KaydedilenlerDerginizi ekleyin

Dergiler / Natural and Applied Sciences Journal / 2025 / Cilt: 8 Sayı: 2

ST52 Yapısal Çelikte Isı Tonu Oluşumunu Azaltmak İçin Taguchi Yöntemi ile Lazer Yüzey Dokulama Parametrelerinin Optimize Edilmesi

Optimizing Laser Surface Texturing Parameters with the Taguchi Method to Reduce Heat Tint Formation on ST52 Structural Steel

Timur Canel(KOCAELI UNIVERSITY)0000-0002-4282-1806
Sayfa
69–80
Yayın Tarihi
2025-12-31
🏛️Bu makalenin bibliyografik verileri ve tam metin bağlantısı DergiPark üzerinden sağlanmıştır.
DergiPark Kaydı ↗
✨

Yapay Zeka Hızlı Bakış & Çıkarımlar

AI Insight
⚡ TL;DR(1 Cümlede Hızlı Çıkarım)

Sonuçlar, doğru lazer parametre kontrolünün, ST52 çeliğinde termal oksidasyonu başarıyla azaltabileceğini ve istenen yüzey özelliklerini artırabileceğini göstererek, son teknoloji yüzey mühendisliği uygulamaları için önemli bilgiler sunmaktadır.

📌 3 Maddede Bu Makale

🎯
Amaç & Hipotez:Bu çalışma, lazer yüzey dokulandırma faktörlerinin ST52 yapısal çeliğinde ısı tonu üretimini nasıl etkilediğini incelemek için Taguchi optimizasyon yaklaşımını kullanmaktadır.
📊
Temel Bulgular & Veri:Lazer işleme sırasında lokalize ısıtmaya maruz kaldığında, yapısal ve mekanik uygulamalarda sıklıkla kullanılan yüksek mukavemetli bir karbon-manganez çeliği olan ST52, oksit tabakası gelişimine ve renk dalgalanmasına duyarlıdır.
💡
Sonuç & Katkı:Sonuçlar, doğru lazer parametre kontrolünün, ST52 çeliğinde termal oksidasyonu başarıyla azaltabileceğini ve istenen yüzey özelliklerini artırabileceğini göstererek, son teknoloji yüzey mühendisliği uygulamaları için önemli bilgiler sunmaktadır.
🔬Tür:Araştırma Makalesi
📍Kapsam:Genişletilmiş Akademik Örneklem
⚙️Değişkenler:ST52 çelik · lazer yüzey dokulandırma · ısı tonu

Özet

Bu çalışma, lazer yüzey dokulandırma faktörlerinin ST52 yapısal çeliğinde ısı tonu üretimini nasıl etkilediğini incelemek için Taguchi optimizasyon yaklaşımını kullanmaktadır. Lazer işleme sırasında lokalize ısıtmaya maruz kaldığında, yapısal ve mekanik uygulamalarda sıklıkla kullanılan yüksek mukavemetli bir karbon-manganez çeliği olan ST52, oksit tabakası gelişimine ve renk dalgalanmasına duyarlıdır. Isı tonunu azaltmak ve yüzey işlevselliğini artırmak için üç önemli faktör -desen tipi, tarama alanı oranı ve lazer gücü- L16 ortogonal deneysel tasarım kullanılarak dikkatlice incelenmiştir. ANOVA sonuçlarına göre, %47,07'lik bir katkı ile tarama alanı oranı, ısı tonu oluşumunda en büyük etkiye sahipti, bunu desen tipi (%38,74) ve lazer gücü (%14,19) izledi. En yüksek ısı tonu oranı değerlerini gösteren dairesel ve altıgen desenler, azaltılmış sıcaklık maruziyeti ve artan hidrofobisite gösterdi. Altıgen veya dairesel bir desen, %80 tarama alanı ve 80 W lazer gücünün, 0,85'lik ideal bir ısıl renk tonu oranı ve 1,43'lük tahmini bir S/N oranı üreten ideal parametre kombinasyonu olduğu bulunmuştur. Sonuçlar, doğru lazer parametre kontrolünün, ST52 çeliğinde termal oksidasyonu başarıyla azaltabileceğini ve istenen yüzey özelliklerini artırabileceğini göstererek, son teknoloji yüzey mühendisliği uygulamaları için önemli bilgiler sunmaktadır.

