Farklı Mıknatıs Geometrilerinin Manyetik Alan Destekli Direnç Punta Kaynağına Etkisi

Effect of Different Magnet Geometry On Magnetically Assisted Resistance Spot Welding

Özet

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.

Abstract

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.