU ELEMANLAR YÖNTEMİNİN HAZIRLANMASINDA DİKKAT EDİLMESİ GEREKEN HUSUSLAR ... 27

4. MATERYAL VE METOD ... 29

4.1. DENEYDE KULLANILAN MATERYALLER... 30

4.1.1. Deney Parçalarının Boyutları ... 30

4.1.2. Kaynak Telinin Özelliği ... 31

4.1.3. Uygulanan Kaynak Parametreleri... 31

4.1.4. Kaynak Makinesinin Özellikleri ... 33

4.1.5. Kaynak Operasyonunun Uygulanması ... 35

(8)

4.2.1. Deney Parçalarının Hazırlanması ... 36

4.2.1.1. Deney Parçalarının Kesimi ...36

4.2.1.2. Çekme Deney Parçalarının Hazırlanması ...37

4.2.1.3. Eğme Deney Parçalarının Hazırlanması ...38

4.2.1.4. Metalografik İnceleme Yapılacak Deney Parçalarının Hazırlanması ...38

4.2.2. Çekme Deneyi ... 39

4.2.3. Eğme Deneyi ... 40

4.2.4. Mikroyapı İncelemesi... 40

5. BULGULAR VE TARTIŞMA ... 41

5.1. KAYNAK SONRASI OLUŞAN DİSTOSİYONLAR ... 41

5.2. ÇEKME DENEYİ ... 42

5.3. EĞME DENEYİ ... 57

5.4. MİKROYAPI İNCELEMESİ ... 58

5.5. SICAKLIK ÖLÇÜMÜ ... 60

6. SONLU ELEMANLAR YÖNTEMİ İLE ANALİZ ... 62

7. SONUÇLAR VE ÖNERİLER ... 78

7.1. SONUÇLAR ... 78

7.2. ÖNERİLER ... 79

8. KAYNAKLAR ... 80

(9)

ŞEKİL LİSTESİ

Sayfa No

Şekil 2.1. İlave kaynak metali ile kaynak. ... 5

Şekil 2.2. İlave metal kullanılmayan kaynak. ... 5

Şekil 2.3. MIG/MAG Kaynağı şeması ... 9

Şekil 2.4. Torcu oluşturan elemanlar. ... 9

Şekil 2.5. Tel ilerletme sistemi. ... 10

Şekil 2.6. Kaynak sıçraması. ... 12

Şekil 2.7. Kaynakta yetersiz ergime/nüfuziyet ... 13

Şekil 2.8. Kaynakta gözenek ... 13

Şekil 2.9. Kaynakta kenar yanıkları ... 14

Şekil 2.10. Kaynakta bükülme, çarpılma ... 14

Şekil 2.11. Kaynakta boyuna çatlak ... 15

Şekil 2.12. Kaynakta enine çatlak. ... 15

Şekil 2.13. Kaynakta ısı transferi ... 16

Şekil 3.1. Sabit gerilmeli üçgen eleman ... 23

Şekil 3.2. Dört nodlu çifte lineer dörtgen eleman ... 24

Şekil 3.3. Dört nodlu ve dört kenarlı elastik kabuk eleman. ... 25

Şekil 3.4. Dairenin çevresinin sonlu elemanlar yöntemi ile gösterimi. ... 26

Şekil 4.1. Deneysel çalışma adım listesi şablonu. ... 29

Şekil 4.2. Kaynak öncesi deney parçası. ... 31

Şekil 4.3. Kaynak düzeneği. ... 32

Şekil 4.4. ABB IRB 1600 robotu. ... 34

Şekil 4.5. Fronıus TPS 4000 CMT kaynak makinesi. ... 34

Şekil 4.6.Kaynak öncesi puntalama. ... 35

Şekil 4.7.Termokupl tellerin dağılımı. ... 35

Şekil 4.8. Su jeti kesim makinesi. ... 37

Şekil 4.9. Plakaların su jeti makinesinde kesimi. ... 37

Şekil 4.10. Çekme numunesi ölçüleri. ... 38

Şekil 4.11. Eğme numunesi ölçüleri. ... 38

Şekil 4.12. Mikroyapı incelemesi için bakalite alınmış parça. ... 38

Şekil 4.13. Bakalit alma cihazı. ... 39

Şekil 4.14. İnstron çekme-basma test cihazı. ... 40

Şekil 4.15. Nikon marka ECLİPSE MA 100 mikroskop. ... 40

Şekil 5.1. DD11 Malzemelerinde oluşan çarpılma görüntüleri. ... 41

Şekil 5.2. DD13 Malzemelerinde oluşan çarpılma görüntüleri. ... 41

Şekil 5.3. 11-1 plakasının çekme deneyi sonucundaki görüntüleri. ... 43

Şekil 5.4. 11-1 plakasının çekme deneyinin grafiği. ... 44

(10)

Şekil 5.39. DD11 Malzemelerinin eğme deneyi görüntüleri. ... 57

Şekil 5.40. DD13 Malzemelerinin eğme deneyi görüntüleri. ... 57

Şekil 5.41. Ana metal mikroyapı görüntüsü. ... 58

Şekil 5.42. ITAB mikroyapı görüntüsü. ... 59

Şekil 5.43. Kaynak bölgesi mikroyapı görüntüsü. ... 59

Şekil 5.44. Termokopullar ile ölçülen sıcaklık değerleri. ... 60

Şekil 5.45. Kaynak sırasında lazer infrared ile yapılan sıcaklık ölçümü. ... 61

Şekil 6.1. Sonlu elemanlar yöntemi ile simülasyonun 2.sn deki görüntüsü. ... 62

Şekil 6.5. 11-1 parçasında oluşan şekil değişikliğinin sonlu elemanlar yöntemi ile karşılaştırılması. ... 64

Şekil 6.6. 11-1 nolu parçadaki gerçek çarpılma görüntüsü. ... 65

(11)

Şekil 6.15. 11-6 parçasında oluşan şekil değişikliğinin sonlu elemanlar yöntemi ile karşılaştırılması. ... 68 Şekil 6.16. 11-6 nolu parçadaki gerçek çarpılma görüntüsü. ... 68 Şekil 6.17. 11-7 parçasında oluşan şekil değişikliğinin sonlu elemanlar yöntemi ile

karşılaştırılması. ... 69 Şekil 6.18. 11-7 nolu parçadaki gerçek çarpılma görüntüsü. ... 69 Şekil 6.19. 11-8 parçasında oluşan şekil değişikliğinin sonlu elemanlar yöntemi ile

karşılaştırılması. ... 77 Şekil 6.40. 13-9 nolu parçadaki gerçek çarpılma görüntüsü. ... 77

(12)

ÇİZELGE LİSTESİ

Sayfa No

Çizelge 3.1. Sonlu elemanlar yönteminin uygulama örnekleri ... 21

Çizelge 4.1. DD11 Kimyasal bileşimleri (% Ağırlık). ... 30

Çizelge 4.2. DD13 Kimyasal bileşimleri (% Ağırlık). ... 30

Çizelge 4.3. DD11 Mekanik özellikleri. ... 30

Çizelge 4.4. DD13 Mekanik özellikleri. ... 30

Çizelge 4.5. Kaynak telinin kimyasal özellikleri. ... 31

Çizelge 4.6. Kaynak telinin mekanik özellikleri. ... 31

Çizelge 4.7. DD11 plakaları için kaynak parametreleri. ... 32

Çizelge 4.8. DD13 plakaları için kaynak parametreleri. ... 33

Çizelge 5.1. DD11 malzemesinden elde edilen çekme deneyi sonuçları. ... 42

Çizelge 5.2. DD13 malzemesinden elde edilen çekme deneyi sonuçları. ... 49

(13)

KISALTMALAR

AISI American Iron and Steel Institute CMT Soğuk metal teknolojisi

DD Derin çekme çeliği

DD11 Erdemir 6222 kalite sac DD13 Erdemir 6224 kalite sac ITAB Isı tesiri altındaki bölge

kN KiloNewton

MAG Metal aktif gaz

MPa MegaPascal

(14)

SİMGELER

A Amper Al Alüminyum C Karbon Cr Krom Cu Bakır Fe Demir Mn Mangan Mo Molibden Ni Nikel P Fosfor S Kükürt Si Silisyum V Voltaj

(15)