Abstract

This study uses the Taguchi optimization approach to examine how laser surface texturing factors affect the production of heat tint in ST52 structural steel. When exposed to localized heating during laser processing, ST52, a high-strength carbon-manganese steel often used in structural and mechanical applications, is susceptible to oxide layer development and color fluctuation. Three important factors—pattern type, scanning area ratio, and laser power—were carefully examined using an L16 orthogonal experimental design in order to reduce heat tint and enhance surface functionality. With a contribution of 47.07%, the scanning area ratio had the biggest impact on heat tint creation, followed by pattern type (38.74%) and laser power (14.19%), according to the ANOVA results. Reduced temperature exposure and increased hydrophobicity were shown by the circular and hexagonal patterns, which showed the highest heat tint rate values. A hexagonal or circular pattern, 80% scanning area, and 80 W laser power were found to be the ideal combination of parameters, producing an ideal heat tint rate of 0.85 and an estimated S/N ratio of 1.43. The results show that accurate laser parameter control may successfully reduce thermal oxidation and enhance desired surface characteristics in ST52 steel, offering important information for cutting-edge surface engineering applications.

🔖

Bu Makaleye Atıf Yap

Canel, T. (2025). ST52 Yapısal Çelikte Isı Tonu Oluşumunu Azaltmak İçin Taguchi Yöntemi ile Lazer Yüzey Dokulama Parametrelerinin Optimize Edilmesi. Natural and Applied Sciences Journal, Cilt: 8 Sayı: 2, 69–80. https://doi.org/10.38061/idunas.1822621

📄 Tam Metin PDF Okuyucu

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

Kaynakça (35)

