Doç. Dr. Hülya Durmuş danışmanlığındaki tezler
11 tez · Manisa Celal Bayar University
Sıcak haddeleme yöntemiyle elde edilmiş profilin simülasyon uygulamasıyla geri esneme ve artık gerilme miktarının belirlenerek prototip bükme uygulamasının gerçekleştirilmesi
Maden galerileri ve tünellerde kullanılan sıcak haddelenmiş Toussaint-Heintzmann (TH) ismi ile anılan maden profilleri, haddeleme prosesi sonucunda uzun ürün olarak elde edilmektedir. Kalibrasyon parametreleri ve hammadde özelliklerine göre ürün istenilen uzunlukta hat üstünde kesilmekte, platform üzerinde soğutulmakta ve son olarak doğrultulmaktadır. Fakat ürün bu şekilde galeri veya tünellerde kullanılamaz. Standartların belirttiği tolerans değerleri içerisinde ve hedeflenen galeri ark ölçülerinde olmaları gerekmektedir. Kayar tahkimat, trapezoid vb. olarak monte edilebilmeleri için soğuk deforme edilmiş veya bükülmüş olmalıdırlar. Bükme esnasında en önemli tasarım girdisi % deformasyon ve geri esneme miktarı ile deformasyon yüküdür. Bu çalışmada; TH kesitte ve farklı boyutlarda sıcak veya termomekanik olarak haddelenmiş maden veya tünel profillerinin galeri tipine göre soğuk deformasyon şartları araştırılmıştır. Geri esneme ve kalıntı gerilme miktarının tespiti ve optimize edilmesi için sonlu elemanlar metodu temelli bükme simülasyonları çalışmaları yapılmıştır. Sonlu elemanlar metodu temelli bükme simülasyon çalışmalarından elde edilen proses parametrelerine göre prototip bükme faaliyetleri gerçekleştirilmiştir. Böylece maden ve tünel tahkimat sistemi elemanları olan kemerlerin elde edilmesi sağlanmıştır. Simülasyon destekli deformasyon süreçleri ve prototip bükme uygulamaları birbirleri ile kıyaslanarak geri esnemenin telafisine ve maden profillerinin soğuk deformasyon süreçlerindeki çatlak oluşumunun engellenmesine ilişkin çıktılar elde edilmiştir.
SIC ve WC takviyeli kompozit kaplamalarin Nd: YAG lazeriyle geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Günümüzde sanayide en çok karşılaşılan sorunlardan birisi aşınmadır. Aşınma malzeme yüzeyinden parçacıkların kopması anlamına gelir ve sürtünmenin olduğu her yerde aşınma vardır. Aşınma en çok dişli çarklarda, kazıcı aletlerin tırnak uçlarında, tarım makinelerinde, aşındırıcı sıvı ya da gaz geçen boruların iç yüzeylerinde ve sürtünme kuvvetinin yüksek olduğu birçok yerde görülen bir durumdur. Aşınma ile kullanılamaz hale gelen makine parçalarını yenisi ile değiştirmek genelde pahalı bir yöntem olduğu için sert dolgu kaynağı teknolojisi gelişmiştir. Sert dolgu kaynağında hem aşınan yüzeyler takviye malzemelerle doldurulabilir, hemde aşınma önleyici sert takviye malzemeleri kullanılarak aşınmanın önüne geçilebilir. Bu çalışma ile Nano-WC ve Nano-SiC takviyesi ile, lazer kaynak yöntemi kullanılarak düşük karbonlu çelik altlık malzeme üzerine kaplama üretilmiştir. Üretilen kaplamaların mikroyapı incelemeleri, aşınma ve sertlik testleri, SEM EDS analizleri yapılmış, ve Nano-WC ve Nano-SiC takviyesinin, lazer kaynak yöntemi ile üretilen kaplamalara olan etkisi incelenmek istenmiştir.