ÖZET

DD11 VE DD13 ÇELİKLERİNİN FARKLI AKIM TÜRLERİ İLE KAYNAĞINDA ISI TRANSFERİNİN SONLU ELEMANLAR YÖNTEMİYLE

ANALİZİ

Mustafa ERKİN Düzce Üniversitesi

Fen Bilimleri Enstitüsü, İmalat Mühendisliği Anabilim Dalı Yüksek Lisans Tezi

Danışman: Dr. Öğr. Üyesi Serkan APAY Haziran 2020, 84 sayfa

Çeşitli çelik malzemelerin endüstri alanından günlük hayatımıza kadar birçok alanda kullanım yeri bulunmaktadır. Bu malzemeler kullanılırken birleştirme operasyonu ihtiyacı oluşabilmektedir. Kaynak yöntemi en çok tercih edilen birleştirme operasyonlarından biridir. Sanayi alanında metal bazlı malzeme kullanımı artış göstermesinden dolayı ilgili hammadde maliyetlerini de artırmaktadır. Hammadde giderek değer kazandığı için çoğu sanayi kuruluşu hurda ürün sayısını minimum seviyeye indirmeyi hedeflemektedir. İlgili ürünlerin hurda olmasında çeşitli sebepler olabilmektedir. Bu sebepler imalata geçmeden önce tespit edildiği takdirde ürün maliyetlerinde iyileştirme olacaktır. İmalata geçmeden önce yapılacak olan analiz çalışmaları ile sorunlar tespit edilerek, sorunlar çözüldüğünde ürün maliyetlerinde iyileştirme olacaktır. Bu analizler sayesinde kaliteli üretim yapılması hedeflenmektedir. Metal bazlı malzemelerin kaynaklı birleştirilmelerinde genel problem malzemeye yüksek ısı girdisi olması ve bununla birlikte malzemenin çarpılmaya uğraması olarak söylenebilir. Literatür taramalarında uygulanan kaynak yöntemleri ile elde edilen sonuçlar ışığında kaynak sırasında oluşan ısı transferinin malzemedeki mekanik ve mikro yapı özelliklerini olumsuz etkilediği bilinmektedir. Bu etkiler deneysel çalışmalar sonucunda da incelenebilmektedir fakat endüstride her zaman deneysel çalışma yapılabilecek imkân bulunmamaktadır. Bu nedenle kaynaklı imalat esnasında oluşacak olan distorsiyon ve artık gerilmelerin yön ve miktarlarının önceden tespit edilebilmesi sonlu elemanlar yöntemiyle tahmin edilebilmektedir. Bu çalışmada, 3 mm kalınlığındaki DD11 ve DD13 malzemesinin, birleştirilmeleri MAG kaynak yöntemiyle farklı akımlarda yapıldı ve malzemede oluşan ısı girdisi sonucu kaynak deformasyonu ve çarpılma miktarı sonlu elemanlar metoduyla analiz edilmiştir. Kaynak yapılan malzemenin sıcaklık ölçümleri karşılıklı olarak 6’şar toplamda 12 adet K tipi termokupl ile yapılmıştır. Deney sırasında kaynak başladığında kaynak dikişi sonunda henüz ark ısısının etkili olmadığı görülmüştür. Kaynak arkı son noktaya ulaştığında ise başlangıç noktasının soğuduğu görülmüştür. Bu nedenle sonlu elemanlar analizinde 100 mm boyundaki kaynak dikişi 10 eşit parçaya bölünerek analiz edilmiştir. Kaynak sırasındaki gerilmeleri görebilmek amacıyla deneyde elde edilen sıcaklıklar ışığında sonlu elemanlar yöntemi ile yapısal analiz yapılmıştır. Deney sonuçları ile simülasyon sonuçları karşılaştırıldığında birbiri ile uyumlu olduğu görülmüştür.

Anahtar sözcükler: DD11 ve DD13 çeliği, Distorsiyon, Gazaltı kaynağı, Isı transferi,

(16)

ABSTRACT

FINITE ELEMENT METHOD ANALYSIS OF HEAT TRANSFER IN WELDING WITH DIFFERENT CURRENT OF DD11 AND DD13 STEELS

Mustafa ERKİN Duzce University

Graduate School of Natural and Applied Sciences, Department of Manufacturing Engineering

Master’s Thesis

Supervisor: Assist. Prof. Dr. Serkan APAY June 2020, 84 pages

A lot of steel materials are used in many fields from industry to our daily life. When using these materials need for joining operation. The welding method is one of the most preferred joining operations. Increases the raw material costs about use of metal-based materials in the industrial field. As the raw material is gradually gaining value, most industrial enterprises aim to reduce the number of scrap products. There may be various reasons why the products are scrap. If these reasons are detected before production, product costs will be improved. The problems will be determined by analysing the studies before the production when the problems are solved the product costs will be improved. Quality production is aimed. The general problem of welded joints of metal-based materials is the high heat input to the material and distortion of the material about this heat input. It is known that the heat transfer during welding in the light of the results obtained with the welding methods applied in literature screening adversely affects the mechanical and microstructural properties of the material. These effects can also be studied as a result of experimental studies, but there is no possibility to do experimental work in the industry at all times. Therefore, it is possible to estimate the direction and amount of the distortion and residual stresses that will occur during the welded production by the finite element method. In this study, 3 mm thick DD11 and DD13 material, usually in the automotive sector as a wishbone welded joint was made in different flows with the MAG welding method. The heat input resulting from the material was analysed by finite element method. Temperatures measurements of the material were made by total of 12 K type thermocouples. When welding started during the experiment, it was found that the arc temperature was not effective at the end of weld seam. When the welding arc reached the end point, it was seen that the starting point cooled down. Therefore, in the finite element analysis, the weld seam of 100 mm length was divided into 10 equal parts and analysed. İn order to see the stresses during welding, structural analysis was made by using finite element method in the light of the temperatures obtained in the experiment. When the experimental results were compared with the simulation results, it was found to be compatible with each other.

Keywords: DD11 and DD13 steel, Distortion, Gas metal arc welding, Heat transfer,

(17)

1. GİRİŞ

Tarih boyunca endüstrinin bel kemiği olan çelik günümüzde de bu yerini korumaya devam etmekte; otomotiv, gemi, inşaat, dayanıklı tüketim malları gibi alanlarında kullanımı devam etmektedir. 17. yüzyılda çelik üretimi her ne kadar başlamış olsa da 20. yüzyıldan itibaren kaliteli çelik üretimi yapılabilmiştir [1].

Türkiye Karabük Demir-Çelik fabrikasının kurulması ile ilk ağır sanayi hamlesini başlatmış olmuştur. Bu fabrika ile entegre çelik üretime başlamıştır. 21. yüzyıla kadar Türk Demir-Çelik endüstrisi farklı krizlere maruz kalmış ve 2001 yılından itibaren hızlı bir büyüme sürecine girmiştir [2].

Otomotiv sektöründe yakıt tüketimi azaltmak amacı ile çelik dışında plastik, alüminyum gibi malzemelerin kullanımı artış göstermesine rağmen çelik endüstrisindeki güçlü ilerlemeler sayesinde otomotiv endüstrisi için halen önemini korumaktadır [3]. Otomotiv sektörünün ihtiyaçlarını karşılayacak çeliklerin geliştirilmesi yapısal değişiklikler ve farklı alaşım malzemelerinin ilave edilmesi ile devam etmektedir. Yüksek mukavemete sahip çelikler düşük uzama oranlarına sahip oldukları için genel olarak bu tip çelikler tercih edilmektedir [4].

Metal malzemelerin birleştirilmesi farklı metotlar ile yapılabilir. Bunlardan bir tanesi de kaynak yöntemidir. Kaynaklı birleştirme prosesinde birçok parametre vardır. Bu parametrelerden ilk olarak akla ısı girdisi gelmektedir. Kaynak yapılan bölge soğudukça kaynak işlemi sırasında uygulanan ısı girdisi, ısı iletim yolu ile parçanın geri kalan alanını da ısıtmaktadır. Dolayısı ile ısıya maruz kalan alanlarda da fiziksel özelliklerinde önemli ölçütte değişmeler olacaktır.

Bu ısı girdisi metal malzemelerde üretim aşamasında birtakım sorunlar oluşturabiliyor; çarpılma, artık gerilme, distorsiyon, form bozuklukları gibi. Bu hatalar üretim sonrasında tespit edildiğinde düzeltilmesi hem pahalı hem de zaman alıcı olmaktadır. Kaynaklı birleştirmelerde ki bu değişikliklerin seri üretim öncesinde bilinmesi ciddi önem arz etmektedir. Sonlu elemanlar yöntemi ile prosesteki kaynak parametreli girilerek simülasyon yapılmasına olanak sağlamaktadır. Bu bilgiler ışığında proseste gerekli

(18)

düzeltmeler yapılarak hurda sayısını minimum seviyelere çekmek; zaman ve maliyet açısından ciddi bir önem arz etmektedir.

