Optimization of Nd:YAG Laser Welding Factors of Cold Rolled Strenx 700 CR Steel by Taguchi Method

AYDIN, HAKAN; TUNÇEL, OĞUZ

doi:10.21605/cukurovaumfd.1273719

Optimization of Nd:YAG Laser Welding Factors of Cold Rolled Strenx 700 CR Steel by Taguchi Method

OĞUZ TUNÇEL, (Siirt Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Siirt, Türkiye)

Hakan AYDIN (Bursa Uludağ Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Bursa, Türkiye)

Çukurova Üniversitesi Mühendislik Fakültesi dergisi

9 3

Yıl: 2023 Cilt: 38 Sayı: 1 Sayfa Aralığı: 85 - 92 Metin Dili: İngilizce DOI: 10.21605/cukurovaumfd.1273719 İndeks Tarihi: 13-04-2023

Optimization of Nd:YAG Laser Welding Factors of Cold Rolled Strenx 700 CR Steel by Taguchi Method

Öz:

In this study, cold rolled Strenx 700 CR steel with a minimum yield strength of 700 MPa, which is typically used in load bearing structures to produce stronger and lighter structures, is butt welded with Nd:YAG laser welding. The effect of welding factors on tensile strength is investigated by using laser power rate (20%, 40% and 60%), pulse duration (2, 4 and 6 ms) and pulse frequency (3, 5 and 7 hz). By using Taguchi L9 orthogonal experimental design, the number of experiments, which should be 27 when full factorial, is reduced to 9 experiments. The tensile strength test results are optimized by the Taguchi method's larger is better control characteristic. The optimum test combination for maximum tensile strength is determined as A3B2C2 (60%-4 ms-5 hz). The effect of the welding factors on the tensile strength results is analyzed using the analysis of variance (ANOVA) method and it is found that the most effective factor is the laser power rate with 84.26%.

Anahtar Kelime: Nd:YAG laser welding Strenx 700 CR steel Taguchi method Optimization ANOVA

Soğuk Haddelenmiş Strenx 700 CR Çeliğinin Nd:YAG Lazer Kaynak Faktörlerinin Taguchi Yöntemi ile Optimizasyonu

Öz:

Bu çalışmada, daha güçlü ve hafif yapılar üretmek için tipik olarak yük taşıyıcılarda kullanılan ve minimum 700 MPa akma dayanımına sahip soğuk haddelenmiş Strenx 700 CR çeliği Nd:YAG lazer kaynağı ile alın şeklinde birleştirilmiştir. Birleştirme işlemlerinde; lazer güç oranı (20%, 40% ve 60%), darbe süresi (2, 4 ve 6 ms) ve darbe frekansı (3, 5 ve 7 hz) kullanılarak, kaynak faktörlerinin çekme dayanımına etkisi incelenmiştir. Taguchi L9 ortogonal deney tasarımı kullanılarak tam faktöriyel iken 27 adet olması gereken deney sayısı 9 adet deneye indirgenmiştir. Çekme dayanımı testi sonuçları Taguchi metodunun en büyük-en iyi kontrol karakteristiği ile optimize edilmiştir. Maksimum çekme dayanımı için belirlenen optimum test kombinasyonu, A3B2C2 (60%-4 ms-5 hz) olarak belirlenmiştir. Çekme dayanımı sonuçlarına, kaynak faktörlerinin etkisi ise varyans analizi (ANOVA) metodu kullanılarak incelenmiş ve en etkin faktör %84.26 ile lazer güç oranı olduğu tespit edilmiştir.

Anahtar Kelime: Nd:YAG lazer kaynağı Strenx 700 CR çeliği Taguchi yöntemi Optimizasyon ANOVA