Soğuk metal transferi kaynağı ile birleştirilmiş 6061 ve 5754 alüminyum alaşımlarının kaynak sonrası ısıl işlemi
CMT kaynağı, geleneksel MIG/MAG kaynağına göre soğuk1olan prosestir. Bu yöntem ile düşük ısı girdisi sayesinde diğer yöntemler1ile kaynak edilmesi zor olan demir dışı metallerin kaynağı mümkün olmaktadır. Sürekli bir ısı girdisine karşı bazı metallerin kaynağında uygulamada kaynak banyosunda sıçrantı, yetersiz kaynak bağlantısı ve çukurlaşma gibi hatalardan kaçınmak için düşük sıcaklıklar gerekmektedir. Buna karşın CMT yönteminin düşük ısı girdisi sağlaması ile bu tür sorunlardan kaçınmak mümkündür. Bu çalışmada AA 5754 ve AA 6061 malzemeleri farklı CMT kaynak parametreleri ile birleştirilmiştir. Farklı CMT kaynak parametreleri ile birleştirilen malzemelerin çekme testi, mikrosertlik, SEM-EDS ve mikroyapı görüntüleri incelenmiştir. Çalışmada 1. bölümde giriş yapılmıştır. 2. bölümde alüminyumun özellikleri, sınıflandırılması, alüminyuma uygulanan ısıl işlemler ve çökelme sertleşmesinden anlatılmıştır. 3. bölümde başlıca kaynak yöntemleri anlatılmıştır. 4. bölümde alüminyum alaşımlarının kaynağı ve CMT kaynak prosesi izah edilmiştir. 5. bölümde deneysel çalışmalara yer verilmiştir. 6. bölümde ise değerlendirme ve sonuç kısmı bulunmaktadır. Bu çalışmanın sonucunda AA 5754 ve AA6061 malzeme çiftinin farklı CMT kaynak parametreleri ile birleştirildiği ve farklı mikroyapı özellikleri gösterdiği anlaşılmıştır. Ayrıca en iyi çekme dayanımı CMT-1128 no'lu numunede gözlemlenmiştir. Anahtar Kelimeler: CMT, MIG/MAG, AA5754, AA6061, SEM, EDS 2019, 42 sayfa
Pulluk uç demirlerine uygulanan yüzey işlemlerinin aşınma davranışına etkilerinin incelenmesi
Ülkemizde tarım makinalarında kullanılan parçalarının malzemeleri ve bu mal-zemelere uygulanan yüzey işlemler gelişen teknikler ile birlikte değişmektedir. Toprak işleme makinaları toprakta sürüm yaparken işleyici parçalar ile toprak sürtünmektedir. Toprak işleyici parçalarının en önemli parçalarından biri uç demirleridir. Aşınma, pul-lukların işlevini bozmakta ve makinaların en iyi şekilde çalışmalarına engel olmakta-dır. Ayrıca toprağa geçen yıllık metal oranını zamanla artırmaktadır. Toprak makinala-rının parçalarında malzeme tercihi, imalat yöntemleri ve uygulanan ısıl işlemlerin hepsi birbirleriyle ilgilidir. Bu tez çalışmasında 33MnCrB5, 60SiMn5, 51CrV4 ve 41CrMo4 malzemele-rine farklı ısıl ve yüzey işlemleri uygulanarak laboratuvar koşullarında aşınma testleri uygulanarak, aşınma davranışları incelenmiş ve malzemeye uygulanan işlemlerin aşınmaya olan etkileri karşılaştırılmıştır. Numunelerin yüzey sertlik testleri gerçekleşti-rilmiş mikroyapı ve SEM-EDX analizleri yapılmıştır. Çentik darbe deneyi yapılarak kırılma ve tokluk özellikleri tespit edilmiştir. Sonuç olarak, Sertlik sonuçlarına, aşınma dirençlerine, tokluk değerlerine, olu-şan mikroyapılara ve maliyete göre sert dolgu kaplamalı, 33MnCrB5-280°C ile 51CrV4-315°C numuneleri uç demiri olarak kullanılabileceği sonucuna varılmıştır.
Hibrit kompozit lazer kaplamaların oluşturulması ve incelenmesi
Lazer kaynağı, geleneksel kaynak yöntemleri gibi kaynak işlemlerinin yerine kullanılabilecek bir kaynak yöntemidir. Lazerin, birçok avantajının yanında gelişen teknoloji ile birlikte uyumlu olmasının sonucu imalat işlemlerinde tercih edilebilirliği arttırmıştır. Lazer kaynağı yöntemi kullanarak, imalat işlemi başta olmak üzere, sağlık alanında, uzay, hava ve otomotiv teknolojisinde, kullanılabilecek aşınmaya dirençli, korozyon dayanımı arttırılmış ve yüksek mukavemetli kaplamalar üretilebilmektedir. Lazer kaynağı, hafif metaller ve kompozit malzemelere uygulanabilir. Lazer kaynağı, iş parçalarında dar ısı tesiri altında kalan bölge oluşumu (ITAB), geleneksel kaynak yöntemlerine göre düşük ısıl çarpılma ve yüksek nüfuziyet imkânı verir. Bu tez çalışmasının amacı lazer kaynak yöntemiyle yüksek aşınma direncine sahip kaplamalar oluşturarak çeliklerde kaynak bölgesinin sertliği ve mukavemetini arttırmaktır. Bunun için lazer kaynak yöntemiyle Nikel (Ni) tozu içerisine hacimce %2, %10 ve %20 oranlarında Silisyum Karbür (SiC) ve Tungsten Karbür (WC) karıştırılarak altlık üzerinde lazer kaynağı ile nano boyuttaki hibrit kaplama yapılmıştır. Üretilen kaplamaların mikro yapı incelemeleri, aşınma ve sertlik testleri, SEM EDS analizleri yapılmıştır.