Sonlu elemanlar yöntemi bilim insanlarının, mühendislerin daha iyi ürünler geliştirmesi için fiziksel prototip sayısını azaltmak amacı ile sayısal tekniğin kullanıldığı bir simülasyon programıdır. Sonlu elemanlar yöntemi, çalışılan alanı küçük küçük parçalara bölerek onlar üzerinde hesaplamalar yapar. Daha sonra bu hesaplamaları parçanın bütününe yayar. Sonlu elemanlar yönteminin tam anlamı ile ilk örnekleri 1943 yıllarında görülmüştür. Uzay ve uçak alanında bir süre kullanıldıktan sonra mühendislik problemlerinin çözümünde de kullanımı devam etmiştir [5].

Kaynak işleminde oluşan olumsuzlukları sonlu elemanlar analizi yöntemi ile öngörebilme ile ilgili çeşitli çalışmalar yapılmıştır.

Emrah Demiray’ın çalışmasında farklı kalınlıklardaki malzemeler kaynatılmıştır. 3 mm, 5 mm ve 8 mm’lik plakalar kaynatılmıştır. Kaynatılan parçaların açısal değişimler ve kaynak nüfuziyetleri ölçülmüştür. Sonlu elemanlar yöntemi ile yapılan kaynaklı birleştirme sonrasında parçalarda oluşan çarpılma eğilim yönlerinin gerçekte yapılan test parçaları ile uyumlu olduğunu göstermiştir [6].

Tayfun Fındık, 304 tipi paslanmaz çeliklerin Metal Pasif Gaz (MIG) kaynağında oluşan ısı transferinin sonlu elemanlar yöntemi ile analizi üzerinde çalışmıştır. Parçalar dört farklı kaynak hızında kaynatılmıştır. Daha sonra parçaların makro yapı, mikro yapı ve sertlik ölçümleri yapılmıştır. Sonlu elemanlar yöntemini kullanarak ANSYS programında deney parçalarını 3 boyutlu olarak oluşturmuş ve fiili durum ile karşılaştırmıştır. Yaptığı çalışmada sonlu elemanlar analizi ile prosesi önceden değerlendirebilme imkanının olduğunu ve sonuçların gerçek ile çok yakın olduğunu göstermiştir [7].

Naim Laçin, 40x40x2 mm ebatlarındaki yapı çeliklerinin kaynatılması ile 1000x1000x500 mm ölçülerinde bir çelik konstrüksiyon elde edilmiştir. Daha sonra çelik konstrüksiyon üzerinde ölçümler yapılmıştır. Aynı zamanda kaynak öncesindeki veriler sonlu elemanlar yöntemi ile analiz edilmiştir. Yapılan bu çalışmada çelik konstrüksiyonların kaynak sonrasında oluşan şekil bozukluğu ve ölçü hatalarının sonlu elemanlar yöntemi ile önceden tespit edilebileceğini ve gerçekteki test parçası ile uyumlu olduğunu göstermiştir [8].

Serkan Benli, kaynaklı parçalarda oluşan artık gerilmeler üzerinde çalışmıştır. Kaynaklı parça soğumaya başladığında gösterdiği direncin yüksek çeki gerilmeleri oluşturduğunu, kaynaktan uzak bölgelerin kaynak dolgusunun orta düzeyi ile kaynak metalinin birleşme yüzeylerinde yüksek gerilmeler oluşturduğunu göstermiştir [9].

(19)

Umut Vural, kaynaklı imalat sonrası oluşan distorsiyonlar üzerinde çalışmıştır. SUS304 ve SS400 çeliklerinin 5 mm ve 15 mm kalınlığındaki plakalar kaynatılmıştır. Daha sonra kaynak sonrasındaki büzülmeler ölçülmüştür.

İlgili veriler sonlu elemanlar yöntemi ile de simüle edilmiştir. Dolgu malzemesinin mekanik özelliklerinin distorsiyon miktarını etkilediği ve kaynak dikişi miktarı ile doğru orantılı olduğunu göstermiştir [5].

Ayşegül Yıldız, yaptığı çalışmada kaynak yapılacak malzemeler arasında mesafe, gaz debisi ve akım değişkenliklerini sonucunda oluşan sıcaklık dağılımı ve çarpılmaları incelemiştir. ST 37 çelik plakalar farklı mesafe, gaz debisi ve akımlarda kaynatılmış ve sonrasında çekme testi, sertlik ölçümleri ve kaynak nüfuziyet ölçümleri yapılmıştır. Bu farklılıkların proses öncesinde sonlu elemanlar yöntemi ile tespit edilebileceğini göstermiştir [10].

Kazım Kerem Koçak, lazer kaynaklı kamyon şaftlarının dayanım ve ömür analizlerinin sonlu elemanlar yöntemine bağlı paket programlar ile yapılabilirliği göstermiş ve enine takviyelerde enine takviyenin daha uygun olduğu ve homojen takviyenin dayanımı artırdığı sonucuna ulaşmıştır [11].

Nurettin Yavuz, Reşat Özcan ve Ferhat G. Polat, 20 mm kalınlığında 125x500 mm boyutlarındaki St 52-3 çeliklerine toz altı kaynağı yapılmıştır. Daha sonra ürünlerin makrografisi incelenmiş ve çekem testleri yapılmıştır. Veriler sonlu elemanlar yöntemi ile analiz edilmiştir. Tozaltı kaynağında parçada oluşan termal ve mekanik değişkenliklerin sonlu elemanlar yöntemi ile önceden tespit edilebileceğini ve kaynak parametrelerinin optimizasyonun sağlanabileceğini göstermiştir [12].

Yu Luo, Hidekazu Murakawa ve Yukio Ueda, tarafından yapılan çalışmada kaynak sırasında oluşan artık gerilmelerin sonlu elemanlar yöntemi ile öngörülebileceğini göstermişlerdir [13].

Oğuzhan Güngör, genellikle otomotiv ve beyaz eşya sektöründe tercih edilen ince sacların elektrik direnç nokta kaynağının sonlu elemanlar yöntemi ile analizini gerçekleştirerek en uygun parametrenin tespit edilmesi üzerinde çalışmıştır [14].

Elif Bedir ve arkadaşları, S235 yapı çeliğinde Metal Aktif Gaz (MAG) kaynak sırasında oluşan çarpılmaların önceden tespit edilmesi üzerinde çalışmıştır. Visual Environment ve Weld Planner yazılımları kullanılarak yapılan analiz sonuçları ile gerçekte oluşan çarpılmalar karşılaştırılmış ve yakın değerlerde olduğu görülmüştür [15].

Serkan Leblebici, kaynaklı imalat sırasında ısı transferi üzerinde çalışmıştır. Rosenthal denklemi üzerinde çalışmış ihmal edilen özellikler için analitik formüller göstermiştir.

(20)

Ürünler kaynak yapılmış ve ısı yayınımı kayıt altına alınıp grafiksel olarak ifade edilmiştir. Daha sonra bu veriler sonlu elemanlar analizine girilmiş ve bu sonuçlar karşılaştırılmıştır [16].

Hasan İlker Çeliker, American Iron and Steel Institute (AISI) 304 paslanmaz çeliğin kaynak sırasındaki ısı dağılımı incelenmiştir. Sıcaklığın y ekseni boyunca ilerlediği ve en yüksek sıcaklığın üst sacın kaynak bölgesine yakın olan yerde olduğu görülmüştür. Isı analiz yöntemi ile de benzer sonuçların alındığı görülmüştür [17].

Ömür Topal, DIN EN 10111 standardına uygun 4 mm kalınlığında 100x50 mm boyutlarındaki sac levhaların kaynak sonrasında sıcaklık ve distorsiyon ölçümlerini yapmıştır. Çalışma sonucunda sonlu elemanlar yöntemi ile yakın sonuçlar bulduğu görülmüştür [18].

Melih Doğan, martenzitik paslanmaz çelik malzemelerin köşe kaynağında oluşan gerilmeleri analiz etmeye çalışmıştır. Bu kapsamda farklı kaynak ağzı ile çalışmalar yaparak bu çalışmayı sonlu elemanlar yöntemi ile analiz etmiş ve kritik bölgeleri belirlemiştir [19].