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık

1. Amraei, M., Ahola, A., Afkhami, S., Björk, T., Heidarpour, A., Zhao, X.L., 2019. Effects of Heat Input o n the Mechanical Properties of Butt-Welded High and Ultra-High Strength Steels. Engineering Structures, 198,1-15.
2. Asal, Ö., 2019. Optimization of Surface Roughness in Turning of AZ31 Magnesium Alloys with Taguchi Method., 6(1), 25–32.
3. ASTM-E8/E8M 2009. Standard Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials. ASTM International.
4. Ayer, Ö., 2019. Kalıp Parametrelerinin Ekstrüzyon Kuvveti Üzerine Etkisinin Taguchi Yöntemiyle Optimizasyonu. DÜMF Mühendislik Dergisi, 10(2), 633640.
5. Baghjari, S.H., Akbari Mousavi, S.A.A., 2013. Effects of Pulsed Nd:YAG Laser Welding Parameters and Subsequent Post-Weld Heat Treatment on Microstructure and Hardness of AISI 420 Stainless Steel. Materials & Design, 43, 1–9.
6. Chen, H., Pinkerton, A.J., Li, L., Liu, Z., Mistry, A.T., 2011. Gap-Free Fibre Laser Welding o f Zn-Coated Steel on Al Alloy For Light-Weight Automotive Applications. Materials and Design, 32(2), 495–504.
7. Fernandes, F.A.O., Oliveira, D.F., Pereira, A.B., 2017. Optimal Parameters for Laser Welding o f Advanced High-Strength Steels Used in the Automotive Industry. Procedia Manufacturing, 13, 219–226.
8. Gnanasekaran, S., Kumar, S.S., Venugopal, N., Upadhyaya, M., Manjunath, T.C., Chelladurai, S.J.S., Padmanaban, G., 2020. Effect of Laser Power on Microstructure and Tensile Properties of Pulsed Nd:YAG Laser Beam Welded AISI 301 Austenitic Stainless Steel Joints. Materials Today: Proceedings, 37(Part 2), 934–939.
9. Gundogdu Ceylan, Y., Gunduz, T., Atici Ulusu, H., 2021. Polymer Raw Material Mixture Optimization with Taguchi Method. Journal of Industrial Engineering, 32(2), 164– 176.
10. Iordachescu, D., Blasco, M., Lopez, R., Cuesta, A., Iordachescu, M., Ocaña, J.L., 2011. Development of Robotized Laser Welding Applications for Joining Thin Sheets. Optirob, Mai (Optirob), 26–28.
11. Kekik, M., Aslanlar, S., Apay, S., 2021. AHSS Sacların Elektrik Direnç Nokta Kaynağında Kaynak Parametrelerinin Taguchi Yöntemiyle Optimizasyonu. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 9, 702–711.
12. Meral, G., Sarıkaya, M., Dilipak, H., 2011. Delme İşlemlerinde Kesme Parametrelerinin Taguchi Yöntemiyle Optimizasyonu. Erciyes Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 27(4), 332–338.
13. Minitab 2020. Getting Started with Minitab Statistical Software. 1–62.
14. Patel, N.S., Parihar, P.L., Makwana, J.S., 2021. Parametric Optimization to Improve the Machining Process by Using Taguchi Method: A Review. Materials Today: Proceedings, 47 , 2709–2714.
15. Sivarajan, S., Padmanabhan, R. 2021. Formability Enhancement of High Str ength Steel Using Modification of Contact with Friction Conditions. Advances in Materials and Processing Technologies, 7(2), 227–240.
16. Sun, Q., Di, H.S., Li, J.C., Wang, X.N., 2016. Effect of Pulse Frequency on Microstructure and Properties of Welded Joints for Dual Phase Steel b y Pulsed Laser Welding. Materials and Design, 105, 201–211.
17. Taguchi, G., 1990. Introduction to Quality Engineering. Asian Productivity Organization, Tokyo.
18. Türkan, B., Etemoğlu, A.B., 2020. Optimization of Parameters Effecting Food Drying Using Taguchi Method. Pamukkale University Journal of Engineering Sciences, 26(4), 654–665.
19. Ulewicz, R., Szataniak, P., 2016. Fatigue Cracks of Strenx Steel. Materials Today: Proceedings, 3(4), 1195–1198.
20. Ulewicz, R., Szataniak, P., Novy, F., Trsko, L., Bokuvka, O., 2017. Fatigue Characteristics of Structural Steels in the Gigacycle Region of Loading. Materials Today: Proceedings, 4(5), 5979–5984.
21. Yıldırım, M.S., Kaya, Y., Çakıroğlu, R., Gülenç, B., Kahraman, N., Durgutlu, A., 2018. Nokta Direnç Kaynağı ile Birleştirilen Titanyum Levhaların Çekme-Makaslama Dayanımlarının Taguchi Metoduyla Optimizasyonu. Journal of Polytechnic, 0900(3), 567–573.
22. Yurdakul, M., Güneş, S., Iç, Y.T., 2016. Improvement of the Surface Quality in t he Honing Process Using Taguchi Method. Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 31(2), 347–360.