Sac metal kalıbı tasarımına etki eden parametrelerin incelenmesi ve simülasyonu
Günümüzde sac şekillendirme sektörünün en önemli sorunu sacı hızlı, düşük maliyetli ve yüksek verimli bir şekilde istenilen forma sokmaktır. Bu sorun sac şekillendirme işlemi yaparken sadece form vermekle kalmayıp, bunu kolaylaştırıcı bir kalıp tasarımı yapılması ve hızlı bir şekilde ürün üretilmesi gibi kritik süreçler izlemektedir. Geleneksel olarak, kalıplar tecrübeli mühendisler ve teknik elemanların deneyimlerine, deneme tekniklerine ve benzer kalıpların belgelerine dayanarak tasarlanmış ve üretilmiştir. Kalıbın çalışma sisteminin ayarlanması ve yapısal parametrelerinin seçilmesi bir dereceye kadar rastgele olup, bu da presleme etkilerini tahmin etmeyi zorlaştırmaktadır. Kalıbın uygun yapısal parametreleri kalıp ayarlama sırasında deneme yanılma ile belirlenir ve birçok denemenin yürütülmesi ve kalıbın değiştirilmesinde çok fazla zaman ve masraf gereklidir. Bu tez çalışmasında, sac metal şekillendirme prosesleri araştırılmış, günümüzde bu yöntemler de teorik analiz gerekliliği kaçınılmaz hale gelmiştir. Bu çalışmada kullanılan sonlu eleman tabanlı CAE programı AutoForm Plus R7 ve kalıp tasarımı sırasında kullanılan CAD programı ise Solidworks'dür. AutoForm, sac metal şekillendirme kalıp endüstrisine özellikle otomotiv sektörüne özel olarak geliştirilen yüksek doğruluklu ve güvenilir sonuçlar veren verimliliği yüksek bir yazılım çözümüdür. AutoForm ile bilgisayar ortamında, daha kalıp üretimine başlamadan, birden çok analizler yapılmakta ve bu analizler yardımıyla mükemmele en yakın kalıp çıktıları elde edilebilmektedir. Sonuç olarak bu tez çalışmasının simülasyon raporları, literatürde ki bir çok sonuçlarla karşılaştırılmış ve sonuç olarak bu çalışma için tasarlanmış olan kalıbın istenilen teknik özelliklere uygun şekilde yırtılma, kırışma ve çekme izleri gibi olumsuz sonuçlar olmaksızın parça verebileceğine dair bir fikrin ortaya çıkmasına yardımcı olmuştur.
Biyomedikal uygulamalarda kullanılan Ti6Al4V alaşımının çeşitli yüzey modifikasyon teknikleri ile mekanik, yüzey ve biyouyumluluk özelliklerinin geliştirilmesi
Ti6Al4V alaşımı, düşük yoğunluk, yüksek mukavemet/ağırlık oranı, yüksek korozyon direnci ve iyi biyouyumluluk gibi birçok olumlu özelliğe sahip olması nedeniyle implant üretiminde sıklıkla kullanılan bir biyomalzemedir. Mevcut ortopedik uygulamalar için yaygın olarak kullanılmasına rağmen, gelişen teknoloji ile Ti6Al4V alaşımının yüzey özellikleri sürekli olarak iyileştirmeye açıktır. Bu çalışmada Ti6Al4V alaşımı farklı yüzey modifikasyonlarına tabi tutulmuş, implant-kemik arasındaki integrasyonu artıracak yüzeyler üretilmiş ve bu malzemelerin karakterizasyonu, mekanik özellikleri ve biyouyumluluğu ortaya konmuştur. Bu amaç için Ti6Al4V numunelerde öncelikle dağlama ve kumlama parametreleri üzerinde çalışılmış ve dağlama işleminin tek başına yeterli olmadığı ancak kumlama işleminin ardından yapıldığı takdirde istenen pürüzlülükte yüzeylerin elde edilebileceği görülmüştür. Kumlama sonrası farklı parametrelerle dağlanan numuneler arasında optimum yüzey pürüzlülüğünün elde edilmesinin ardından yüzeylere PVD yöntemi ile nano boyutlu TiO2, TiN ve Ta2O5 kaplama işlemi uygulanmıştır. Tekli ve ikili kombinasyonlar şeklinde üretilen numunelerin karakterizasyon sonuçları (yüzey pürüzlülüğü, XRD, XPS, SEM), mekanik, aşınma ve in vitro korozyon test sonuçları incelenmiştir. Aşınma ve in vitro korozyon direnci yüksek olan numuneler yapay vücut sıvısında bekletilerek kaplama yüzeylerinin in vitro biyoaktiviteleri değerlendirilmiştir. Tüm sonuçlar incelendiğinde, yüzey görüntüleme tekniği olan SEM analizinde ve yüzeydeki elementlerin tayininde kullanılan XPS analizlerinde ara katman kullanımının etkisi görülmezken, temas açılarında, mekanik özelliklerde, kaplamanın aşınma ve korozyon dirençlerinde hem ara katmanın hem de altlık malzemeye uygulanan dağlama parametrelerinin etkisi açıkça görülmüştür.