Bu çalışmamızda, 3 mm kalınlığındaki Erdemir 6222 Kalite Sac (DD11) ve Erdemir 6224 Kalite Sac (DD13) malzemesinin, birleştirilmeleri MAG kaynak yöntemiyle farklı akımlarda yapılmıştır. Kaynak işlemi sırasında malzemede oluşan ısı değişiklikleri K tipi termokopullar ile ölçülmüştür. Kaynak işlemi tamamlanmış malzemelerden çekme, eğme deneyleri ve mikroyapı incelemeleri yapılmıştır. Malzemede kaynaklı birleştirme sırasında oluşan ısı girdisi sonucu deformasyon ve çarpılma miktarı sonlu elemanlar metoduyla analiz edilmiştir. Deney sonuçları, programdaki sonuçlar ile karşılaştırılarak tespit edilen bulgular yazılmıştır.

(21)

2. KAYNAKLI BİRLEŞTİRME YÖNTEMLERİ

Kaynak, iki veya daha fazla malzemenin ısı veya basınç etkisi ile birbirine birleştirilmesi olarak tanımlanabilir. Kaynağın ilk örnekleri 19. yüzyılda görülmüştür. 1920’li yıllarda kaynak geliştirilmiş ve ülkemizde de uygulanmaya başlanmıştır [8]. Kaynak yöntemi ilave kaynak metali kullanılarak Şekil 2.1 ya da ilave metal kullanılmadan Şekil 2.2’de yapılabilir.

Şekil 2.1. İlave kaynak metali ile kaynak [8].

Şekil 2.2. İlave metal kullanılmayan kaynak [8].

Kaynak işlemi iki malzemenin birleşme bölgesinin ergitilerek moleküllerin kohezyon ile bağlanmasıdır. Birleşme bölgesinin ergitilebilmesi için ilgili bölgeye ısı uygulanır. Bu bölge Isı Tesiri Altındaki Bölge (ITAB) olarak adlandırılır.

Kaynak yapılacak bölgede kaynağın daha verimli olması için kaynak ağzı açılabilir. Bunlardan başlıcaları I, V, K, J, Y, U, X olarak sıralanabilir [10]. Kaynak ağzının tipi kaynak yapılacak malzemenin cinsine, kalınlığına, kaynak yöntemi ve pozisyonuna göre değişmektedir. İlgili kaynak ağızları mekanik yöntemler ile (torna, freze vb.) açılabilir. Bu aşamada önemli olan kaynak ağızının açıldıktan sonra keskin uç ve köşelerin giderilmesini sağlamaktır. Aksi durumda keskin köşeler kaynağın mukavemetini düşürecektir [20].

Kaynak işlemi sonrasında ITAB’da homojen olmayan büzülmeler görülür. Alın kaynağında kaynak dikişinin üst tarafı kök bölgesine göre daha fazla büzülme olur. Bu büzülme ve distorsiyonlar malzemenin performansını olumsuz yönde etkilemektedir

(22)

ayrıca kaynak hataları çentik etkisi oluşturabilmektedir [10]. Kaynak sırasında oluşan yorulma dayanımlarının hesaplanmasında Dong ve Xiao ve Haibach öncelik etmiştir [21]. Alaşımsız çeliklerde ve imalat çeliklerinde çeliğin kaynaklanabilirlik oranı % karbon kütle miktarı ile uyumludur [22].

2.1. KAYNAĞIN SINIFLANDIRILMASI

Kaynak operasyonunu farklı bakış açıları ile sınıflandırmak mümkündür. Bunlardan başlıcaları şunlardır; kaynak yapılan malzeme cinsine göre, kaynak işlem tipine göre, kaynak uygulama cinsine göre, kaynağın amacına göre [23].

2.1.1. Kaynak Yapılan Malzeme Cinsine Göre Sınıflandırma

İki tür malzemeyi kaynak ile birleştirme operasyonu yapabiliyoruz. Metal ve plastik malzemeler için.

2.1.1.1. Metal Kaynağı

Metalik malzemelerin ısı ve/veya basınç yardımı ile birbirine kaynatılmasıdır. 2.1.1.2. Plastik Malzeme Kaynağı

Sertleşmeyen plastik malzemelerin ısı ve/veya basınç yardımı ile birbirine birleştirilmesidir.

2.1.2. Kaynak İşlem Tipine Göre Sınıflandırma

2.1.2.1. Ergitme Kaynağı

Kaynak olacak bölgenin yalnızca ısı girdisi ile ergitilerek ilave metal kullanılarak veya kullanılmadan yapılan kaynak yöntemidir.

2.1.2.2. Basınç Kaynağı

Malzemeleri basınç yardımı ile birleştirme yöntemidir.

2.1.3. Kaynak Uygulama Cinsine Göre Sınıflandırma

2.1.3.1. El Kaynağı

(23)

2.1.3.2. Mekanik Kaynak

Kaynak aleti operatör tarafından kullanılır yardımcı aletler mekaniktir. 2.1.3.3. Yarı Otomatik Kaynak

Kaynak, kaynak operatörü tarafından kumanda edilir. Kaynak otomatiktir fakat bir programa göre devam etmez.

2.1.3.4. Otomatik Kaynak

Kaynak programa göre yapılır, başlatma ve durdurma operatör kontrolündedir.

2.1.4. Kaynak Amacına Göre Sınıflandırma

2.1.4.1. Birleştirme Kaynağı

İki veya daha fazla malzemenin birbirine kaynatılması işlemidir. 2.1.4.2. Doldurma Kaynağı

İş parçası içindeki boş hacmi doldurmak için yapılan kaynak yöntemidir. Bu kaynak malzemenin korozyona ve aşınmaya karşı korunması amacı ile yapılır. Kaplama, zırhlama, tampon kaplama doldurması örnek olarak verilebilir [24].

2.2. MIG/MAG KAYNAĞI

Otomotiv sektöründe kullanılan kaynak yöntemleri elektrik direnç, gazaltı ve lazer kaynağı olarak sıralanabilir. Bu kaynak yöntemlerinden en çok tercih edileni ise gaz altı kaynak yöntemidir [25].

MIG/MAG kaynak yönteminde, işlem sırasında kaynak telin erimesi ile oluşan kaynak bölgesini korumak amacıyla koruyucu bir gaz salınır. Bu gaz pasif gaz ise MIG, aktif gaz ise MAG olarak adlandırılır. MIG/MAG kaynağında gerekli olan ısı, kaynak yapılan parça ile kaynak dolgu malzemesi arasında oluşan elektrik arkı sayesinde karşılanır.

2.2.1. MIG/MAG Kaynak Yönteminin Avantajları

MIG/MAG kaynak yöntemlerinin diğer kaynak yöntemlerine göre birçok avantajı mevcuttur;

• Yüksek erime hızı

(24)

• Cüruf yoktur, kaynak sonrası temizlik işçiliği en azdır.

• Uygulama kolaylığı

• Ekonomik

• Yüksek üretim hızı sayesinde otomasyona elverişlidir [26].

• Metal ark hızı elektrik ark kaynağı ile karşılaştırıldığında yüksektir.

• Sürekli tel besleme sistemi sayesinde kesintisiz kaynak yapılabilir [27].

• Demir ve demir dışındaki tüm metal ve alaşımlarında kullanılabilir.

• Birim zamanda yığılan kaynak miktarı ark kaynağı ve TIG kaynağına göre fazladır [28].

2.2.2. MIG/MAG Kaynak Yönteminin Dezavantajları

MIG/MAG kaynak yöntemlerinin diğer kaynak yöntemlerine göre bazı dezavantajı mevcuttur;

Donanımsal olarak karmaşık yapıya sahiptir. Bu yüzden seyyar kaynak yöntemi olarak kullanılamaz.

Kaynak sırasında verilen koruyucu gaz kaynak bölgesinde kalması sağlanmalıdır. Aksi takdirde uygun bir kaynak yapılamaz.

Karmaşık donanımından dolayı kaynak torcunun hareket kabiliyeti sınırlıdır [29].

2.2.3. MIG/MAG Kaynağının Kullanım Alanları

MIG/MAG kaynak yöntemi 2000’li yıllardan itibaren yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır. Kaynaklı birleştirmelerin % 60’ında bu yöntem kullanılmaktadır. Genellikle taşıt araçları imalatında, gemi imalatında, çelik yapılarda, metal sanayiinde kullanılmaktadır [30].