APA	TUNÇEL O, AYDIN H (2023). Optimization of Nd:YAG Laser Welding Factors of Cold Rolled Strenx 700 CR Steel by Taguchi Method. , 85 - 92. 10.21605/cukurovaumfd.1273719
Chicago	TUNÇEL OĞUZ,AYDIN HAKAN Optimization of Nd:YAG Laser Welding Factors of Cold Rolled Strenx 700 CR Steel by Taguchi Method. (2023): 85 - 92. 10.21605/cukurovaumfd.1273719
MLA	TUNÇEL OĞUZ,AYDIN HAKAN Optimization of Nd:YAG Laser Welding Factors of Cold Rolled Strenx 700 CR Steel by Taguchi Method. , 2023, ss.85 - 92. 10.21605/cukurovaumfd.1273719
AMA	TUNÇEL O,AYDIN H Optimization of Nd:YAG Laser Welding Factors of Cold Rolled Strenx 700 CR Steel by Taguchi Method. . 2023; 85 - 92. 10.21605/cukurovaumfd.1273719
Vancouver	TUNÇEL O,AYDIN H Optimization of Nd:YAG Laser Welding Factors of Cold Rolled Strenx 700 CR Steel by Taguchi Method. . 2023; 85 - 92. 10.21605/cukurovaumfd.1273719
IEEE	TUNÇEL O,AYDIN H "Optimization of Nd:YAG Laser Welding Factors of Cold Rolled Strenx 700 CR Steel by Taguchi Method." , ss.85 - 92, 2023. 10.21605/cukurovaumfd.1273719
ISNAD	TUNÇEL, OĞUZ - AYDIN, HAKAN. "Optimization of Nd:YAG Laser Welding Factors of Cold Rolled Strenx 700 CR Steel by Taguchi Method". (2023), 85-92. https://doi.org/10.21605/cukurovaumfd.1273719

APA	TUNÇEL O, AYDIN H (2023). Optimization of Nd:YAG Laser Welding Factors of Cold Rolled Strenx 700 CR Steel by Taguchi Method. Çukurova Üniversitesi Mühendislik Fakültesi dergisi, 38(1), 85 - 92. 10.21605/cukurovaumfd.1273719
Chicago	TUNÇEL OĞUZ,AYDIN HAKAN Optimization of Nd:YAG Laser Welding Factors of Cold Rolled Strenx 700 CR Steel by Taguchi Method. Çukurova Üniversitesi Mühendislik Fakültesi dergisi 38, no.1 (2023): 85 - 92. 10.21605/cukurovaumfd.1273719
MLA	TUNÇEL OĞUZ,AYDIN HAKAN Optimization of Nd:YAG Laser Welding Factors of Cold Rolled Strenx 700 CR Steel by Taguchi Method. Çukurova Üniversitesi Mühendislik Fakültesi dergisi, vol.38, no.1, 2023, ss.85 - 92. 10.21605/cukurovaumfd.1273719
AMA	TUNÇEL O,AYDIN H Optimization of Nd:YAG Laser Welding Factors of Cold Rolled Strenx 700 CR Steel by Taguchi Method. Çukurova Üniversitesi Mühendislik Fakültesi dergisi. 2023; 38(1): 85 - 92. 10.21605/cukurovaumfd.1273719
Vancouver	TUNÇEL O,AYDIN H Optimization of Nd:YAG Laser Welding Factors of Cold Rolled Strenx 700 CR Steel by Taguchi Method. Çukurova Üniversitesi Mühendislik Fakültesi dergisi. 2023; 38(1): 85 - 92. 10.21605/cukurovaumfd.1273719
IEEE	TUNÇEL O,AYDIN H "Optimization of Nd:YAG Laser Welding Factors of Cold Rolled Strenx 700 CR Steel by Taguchi Method." Çukurova Üniversitesi Mühendislik Fakültesi dergisi, 38, ss.85 - 92, 2023. 10.21605/cukurovaumfd.1273719
ISNAD	TUNÇEL, OĞUZ - AYDIN, HAKAN. "Optimization of Nd:YAG Laser Welding Factors of Cold Rolled Strenx 700 CR Steel by Taguchi Method". Çukurova Üniversitesi Mühendislik Fakültesi dergisi 38/1 (2023), 85-92. https://doi.org/10.21605/cukurovaumfd.1273719