Rotil parçasının soğuk dövme çekirdek kalıbı üzerindeki gerilmelerin sonlu elemanlar analizi
Soğuk dövme, iş parçasına oda koşullarında basma kuvveti uygulayarak kalıp denilen iş takım çelikleri arasındaki formun verilmesinin sağlandığı plastik şekil verme yöntemidir. Rotil gövdesi parçasının soğuk dövme prosesi oda sıcaklığında gerçekleştiğinden yüksek dövme kuvvetleri meydana gelmektedir. İş parçası ve kalıp temas yüzeyindeki basınç yüksek olduğundan, kalıp seti bileşenlerinin yüksek mekanik özellikler göstermesi istenmektedir.Rotil gövdesi parçasının soğuk dövme ile üretiminde kullanılan kalıpların ömürleri üretim maliyetlerine etki eden önemli faktördür. Kalıp maliyetlerini en aza indirmek, doğru kalıp malzemesi seçimi ile mümkündür. Bu çalışmada üç operasyonda üretilen rotil gövdesinin soğuk dövülmesi esnasında en çok kırılan kalıp bileşeni olan çekirdek kalıbı incelenmiştir. En çok kırılmanın yaşandığı, üretim verimliliğinin en düşük olduğu son operasyonda kullanılan kalıp bileşenlerine ve iş parçasına sonlu elemanlar analizi uygulanmıştır. Bu çalışma kapsamında kalıp çekirdeğinde patentli isimleri Caldie, Unimax, Formvar ve Orvar2m soğuk ve sıcak iş takım çeliklerine yüksek sıkılık uygulanarak kullanılmıştır. Aynı şartlarda imal edilen kalıp ve test numunelerine tahribatlı ve tahribatsız muayene yöntemleri ile test uygulanmıştır.Isıl işlemli ve ısıl işlemsiz takım çeliği numunelerine metalografik incelemelerde bulunulmuştur. Kalıp çeliklerine uygulanan testlerin sonuçları ve rotil gövdesi üretiminde kullanılan kalıpların ömürleri arasında ilişki kurulmuştur. Sonlu elemanlar analizi destekli gerçekleşen bu çalışma sonucunda malzeme seçimi, ısıl işlem ve mekanik özellikler belirlenmiştir. Kalıp maliyetinin düşük, üretim verimliliğinin ise yüksek olması sağlanmıştır.