2.2.4. MIG/MAG Kaynak Donanımı

MIG/MAG kaynak yönteminde gerekli olan donanımlar; torç, tel ilerletme sistemi, koruyucu gaz ünitesi, akım üreteci ve kontrol paneli olarak sıralanabilir. Kaynak donanımı Şekil 2.3’de gösterilmiştir.

(25)

Şekil 2.3. MIG/MAG kaynağı şeması [31]. 2.2.4.1. Torç

Kaynak operasyonun önemli ekipmanlarından birisi torçtur. Torçlar hava ve su soğutmalı olarak iki çeşidi mevcuttur. Torcu oluşturan elemanlar; Kabza, torç boynu, yalıtıcı, dağıtıcı, meme, gaz nozulu, çelik spiral ve tetik olarak sıralanabilir. Torcu oluşturan elemanlar Şekil 2.4’te gösterilmiştir.

Akımın fazla olduğu durumlarda torç fazla ısınacaktır. Dolayısı ile memedeki bakırın yumuşamasına ve açıklığın artmasına ve çapakların artmasına sebep olabilir. Bu durumun önüne geçilebilmesi için soğutma önerilmektedir [32].

Şekil 2.4. Torcu oluşturan elemanlar [33]. 2.2.4.2. Tel İlerletme Sistemi

Tel elektrotun kaynak bölgesine ulaşmasını sağlayan sistemdir. Tel ilerletme sistemi rulolu ve planet tertibatlı olmak üzere iki çeşittir. Rulolu tertibatta tel iki veya dört rulodan geçerek kaynak bölgesine ulaşır. Dört rulolu olan sistemde tel elektrot gayet düzgün bir şekilde gelir. Fakat iki rulolu sistemlerde tel elektrotun düzgün gelmemesi söz konusu

(26)

olabilir bunu engellemek için ilerletme sistemi öncesinde tel doğrulatma rulo grubuna ihtiyaç olacaktır [33].

Şekil 2.5. Tel ilerletme sistemi [34]. 2.2.4.3. Koruyucu Gaz Ünitesi

MIG/MAG kaynağı için gerekli olan koruyucu gazlar basınçlı tüpler vasıtası ile sağlanır. Koruyucu gazlar inert ve aktif gazlardan oluşmaktadır. Temel olarak argon, karbondioksit ve helyum kullanılır.

Argonun kaynak kabiliyeti gayet iyidir, uygun mekanik özellikler ve ark kararlılığı oluşturmada etkilidir [35].

Karbondioksit aktif bir gaz türüdür. Maliyeti düşük ve kaynak performansı gayet iyidir [20].

Helyum kaynak nüfuziyetinin derinliğini ve ilerleme hızını doğru oranda etkiler [20]. 2.2.4.4. Akım Üreteci

Akım üreteçleri yatay karakteristiğe sahiptir. Sabit gerilmeli olarak da adlandırılır. Akım üreteçlerinde ayar imkânı ne kadar fazla olursa en uygun kaynak parametresini bulmak o kadar kolay olacaktır. Genel olarak 3 kaba, 5 ince ayar mevcuttur [33].

2.2.4.5. Kontrol Paneli

MIG/MAG kaynağı için en önemli ekipman diyebiliriz. Kontrol panelinden bazı ayarlar yapılarak en uygun kaynak parametreleri bulunmaya çalışır. Ayrıca göstergelerde bu panelde yer almaktadır.

2.2.5. Kaynak Parametre Seçimi

Kaynak parametrelerinin optimum seviyede olması kaynak prosesinin kalitesini artırmada etkin rol almaktadır [36]. Bu parametreler kaynak öncesinde belirlenmelidir

(27)

çünkü kaynak sırasında bu parametreler değiştirilmesi mümkün değildir. MIG/MAG kaynağında bu parametreler akım şiddeti, akım gerilimi, kaynak hızı olarak sıralanabilir. Aynı zamanda bu parametreler birinci derece ayarlanabilir parametreler de denir. Bunların dışında ikince derece ayarlanabilir parametreler de vardır. Bunlar; torç açısı, tel uzunluğu, nozul mesafesi olarak sıralanabilir. Bu çalışmamızda akım şiddetini değiştirerek ısı transferindeki farklılıkları izleyeceğiz.

2.2.5.1. Kaynak Akım Şiddeti

MIG/MAG kaynak yönteminde akım şiddeti ile tel ilerleme hızı doğru orantılı olarak çalışmaktadır. Tel ilerleme hızı arttırıldığında akım da artırılmış olmaktadır. Akım şiddeti gereğinden fazla artırıldığında derin nüfuziyete sebep olacağından dolayı parçada delinmelere sebep olabilir. Gereğinden düşük akım şiddeti de kötü bir kaynak nüfuziyetine sebep olacaktır [37].

2.2.5.2. Kaynak Akım Gerilimi

Akım gerilimi arttığında kaynak dikişi yaygın bir hal alacak ve kaynak nüfuziyetini azaltacaktır. Düşük ark gerilimi ise konveks kaynak dikişine neden olmaktadır [6]. 2.2.5.3. Kaynak Hızı

Kaynak hızı birim zamanda yapılan kaynak olarak açıklanabilir. Kaynak hızı direkt olarak kaynak nüfuziyetini etkilemektedir. Kaynak hızının yavaş olması eriyik malzemenin yığılmasına sebep olmaktadır. Bu durumda kaynak nüfuziyetini olumsuz olarak etkilemektedir. Kaynak hızının artırılması birim kaynak alanına ayrılan ısıyı azaltacağından dolayı eriyen metali azaltacaktır ve bu durum kaynak nüfuziyetini olumsuz etkileyecektir [38].

2.2.5.4. Torç Açısı

MIG/MAG kaynak yönteminde sağa/sola kaynak yapma imkânı vardır. Torç kaynak yönüne doğru eğimli ise sağa kaynak, torç eğer kaynak yönünün tersi yönde eğimli ise sola kaynak olarak adlandırılır. Torcun kaynak bölgesine 90° açılı olması en idealidir fakat bu açıda kaynak bölgesi kaynakçı tarafından net görülememektedir. Bundan dolayı torca biraz eğim verilebilir.

2.2.5.5. Tel Uzunluğu

Tel uzunluğunu ile kaynak nüfuziyeti ters orantılıdır. Tel uzunluğu arttırıldığında kaynak metalinin yığılmasına ve nüfuziyetin azalmasına sebep olmaktadır [6].

(28)

2.2.5.6. Nozul Mesafesi

Akım şiddeti nozul mesafesi ile doğru orantılı olarak çalışır. Nozul mesafesi gereğinden fazla olduğunda koruyucu gaz kaynak bölgesini koruyamaz. Nozul kaynak bölgesine gereğinden fazla yakın olduğunda ise nozul ısınır ve nozula sıçrama artar buda kaynağı olumsuz yönde etkiler [29].

2.3. KAYNAK HATALARI VE NEDENLERİ 2.3.1. Kaynak Sıçraması

Kaynak işlemi sırasında kaynak bölgesi dışındaki irili ufaklı katılaşmış parçacıklara kaynak sıçraması olarak adlandırılır. Kaynak sıçraması Şekil 2.6’da gösterilmiştir. Başlıca nedenleri;

• Amperin gereğinden yüksek olması

• Örtülü elektrotun kaynak için uygun olmaması (paslı, nemli, çatlak vb)

• Kaynak yerinin temiz olmaması [39].

Şekil 2.6. Kaynak sıçraması [20].

2.3.2. Yetersiz Ergime / Yetersiz Nüfuziyet

Kaynak bölgesinde kaynağın tam anlamı ile nüfuz etmemesi durumudur. Yetersiz ergime/nüfuziyet Şekil 2.7’de gösterilmiştir. Bu durumun başlıca nedenleri;

• Amperin gereğinden düşük olması

• Kaynak ağızının dar açılı olması

• Elektrot çapının büyük olması

• Kaynağın ilerlemesinin gereğinden hızlı olması

(29)

Şekil 2.7. Kaynakta yetersiz ergime/nüfuziyet [20].

2.3.3. Gözenek

Kaynak bölgesindeki boşluklar gözenek olarak adlandırılır. Kaynakta gözenek hatası Şekil 2.8’de gösterilmiştir. Gözenek sorununun başlıca nedenleri;

• Kaynak metalinin soğumasının gereğinden hızlı olması

• Ark boyunun gereğinden kısa olması

• Ana malzemenin temiz olmaması

• Uygun olmayan elektrot kullanılması

• Kaynak bölgesinin keskin, çapaklı olması [20].

Şekil 2.8. Kaynakta gözenek [20].