  1. Skowrońska, J., Kosucki, A., & Stawiński, Ł. (2021). Overview of materials used for the basic elements of hydraulic actuators and sealing systems and their surfaces modification methods. Materials, 14(6), 1422.
  2. Schlegel, J. (2023). The World of Steel (pp. 45-49). Wiesbaden: Springer.
  3. Tarar, A. M., & Dahil, L. A Review of The Research on the Technical Properties of The Materials Used in Machinery and Equipment in The Petrochemical Industry.
  4. Roodgari, M. R., Jamaati, R., & Aval, H. J. (2020). Microstructure and mechanical properties of IF/St52 steel composite produced by friction stir lap welding. Materials Science and Engineering: A, 772, 138775.
  5. Wigley, D. A. (1980). Properties of materials: The effect of low temperatures on the strength and toughness of materials. AGARD Lecture Series No. Ill, Cryogenic Wind Tunnels.
  6. Das, R. (2024). Analysis of fracture, fatigue, and metallurgical properties of dissimilar TIG & RFW Welds: S355J2/SS316L and Ti-64/Ti-1023 (Doctoral dissertation, The University of Waikato).
  7. Arslan, A., Masjuki, H. H., Kalam, M. A., Varman, M., Mufti, R. A., Mosarof, M. H.,. & Quazi, M. M. (2016). Surface texture manufacturing techniques and tribological effect of surface texturing on cutting tool performance: a review. Critical Reviews in Solid State and Materials Sciences, 41(6), 447-481.
  8. Wu, Z., Bao, H., Xing, Y., & Liu, L. (2021). Tribological characteristics and advanced processing methods of textured surfaces: a review. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 114(5), 1241-1277.
  9. Zhai, W., Bai, L., Zhou, R., Fan, X., Kang, G., Liu, Y., & Zhou, K. (2021). Recent progress on wear‐resistant materials: designs, properties, and applications. Advanced Science, 8(11), 2003739.
  10. Lu, P., & Wood, R. J. (2020). Tribological performance of surface texturing in mechanical applications—A review. Surface Topography: Metrology and Properties, 8(4), 043001.
  11. Xu, L. C., & Siedlecki, C. A. (2022). Surface texturing and combinatorial approaches to improve biocompatibility of implanted biomaterials. Frontiers in physics, 10, 994438.
  12. Raut, H. K., Ganesh, V. A., Nair, A. S., & Ramakrishna, S. (2011). Anti-reflective coatings: A critical, in-depth review. Energy & Environmental Science, 4(10), 3779-3804.
  13. Mohamed, A. M., Abdullah, A. M., & Younan, N. A. (2015). Corrosion behavior of superhydrophobic surfaces: A review. Arabian journal of chemistry, 8(6), 749-765.
  14. Zahner, L. W. (2020). Steel Surfaces: A Guide to Alloys, Finishes, Fabrication, and Maintenance in Architecture and Art. John Wiley & Sons.
  15. Chen, W., Zhang, J., Qi, X., Tian, P., Feng, Z., Qin, W.,. & Wang, Y. (2023). Recent progress on anti-slip and highly wear-resistant elastic coatings: an overview. Coatings, 14(1), 47.
  16. Costa, H. L., & Hutchings, I. M. (2015). Some innovative surface texturing techniques for tribological purposes. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part J: Journal of Engineering Tribology, 229(4), 429-448.
  17. Zhang, J., & Meng, Y. (2012). A study of surface texturing of carbon steel by photochemical machining. Journal of Materials Processing Technology, 212(10), 2133-2140.
  18. Uhlmann, E., Polte, M., & Yabroudi, S. (2022). Novel advances in machine tools, tool electrodes and processes for high-performance and high-precision EDM. Procedia CIRP, 113, 611-635.
  19. Sudeep, U., Tandon, N., & Pandey, R. K. (2015). Performance of lubricated rolling/sliding concentrated contacts with surface textures: a review. Journal of Tribology, 137(3), 031501.
  20. Karimdoost Yasuri, A. (2025). Review of surface engineering through wettability control: innovations, sustainability, and interdisciplinary impact. Journal of Coatings Technology and Research, 1-18.
  21. Abiola, O., Babatunde, S., & Carlotta, R. Architecture and Design: Enhancing Visual Aesthetics through Compositions and Proportions.
  22. Ohdar, S. K., & Behera, S. K. (2025). A comprehensive review on advancements in water-lubricated bearings: Surface texture, tribological performance, and thermal effects. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part J: Journal of Engineering Tribology, 13506501241308021.
  23. Karimi, N., Ng, K. T. W., Richter, A., Williams, J., & Ibrahim, H. (2021). Thermal heterogeneity in the proximity of municipal solid waste landfills on forest and agricultural lands. Journal of Environmental Management, 287, 112320.
  24. Dobrzański, L. A., & Dobrzańska-Danikiewicz, A. D. (2019). Applications of laser processing of materials in surface engineering in the Industry 4.0 stage of the industrial revolution. Materials Performance and Characterization, 8(6), 1091-1129.
  25. Higginson, R. L., Jackson, C. P., Murrell, E. L., Exworthy, P. A. Z., Mortimer, R. J., Worrall, D. R., & Wilcox, G. D. (2015). Effect of thermally grown oxides on colour development of stainless steel. Materials at High Temperatures, 32(1-2), 113-117.
  26. Mahajanam, S., & Heidersbach, K. (2021). Corrosion Studies of Heat-Tinted Austenitic Stainless Steel. Materials Performance, 60(5), 42-47.
  27. Akhtar, M., Qamar, S. Z., & Khan, R. (2024). Vacuum heat treatment: Process, applications, and parameters. In Comprehensive Materials Processing: Reference Module in Materials Science and Materials Engineering. Elsevier.
  28. Wagner, R. (2023). A Handbook of Chemical Technologt. BoD–Books on Demand.
  29. Farrer, J. C. M. (2004). The alloy tree: a guide to low-alloy steels, stainless steels, and nickel-base alloys. CRC Press.
  30. Mori, T., & Tsai, S. C. (2011). Taguchi methods. Three Park Ave New York, NY: ASME, 10016-5990.
  31. Mitra, A. (2011). The taguchi method. Wiley Interdisciplinary Reviews: Computational Statistics, 3(5), 472-480.
  32. Canel, T., Kaya, A. U., & Celik, B. (2012). Parameter optimization of nanosecond laser for microdrilling on PVC by Taguchi method. Optics & Laser Technology, 44(8), 2347-2353.
  33. Canel, T., & Bağlan, İ. (2023). Optimization with Taguchi Method of Laser Parameters Necessary for Smooth Groove Bottom in ZAMAK 5. Kafkas Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 15(2), 60-64.
  34. Arslan, A., Masjuki, H. H., Kalam, M. A., Varman, M., Mufti, R. A., Mosarof, M. H.,. & Quazi, M. M. (2016). Surface texture manufacturing techniques and tribological effect of surface texturing on cutting tool performance: a review. Critical Reviews in Solid State and Materials Sciences, 41(6), 447-481.
  35. Chen, W., Zhang, J., Qi, X., Tian, P., Feng, Z., Qin, W.,. & Wang, Y. (2023). Recent progress on anti-slip and highly wear-resistant elastic coatings: an overview. Coatings, 14(1), 47.