Metal matrisli kompozitlerin direkt geri kazanım tozlarından T/M yöntemi ile üretimi ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
Metal talaşları geleneksel olarak sıkıştırılıp elektrik ark fırınında eritildikten sonra sıvı döküm yöntemiyle geri kazanılmaktadır. Sıvı metalden geri dönüşüm sırasında birçok nedenle malzeme kaybı oluşmaktadır. Bu dönüşüme alternatif direkt geri dönüşüm yöntemiyle ise alüminyum alaşımı talaşlardan toz üretimi mekanik öğütücüler ile gerçekleştirilmektedir. Bu yöntemle, hurda talaşlar ergitme yapılmadan direkt olarak geri kazanılmakta, malzeme, enerji ve işçilikten büyük kazanç elde edilmektedir. Bu çalışmada, 7075 alüminyum alaşımı talaşlardan diskli öğütücüyle üretilen tozlar ile bu tozlardan direkt geri dönüşüm yöntemiyle üretilen T/M ve %10 SiC takviyeli kompozit parçaların mekanik özellikleri incelenmiştir. Öğütme parametreleri, 1000, 1200, 1400 ve 1500 d/dk öğütücü devir sayıları ile 2, 4, 6, 8, 10 ve 12 dk öğütme süreleridir. Talaşlar, ticari ve parafin etanol karışımı kesme sıvıları ile kanola yağı kullanılarak elde edilmiştir. Toz yüzeylerinde oluşan alüminyum oksit tabakasına parafinin etkisi XRD ve XPS analizleriyle incelenmiştir. Üretilen T/M ve kompozit parçaların yoğunluk, sertlik ve çapraz kırılma dayanımları belirlenmiştir. Kırılma yüzeylerine uygulanan SEM analizi ile mikro yapının mekanik özelliklere etkisi incelenmiştir. Sonuç olarak, mekanik öğütme yöntemiyle üretilen 7075 Al tozlar, yassı ve düzensiz şekillidir. Toz yüzeylerinde oluşan oksit tabakasının sınırlandırılmasıyla yüksek dayanım ve sertliğe sahip parçalar üretilebilir. Parafin, alüminyum alaşımı tozlarda oksit oluşumunu sınırlamaktadır. Optimum toz boyutlarına ulaşılması dayanım ve sertliği arttırmaktadır. Tozlar, yüksek basınç altında birbirlerine yeterli temas sağlayacak boyutlarda ve topaklanmayacak kadar ince taneli olmalıdır. Parafinli tozlardan üretilen parçalarda yoğunluk nispeten daha düşüktür. Parafin, parçalara ait yoğunluk, dayanım ve sertlikleri olumsuz etkilemektedir.
Çelik yapılarda kaynak uygulamaları
Bu çalışmada sanayileşme ve mühendislik alanlarındaki gelişmelerle birlikte farklı tip çelik malzeme kullanılarak tasarlanmış binalardaki kaynaklı bağlantı noktalarının, farklı haddelenme koşullarının, mekanik özelliklere etkisi araştırılmıştır. Çelik binalarda kullanılan S355 MC, S235 JR, S275 JR ve S275 J2+N yapı çelikleri MAG kaynağıyla birleştirilmiş ve bu malzemelerden standartlara uygun numuneler çıkartılmıştır. Mekanik dayanım tespitinde çentik darbe deneyi ve sertlik deneyleri uygulanmış; Ayrıca kaynak bölgesinin makro ve mikroyapı incelemeleri yapılmıştır. Deneysel çalışmalar sonucunda elde edilen bulgular tezde yorumlanmıştır.
Sert dolgu kaynağında elektrot kimyasal bileşiminin ve kaynak yönteminin sertleşme kabiliyetine etkisi
Aşınma, endüstriyel uygulamalarda maddi kayıplara sebep olan bir durumdur. Günümüzde aşınma mekanizmaları ve aşınmanın önlenmesi ile ilgili pekçok çalışma yapılmaktadır. Aşınma olayının en çok karşılaşıldığı yerler; miller, dişli çarklar, tarım aletlerinin toprakla temas eden yüzeyleri, toprak kazı makinelerinin tırnak uçları, dozer çeneleri, makas bıçakları, değirmen kırıcıları ve sürtünerek çalışan disklerin sert yüzeyleri gibi sürekli sürtünme ile karşı karşıya kalan yerlerdir. Sürtünmenin etkisiyle kırılma veya çatlama oluşumu gözlenmektedir. Bu parçaları yeniden satın almak hem zaman alıcı hem de ekonomik olmayacağından dolayı bu parçaları sert dolgu kaynağı ile tamir etmek en uygun yöntem olmaktadır. Aşınan makine parçalarının aşınmadan önceki boyutlarına getirilmesi için dolgu kaynağı yapılmaktadır. Bu tez çalışmasında çelik altlıklar üzerine dört farklı içeriğe sahip elektrot kullanılarak sert dolgu kaynağı yapılmıştır. Sert dolgu kaynağı yapılan numunelerin sertlik ölçümleri yapılmış, mikroyapı ve SEM-EDX görüntüleri alınmıştır. Pin-On Disk cihazında 10 N yük altında aşınma davranışları incelenmiştir. Kaynak tellerinin karbon ve krom oranları göz önüne alınarak aşınma sonuçları incelenmiştir. Aşınma davranışının incelenmesinde profilometre ve hassas terazi kullanarak numunelerin her 200 metrede bir hacim ve ağırlık kayıpları tayin edilmiştir.