2.3.4. Kenar Yanıkları

Kaynak bölgesinin kenarlarında oluşan çukurlara verilen addır. Kaynak oluğu olarak da bilinmektedir. Kenar yanıkları Şekil 2.9’da gösterilmiştir. Kenar yanıklarının başlıca nedenleri;

• Amperin gereğinden yüksek olması

• Büyük çaplı elektrot kullanımı

• Elektrot hareketlerinin yanlış uygulanması

(30)

Şekil 2.9. Kaynakta kenar yanıkları [20].

2.3.5. Bükülme, Çarpılma

Kaynak sonrasında ana malzemede ki form/şekil değişiklikleridir. Bükülme ve çarpılma Şekil 2.10’da gösterilmiştir. Bu değişikliklerin başlıca nedenleri;

• Birleştirilecek malzemelerin bağlama hataları

• Kaynak ağzının yanlış seçimi

• Kaynak bölgesinin, malzemenin diğer bölgelerine göre gereğinden fazla ısınması

• Kaynak sırasında malzemenin gereğinden fazla sıkılması [20].

Şekil 2.10. Kaynakta bükülme, çarpılma [20].

2.3.6. Boyuna Çatlak

Kaynak hattı boyunca çatlak olması durumudur. Boyuna çatlak Şekil 2.11’de gösterilmiştir. Boyuna çatlağın başlıca nedenleri;

• Parça kalınlığı ile kaynak dikişinin kalınlığının uyumlu olmaması

• Kaynak ağzı tipinin yanlış seçilmesi

• Kaynak elektrotunun ana metal ile uyumlu olmaması

(31)

Şekil 2.11. Kaynakta boyuna çatlak [20].

2.3.7. Enine Çatlak

Kaynak sonrasında ana malzemede enine çatlak olması durumudur. Enine çatlak Şekil 2.12’de gösterilmiştir. Enine çatlağın başlıca nedenleri;

• Ana metal ile elektrotun uyumlu olmaması

• Isı yayılımının dengeli olmaması

• Kaynak sonrası ani olarak soğutma [20].

Şekil 2.12. Kaynakta enine çatlak [20].

2.4. KAYNAK SIRASINDA ISI İLETİMİ

Sıcaklık farkı olan her ortamda ısı transferi olayı gerçekleşmektedir. Bu olay üç farklı şekilde olabilmektedir. Sabit (hareketsiz), akışkan veya katı bir ortamda sıcaklık gradyanı mevcut ise iletim yolu ile ısı iletimi oluşur. Bir yüzey ile bir akışkan arasındaki sıcaklık farkındaki ısı transferi taşınım (konveksiyon) yolu ile gerçekleşir. Farklı sıcaklıklardaki iki yüzey arasındaki ısı transferi ışınım (radyasyon) yolu ile gerçekleşir [40].

Kaynak operasyonu sırasında malzemeye ısı girdisi olmaktadır. Bu ısı girdisi düşük sıcaklıkta olan malzemelere doğru ısı iletimi ile olmaktadır. Bu ilerleme hızı da malzemeye göre değişkenlik göstermektedir. Bakır malzemelerin kaynağı çelik malzemelerin kaynağına göre ısıyı daha hızlı iletmektedir. Kaynak yapılacak malzemenin kaynak öncesinde ısıtılması ergime sıcaklığına daha çabuk ulaşılmasını sağlar.

(32)

2.4.1. Isı İletim Katsayısı

Isı iletim katsayısı malzemeye özgü fiziksel bir özelliktir. Isı iletim katsayısı bir malzemenin ısıyı ne kadar hızlı ilettiğini gösteren bir çarpandır. Bu katsayı malzemeyi oluşturan elementlerden dolayı farklılık gösterir. Karbon miktarı ile ısı iletim katsayısı ters orantılıdır [9].

Yapılan çalışmalarda düşük ısı iletim katsayına sahip malzemelerin yüksek hızdaki kaynaklarında kaynak bölgesinden başka bir alana ısı geçişinin daha az olduğu görülmüştür [41].

2.4.2. Kaynak Bölgesinde Sıcaklık Dağılımı

Kaynak işleminde ısı transferi 3 farklı şekilde gerçekleşir; iletim, taşınım, ışınım. Kaynak ısısının %15 gibi oranı ışınım yolu ile atmosfere verilir. Isının %30 gibi oranı da iletim ve taşınım yolu ile malzemeye yayılır [8]. Kaynak işlemindeki ısı transferi Şekil 2.13’de gösterilmiştir.

Şekil 2.13. Kaynakta ısı transferi [7].

Kaynak işlemi sırasında ısıya maruz kalan bölgenin özelliklerini önceden öngörebilmek için uygulanan ısınma hızının, maksimum sıcaklığın, maksimum sıcaklıkta kalma süresinin, soğuma hızının bilinmesi gerekmektedir.

2.4.3. İletim Yolu ile Isı Transferinin Hesaplanması

(33)

Metal malzemelerin kaynağında birleşme operasyonun gerçekleşmesi için ergime sıcaklığına kadar yüksek sıcaklık verilir. Fakat malzemelerin yüksek sıcaklığa çıkarılması

𝑄 = −𝑘𝐴𝑑𝑇

𝑑𝑥 (2.1)

k= ısı iletim katsayısı(W/mK) A= ısı geçişine dik yüzey alanı (m2₎

dT= sıcaklık farkı (K) dx= kalınlık farkı (m) [42].

2.4.4. Taşınım ile Isı Transferinin Hesaplanması

Taşınım ile ısı transferinin miktarının hesaplanması Newton Soğuma Kanunu kullanılır.

𝑄 = ℎ𝐴𝑠(𝑇𝑠− 𝑇∞) (2.2)

h= ısı taşınım katsayısı (W/m2_K)

As = Akışkanın temas ettiği yüzey alanı (m2)

Ts= yüzey sıcaklığı (K)

T∞ = akışkan sıcaklığı (K) [42].

2.4.5. Işınım ile Isı Transferinin Hesaplanması

Işınım ile ısı transferinin miktarının hesaplanması Stefan-Boltzman Kanunu kullanılır.

𝑄 = 𝜀𝜎𝐴𝑠𝑇𝑠4 (2.3)

ɛ= yüzeyin yayıcılık katsayısı σ=Stefan-Boltzman sabiti (W/m2 _K4 ₎

As = yüzey alanı (m2)

Ts = yüzeyin mutlak sıcaklığı (K) [42].

(34)

sonucunda iç yapıda değişmelere neden olur. Kaynak yapılan malzemenin kaynak bölgesi iki kısımda incelenebilir.

2.5.1. Eriyen Bölge

Kaynak sırasında, birleştirme öncesinde, ana ve ilave malzemelerin birbiri ile karıştığı bölgedir. Eriyen bölgenin hava ile irtibatı kesilmemiş ise ortamdaki azot ve oksijeni emer. Bu durumdan kaynak bölgesi olumlu ve olumsuz etkilenebilir. Kaliteli bir kaynak için kaynak bölgesinin dış ortamdan korunması gerekmektedir. Eriyen bölgenin katılaşması ise kaynak bölgesindeki ısının iletimi ile ilgili alanın soğuması ile olur [43].

2.5.2. Isı Etkisinde Kalan Bölge

Isı etkisinde kalan bölge, eriyen bölgedeki ısının iletimi ile yapı değişikliğine uğrayan bölgedir. Çelik malzemelerinde bu bölgedeki sıcaklık değerleri 1450-700 °C arasındadır [44].

(35)

3. SONLU ELEMANLAR YÖNTEMİ İLE ANALİZ

3.1. SONLU ELEMANLAR YÖNTEMİ

Sonlu elemanlar yöntemi çeşitli mühendislik problemlerine kabul edilebilir bir yaklaşım ile çözüm arayan sayısal bir çözüm yöntemidir. Sonlu elemanlar analizi, fiziksel bir sistemin matematik olarak ifade edilmesi olarak söylenebilir. Sonlu elemanlar metodu ise, karmaşık olan problemlerin daha basit alt problemlere ayrılarak her birinin kendi içinde çözülmesi ile tamamının çözümlenebildiği bir çözüm şeklidir [45].

Sonlu elemanlar yönteminin tam anlamı ile ilk örnekleri 1943 yıllarında görülmüştür. Uzay ve uçak alanında bir süre kullanıldıktan sonra mühendislik problemlerinin çözümünde de kullanımı devam etmiştir [5]. Sonlu elemanlar yöntemini ilk kullanan kullanıcılar Boeing, Bell Aerospace, Rolls Royce olarak söylenebilir. Sonlu elemanlar yöntemi ile ilgili ilk makale Turner ve arkadaşları tarafından 1956 yılında yayınlanmıştır [46].

