MULTI OBJECTIVE OPTIMIZATION OF TIG WELDING PROCESS PARAMETERS USING FUZZY BASED TAGUCHI METHODOLOGY

Thabet M. Elrabei and Ezzeddin M. Anawa



Department of Industrial and Manufacturing Systems Engineering,
Faculty of Engineering, University of Benghazi, Libya

E-mail: thabet.elrabei@uob.edu.ly
E-mail: ezzeddin.anawa@uob.edu.ly

الملخص



في هذه الورقة تم تطبيق اسلوب المنطق الغامض المستند على منهجية تاغوتشي مع خصائص الاداء المتعدد وذلك لغرض تحسين جودة عملية اللحام باستخدام غاز التنغستن. تم استخدام مؤشر الاداء متعدد الاستجابة (MRPI) لحل المشاكل المتعلقة بخصائص الاداء المتعدد في مجال عملية اللحام باستخدام غاز التنغستن. هذا الاسلوب يقوم بتحويل الاهداف المتعددة والمعقدة (مخرجات عملية اللحام) الى قيمة فردية واحدة لمؤشر الاداء المتعدد الاستجابة (MRPI) وبناء على القيمة المتحصل عليها من المؤشر (MRPI) يتم تحديد المستويات المثلى للمتغيرات المؤثرة والداخلة في عملية اللحام والمتمثلة في (تيار اللحام وسرعة اللحام ومعدل تدفق الغاز). تم اجراء هذه التجارب باستخدام تصميم تاغوتشي المؤلف من ثلاثة مستويات وثلاثة متغيرات (L9) كمفهوم لتصميم التجربة. وتم ايضا دراسة مقاومة الشد وقيمة الصلادة الدقيقة لشفة اللحام المؤثرين في جودة اللحام (خصائص الجودة) كمخرجات للدراسة. هذه المخرجات تم استخدامها بعد ذلك كمدخلات فردية الى نظام الية الاستنتاج الغموضية (Fuzzy Inference) ومؤشر الاداء المتعدد الاستجابة (MRPI) كمخرج فردي للنظام. كما تم استخدام تحليل التباين (ANOVA) لتقييم مدى تأثير وفعالية كل متغير من المتغيرات الداخلة في عملية اللحام على مخرجات الدراسة. من خلال الدراسة تبين لنا أن المتغير الخاص بسرعة اللحام هو المتغير الاكثر تأثيراً وأهمية في عملية اللحام ووفقا لأكبر قيمة لمؤشر الاداء المتعدد الاستجابة (MRPI) المتحصل عليها عند أقصى مقاومة للشد وأقصى قيمة صلادة لشفة اللحام. الاسلوب المقترح في هذه الدراسة يعتبر من الطرق الجديدة والفعَّالة في عملية تحسين خصائص الأداء المتعدد في مجال اللحام باستخدام غاز التنغستن.


ABSTRACT



In this paper, the application of fuzzy logic technique-based Taguchi methodology approach for optimizing the TIG welding process with multiple performance characteristics is reported. A multi-response performance index is used to solve the correlated multiple performance characteristic problems in the field of TIG welding process. This approach converts the complex multiple objectives into a single multi-response performance index (MRPI). Based on MRPI, optimum levels of input parameters (welding current, welding speed, and gas flow rate) were identified. Experiments were conducted based on Taguchi L9 orthogonal array design. Ultimate tensile strength and weld bead micro-hardness are selected as response parameters (quality characteristics) and fed as input to fuzzy inference system and MRPI is obtained as output. Analysis of variance (ANOVA) was employed to estimate the significant contributions of input parameters. Confirmation test is conducted and reported. It is found that the welding speed parameter is the most significant control factor affecting in the process according to the weighted multi-response performance index of the maximum ultimate tensile strength and maximum weld bead micro-hardness. The proposed approach developed in this study was used as a novel and efficient technique in improving multiple performance characteristics in the field of TIG welding process.