İlk uygulamalarda simetrik parçalar kullanılmış, 1960’lı yıllarda non-lineer problemler üzerinde çalışmışlardır. Yine 1960’lı yıllarda Possion denklemi sonlu elemanlar yöntemi ile çözülmüş daha sonrada ısı transferi, manyetik alan gibi birçok alanda uygulanmaya başlamıştır. 1970’li yıllarda sonlu elemanlar paket programları çıkmıştır. 1980 li yıllarda da paket programlar mikro bilgisayarlarda kullanılabilir hale gelmiştir [19].

1970’li yıllarda tıp alanında özellikle ortopedi, estetik cerrahi, kalp ve damar cerrahisi bölümlerinde kullanılmaya başlanmıştır. Ledley ve Huang’ın yaptığı çalışmalar ile diş hekimliği alanında sonlu elemanlar yöntemi ile gerilme analizi üzerinde durulmuştur. Bu çalışmada dişin matematiksel modeli oluşturulduktan sonra dişe çeşitli kuvvetlerin uygulanması simüle edilerek kemikte meydana gelen gerilmeler yorumlanmıştır [46]. Sanayi alanında en çok Ansys, Allgor, Abaqus, Nastran, Sap 2000, Cosmos gibi sonlu elemanlar programı tercih edilmektedir [47].

3.1.1. Sonlu Elemanlar Yönteminin Avantajları

(36)

• Düzgün şekle sahip olmayan malzemelerde kullanılabilir.

• Eleman büyüklükleri uygulamacı tarafından değiştirilebiliyor dolayısı ile hassas çalışılması gereken alanlarda eleman büyükleri küçültülebilmektedir.

• Karmaşık şekillerde kolaylıkla uygulanabilir.

• Analitik ve deneysel sonuçlarda hassas sonuçlar verir.

• Simülasyon sayesinde proses öncesinde hatalar tespit edilebiliyor [19].

3.1.2. Sonlu Elemanlar Yönteminin Dezavantajları

Sonlu elemanlar yönteminin dezavantajları aşağıdaki gibi sıralanabilir;

• Elde edilen sonuçların doğruluğu girilen verilerin doğruluğuna bağlıdır.

• Kabul edilebilir doğru sonuca ulaşabilmek için bölgenin ayrıklaştırılmasında tecrübe gerekir.

• Bilgisayar gereklidir.

• Bazı problemlerde uygulama zorlukları yaşanabilir [48].

3.1.3. Sonlu Elemanlar Yönteminde Kullanılan Terimler

Sonlu elemanlar yönteminde kullanılan bazı terimler şunlardır;

• Approximate solution: yaklaşık çözümler

• Mesh: Ağ, örgü

• Coarse mesh: kaba yaklaşım

• Fine mesh: hassas yaklaşım

• Structural model: yapısal model

• Effect: etki

• Response: tepki

• Discritization: ayrıklaştırma

• Nodes: düğüm noktaları

• Degree of freedom: serbestlik derecesi

(37)

3.1.4. Sonlu Elemanlar Yönteminin Kullanıldığı Alanlar

Sonlu elemanlar yönteminin kullanıldığı alanlar şu şekilde sıralanabilir;

• Yapısal analiz • Termal analiz • Akışkanlar mekaniği • Zemin mekaniği • Uçak mühendisliği • Nükleer mühendislik • Kaya mekaniği • Elektrik-Eletromanyetik alanlar vb.

3.1.5. Sonlu Elemanlar Yönteminin Uygulama Örnekleri

Sonlu elemanlar yönteminin uygulandığı bazı örnek uygulamalar şu şekildedir; Çizelge 3.1. Sonlu elemanlar yönteminin uygulama örnekleri [49].

Hidrolik ve su kaynakları mühendisliği Yeraltı sularını taşıyan geçirimli katmanların analizi,

Göllerde su dolaşımı ve termal analizi, Haliç, nehir ve denizlerde gel-git sonucu oluşan yayılma ve dağılma analizi,

Kanallardaki akışkanların analizi

Toprak mekaniği Yamaçlar, kazılar ve setler için gerilme analizi,

Temellerin yük taşıma ve oturma analizi Kaya mekaniği Yamaçlar ve kayalar için gerilme analizi,

Tünellerin, madenlerin, kuyuların, sondaj deliklerinin analizleri,

Eklem, çatlak, katman gibi jeolojik özelliklerin analizi

Hidroelastisite Sıvıların elastik kaplardaki hareketleri, Baraj gövdesi ile göletin etkileşiminin analizi

(38)

Çizelge 3.1 (devam) Sonlu elemanlar yönteminin uygulama örnekleri [49].

Magnetohidrodinamik Kanal ve borulardaki

magnetohidridinamik akışlarının analizi Elektrik ve manyetik alanlar Elektrik ve manyetik alanların analizi Biyomekanik Alyuvarların ve plasmanın kılcal

damarlardaki hareketinin incelenmesi, Eklemlerde yağlanma analizi,

Kalbin gerilme analizi, Kemiklerin gerilme analizi Temas problemleri Elastik çarpmanın analizi

Nükleer mühendislik Beton reaktör gövdelerinin analizi, Korozyon Yerel korozyon hücrelerinin analizi Kompozit malzemeler Katmanlı ahşap sistemlerin analizi,

Sandviç kabukların analizi, İnce tabakalı levhaların analizi

Mekanizma Mekanizmaların deplasman ve gerilme analizi,

Dişlilerin gerilme analizi

Otomotiv Araç gövdelerinin analizi

Kırılma mekaniği Gerilme yoğunluğu faktörlerinin bulunması,

Çatlak ilerlemesinin analizi,

Aeroelastisite Kaldırma özelliğine sahip yüzeylerde yük dağılımı , ayrılma ve kanat hareketlerinin analizi

Türbomakineler Akış hesapları,

Rotor kanatçıklarında sıcaklık dağılımı Eşanşörler Eşenşörde sıcaklık dağılımın analizi Takım tezgahları Torna tezgahı, freze, radyal matkap vb nin

yapısal analizi

Metal biçimlendirme Soğuk ve sıcak haddeleme, extürüzyon, derin çekme, gibi işlemlerin analizi

(39)

3.2. SONLU ELEMANLAR YÖNTEMİNDE KULLANILAN ELEMAN TİPLERİ

Sonlu elemanlar yönteminde kullanılan çeşitli eleman alternatifi vardır. Eleman tipleri aşağıdaki gibi sıralanabilir [50].

3.2.1. Üç Boyutlu Çubuk Eleman

Uzay çubuk elemanı olarak da adlandırılabilir. İlgili eleman uzayda iki nod olarak kabul edilir, iki nod içinde 12 serbestlik derecesi vardır. Her bir nod için de üç adet öteleme ve dönme serbestliği vardır. İlgili elemana gelecek herhangi bir kuvvet karşısında direnç gösterecek kapasiteye sahiptir [51].

3.2.2. Sabit Gerilmeli Üçgen Eleman

Üç nod noktasının birleştiren ve toplam altı serbestlik derecesi ve sabit bir kalınlığı olan elemandır. Eleman sınırlar içerisinde olduğu zaman gerilmeler sabittir. Yapını genel kuvvet dengesi nod noktalarından sağlanmaktadır. Küçük gerilme gradyanı karakteristiklerinde daha iyi sonuçlar vermektedir. Örneğin sadece eğilmeye maruz kalan bir yapıyı sabit gerilmeli üçgen eleman ile modellendiğinde doğru sonuç vermeyebilir [51].

Şekil 3.1. Sabit gerilmeli üçgen eleman [51].

3.2.3. Lineer Gerilmeli Üçgen Eleman

Sabit gerilmeli üçgen elemana ek olarak köşelerde de düğüm noktaları bulunmaktadır. Her elemanın altı adet düğüm noktası ve on iki serbestlik derecesi vardır. Sadece

(40)

eğilmeye maruz kalan yapılarda lineer gerilmeli üçgen elemanıyla yapılan modellemede deplasman ve gerilmede daha doğru sonuçlar verecektir [51].

3.2.4. Çifte Lineer Dörtgen Eleman

İki boyutlu problemler için kullanılabilecek elemanlardan biridir. Köşelerde dört adet düğüm noktası, sekiz adet serbestlik derecesi vardır. U ve v deplasman bağıntılarının iki tane lineer polinomun çarpımından oluşmasından dolayı bu eleman tipine çifte lineer olarak adlandırılır [51].

Şekil 3.2. Dört nodlu çifte lineer dörtgen eleman [51].

3.2.5. Kabuk Eleman

Dörtgen ya da üçgen yapıda olabilir. Kabuk eleman membran ve eğilme etkisini eş zamanlı olarak gösterebilmektedir. Elemanı oluşturan nodlar bir düzlem üzerinde olmayabilir dolayısı ile bu da çarpılmaya sebep olur. Performansı da olumsuz yönde etkilemektedir. Kabuk elemanın en büyük artısı basit formülasyona sahip olmasıdır. Genel olarak bir karmaşık formülasyon yerine birden fazla ama basit formülasyonlar her zaman tercih edilmiştir. Kabuk elemanın olumsuz tarafı eğrisel yüzeyleri düzlemsel olarak göstermesidir [51].

3.2.6. Hacim Eleman

Katı geometrisi olan modellerde kullanılabilmektedir. Eleman sayısı yüksek olacağından dolayı bilgisayarında donanımlı olması gerekmektedir.

(41)

3.2.7. Dört Nodlu ve Dört Kenarlı Elastik Kabuk Eleman

Her nod x,y,z koordinatlarında öteleme olmak üzere üç tane, bu eksenler etrafında dönme serbestliği olmak üzere üç tane, toplamda altı adet serbestlik derecesine sahiptir. Bu eleman tipi kalınlığın değişmesine müsaade etmektedir [52].

Şekil 3.3. Dört nodlu ve dört kenarlı elastik kabuk eleman [52].

3.3. SONLU ELEMANLAR YÖNTEMİNDE MODELLEME AŞAMASINDAKİ VARSAYIMLAR VE BASİTLEŞTİRMELER

Modelleme aşamasına geçmeden önce bazı varsayımlar yapılabiliyor;

• Sistemdeki sürtünmeden kaynaklanacak kayıplar ihmal edilebilir

• Montaj yöntemlerinde (cıvata, kaynak) oluşan gerilme yığılmaları ihmal edilebilir

• Bağlantı bölgelerinde zaman içinde oluşacak gevşemeler ihmal edilebilir

• Sistemdeki tüm kaynak alanları ideal olarak kabul edilir

• Bağlantı elemanlardan oluşacak hasarlar ihmal edilir.

3.4. SONLU ELEMANLAR YÖNTEMİNİN METADOLOJİSİ

Sonlu elemanlar yöntemi, belli bir alandaki parçaları küçük parçalara ayırarak bu parçaların belirli şartlar altındaki davranışlarından yola çıkarak parçanın genelinin değerlendirilmesi sağlar. Sonuçların ne kadar hassas, gerçeğe yakın olması istenirse parçalar o kadar küçük parçalara ayrılır fakat çözümlenmesi için geçen süre artar.

(42)

Şekil 3.4. Dairenin çevresinin sonlu elemanlar yöntemi ile gösterimi [53].

3.4.1. Sonlu Elemanlar Yönteminin Uygulama Sırası

3.4.1.1. Geometrinin Oluşturulması

Çözümü yapılacak olan parça iges, dxf, model, catpart, catproduct, prt, amr, step gibi formatlarda çizilmelidir.

Düzgün geometriye sahip olmayan şekillerde bazı bölgelerde elementler aşırı derecede şekil bozukluğuna uğrayabilir. Bu durumda elementlerin şekil bozukluğunun kabul edilebilir sınırlar içinde olmasına dikkat edilmelidir [54].

3.4.1.2. Sonlu Eleman Modelinin Oluşturulması

Parça, davranışı bilinen küçük parçalara bölünerek sonlu eleman modülü oluşturulur. Ne kadar hassas sonuç istenir ise o kadar küçük parça üzerinde çalışılmalıdır. Fakat bu durumda çözüm sürecini uzatacaktır.

Sonlu elemanlar yönteminde gerçeğe en uygun sonuca ulaşmak için en önemli adım uygun eleman tipinin seçimi ve ideal sayısını belirlemektir. Gereksiz yere çok fazla eleman kullanılması işlem süresini uzatacaktır. Aynı zamanda hesaplama kısmında hatalara sebebiyet verebilmektedir [54].

3.4.1.3. Malzeme ve Eleman Sabitlerinin Belirlenmesi

Malzemeye özel özelliklerin tanımlanması gerektiği aşamadır. Bu özelliklerden bazıları şunlardır; yoğunluk, elastik modülü, ısı transfer katsayısı vb.

(43)

• Malzemenin elastik modülü

• Malzemenin ısı transfer katsayısı

• Malzemenin elastisite modülü

• Malzemenin poission oranı vb.

3.4.1.4. Yük ve Sınır Koşullarının Belirlenmesi

Model üzerindeki yüklerin ve sınırlarının belirlendiği aşamadır. Tekil yükler nod üzerine uygulanmalıdır. Dolayısı ile ağ yapısı da bunu desteklemelidir. Klasik lineer teori açıklamasına istinaden tekil yük bir noktaya uygulandığı zaman kiriş, levha ve iki-üç boyutlu geometrilere göre farklı sonuçlar oluşur. Kiriş için; sonlu bir deplasman ve gerilme, levha için; sonlu deplasman sonsuz gerilme, iki-üç boyutlu geometriler için; sonsuz deplasman sonsuz gerilme oluşur [51].

Ayrıca tekil yük bir noktaya uygulandığında o bölgede akmaya sebep olacaktır. Lineer teori akmayı modellemeyerek akma olmamış olarak kabul eder [51].

Sonlu elemanlar yönteminin uygulama adımlarında en çok hata yapılan kısım sınır koşullarının belirlenmesi aşaması olarak söylenebilir. Bazı durumlarda problemin sınır koşulları tam olarak anlaşılamayabilir. Bu gibi durumlarda alt ve üst sınır koşulları ayrı ayrı analiz etmek daha doğru olacaktır. Sınır koşulların hatalı belirlenmesi sonucu değiştirecektir dolayısı ile bu aşamada dikkatli olmak gerekmektedir [51].

3.4.1.5. Çözüm

Sonlu elemanlar modelinin denklemlerinin çözülmesi aşamasıdır. 3.4.1.6. Sonuçların Değerlendirilmesi

Çözüm sonucunda elde edilen sonuçların liste veya grafik halinde görüntülenmesi aşamasıdır.

3.5. SONLU ELEMANLAR YÖNTEMİNİN HAZIRLANMASINDA DİKKAT EDİLMESİ GEREKEN HUSUSLAR

Modelleme gerçeğe ne kadar yakın olur ise çıkan sonuçların da doğruluğu o kadar yüksek olmaktadır. Bunun için modelleme aşamasında bazı noktalara dikkat edilmelidir;

(44)

• Dörtgen yapıdaki elemanlar üçgen yapıya göre daha doğru sonuçlar vermektedir.

• Mümkün olduğunda simetrik modelleme tercih edilmelidir.

• Farklı eleman tipleri birbirine bağlandığında düzensizlik olabilir dolayısı ile bu aşamada dikkatli olmak gereklidir.

• Eleman tiplerinin boyutlandırılması mümkün olduğunca küçük olmalıdır [50].

• Nodların numaralandırılmasının yönün büyük deplasmandan küçük deplasmana doğru yapılmalıdır.

• Eğrisel elemanlar düzlemsel eleman olarak nitelendirilirse yüzey normali etrafındaki dönme serbestliği iptal edilmelidir.

• Yüksek mertebeli elemanların ara nod dağılımı homojen olmalıdır.

• Simetrik yapılarda hesaplama aşamasında bu avantaj kullanılarak çözüm süresi azaltılmalıdır.

• Yüksek ve düşük mertebeden elemanların birbirine bağlanması gerilmelerde düzensizlik oluşturur.

(45)

4. MATERYAL VE METOD

Tez çalışmasında yapılan uygulama işlem sırası aşağıdaki adım şablonunda gösterilmiştir.

Şekil 4.1. Deneysel çalışma adım listesi şablonu.

Hazırlanan malzemelerin deneysel çalışmalarının yapılması

Deneysel çalışmada kullanılan verilenin sonlu elemanlar analizine girilmesi

Malzemelerin deneysel çalışma için hazırlanması

Deneysel çalışmaların sonlu elemanlar yöntemi ile analizlerinin yapılması

Deneysel sonuçlar ile sonlu elemanlar yöntemi analiz sonuçlarının