Theses supervised by Prof. Dr. Bedri Tuç
12 theses · Gazi University, Başkent University
Alaşımlı bakır levhaların derin çekme prosesinde gerilme analizi
Sac levhalardan kap şeklinde parçalar elde etmede kullanılan yöntemlerin en önemlisi derin çekmedir. Taban kalınlığı cidar kalınlığından büyük olan parçalar, örneğin top mermisi kovanları, inceltilerek çekme ile üretilir. İncelterek çekmede, çekme sacı kalınlığı iş parçasının taban kalınlığına eşit alınır. Taban kalınlığı değişmezken, cidar kalınlığı çeşitli çekme kademlerinden sonra istenilen değere getirilir. Bu çalışmada iki ayrı mühimmat kovanının derin çekme proseslerinde karşılaşılan sorunlar sonlu elemanlar yöntemi yardımıyla bilgisayar ortamında analiz edilmiş ve bulunan sonuçlar ve çözümler gerçek sonuçlar ve çözümlerle karşılaştırılmıştır. Öncelikle sürtünme katsayısının derin çekmeye etkisi araştırılmış ve sürtünme katsayısı azaldıkça derin çekme işlemi için gereken kuvvetin düştüğü görülmüştür. Gerçekte bu katsayı, kalıp ve zımba yüzeylerinde daha iyi yüzey kalitesi elde ederek ve daha iyi yağlayıcı maddeler kullanılarak düşürülebilir. Kalıp ve zımba yüzeylerinin aşınması da sürtünmeyi arttırıcı özellik gösterir. Bunu önlemek için kalıp ve zımba yüzeylerine kaplama yapılabilir. Çalışmada incelenen bir diğer konu da levhadan tas şeklini oluştururken cidarın ne kadar inceltilebileceğidir. Analiz sonuçlarına göre derin çekme sonucu oluşacak cidar oranının en fazla levhanın ilk kalınlığının 0,964'sı kadar olabileceği tespit edilmiştir. Bu inceltme işlemi daha sonraki incelterek çekme operasyonları sayısını azaltmaktadır.Derin çekmede CuZn30 malzeme için elde edilebilecek en uygun redüksiyon oranı araştırıldığında ise analiz sonuçlarına göre maksimum oranın yüzde 63 olarak bulunmuştur. Uygulamada da redüksiyon oranı yüzde 63,5 olarak verildiğinde iş parçası çekilirken kopmuş ve derin çekme işlemi uygun sonuç vermemiştir. Bu oran yüzde 60,6'ya düşürüldüğünde sorun çözülmüş ve operasyon uygun sonuç vermiştir. Buradan yola çıkarak redüksiyon oranının yüzde 60 olmasının uygun ve emniyetli bir değer olacağı sonucuna varılmıştır.
Katı film yağlayıcıların farklı ortam şartlarında tribolojik özelliklerinin incelenmesi
Birbirine temas eden iki yüzeyde sürtünmeyi azaltmak ve aşınma hasarlarını minimize etmek için yüzeyleri viskoz bir akışkan ile ayırmak ideal çözüm olarak düşünülür. Fakat bazı durumlarda yüzeylerin temasını engellemek mümkün değildir. Ayrıca mekaniksel sistemler ekstrem durumlar olarak tabir edilen yüksek sıcaklık, aşırı yük, vakum, düşük çalışma hızları vb. şartlar altında çalışmak zorunda kalabilir. Böylesi durumlarda tribolojik kayıpları en aza indirme yöntemlerinden biri de katı yağlayıcıları kullanmaktır. Katı yağlayıcılar sahip oldukları katmanlı kristal kafes yapısı sayesinde başarılı tribolojik sonuçlar ortaya çıkarmaktadırlar. Katı yağlayıcılar tek başlarına kullanılabildiği gibi sıvı yağlayıcılarada katkı olarak eklenebilirler. Bu çalışmada günümüzde katı yağlayıcı olarak yaygın kullanılan MoS2 ve grafit tozları AISI 1008 çeliğinden imal edilmiş 10mm çapında ve 20mm boyundaki numunelere sürme-sıvama metodu ile kaplanmıştır. Kaplanan numunler CAD kullanarak tasarlanan ve imal edilen pin-disk tipi tribometre cihazı sayesinde tribolojik özellikleri incelenmiştir. Cihazda kullan disk yüzey sertleştirme işlemi ile 55 HRC sertliğe sahip AISI 1040 çeliğidir. Deneyler kuru, yağlı ve yağ + MoS2 katkısı içeren üç farklı ortam altında yapılmıştır. Yağ olarak 80W dişli yağı kullanılmıştır. Sonuç olarak kaplamasız yüzey sürtünmesine göre MoS2 ve grafit kaplamanın sürtünme direncini %50-70 oranında kuru ortamda düşürdüğü tespit edilmiştir. Yağlı ortam içersinde ise MoS2`in grafite oranla daha iyi sürtünme katsayısı değerlerine sahip olduğu görülmüştür. Yağ içersine katkı olarak katılan MoS2 sinerji etkisinden dolayı grafit kaplamalarda daha iyi sonuç vermiştir. Ayrıca elde edilen sonuçlara göre aşınma için istatiksel analiz yapılmıştır. Bunun sonucunda %95 sistem güvenilirliği için MoS2 ve grafit numunelerin ömür değerleri bulunmuştur.
Tek ve çift-tesirli yapıştırma bağlantılarında gerilme analizi
Bu çalışmanın amacı, yapıştırma bağlantılarının sonlu elemanlar metoduyla ile mekanik davranışını incelemektir. Bu incelemede ele alınan yapıştırma bağlantıları, tek ve iki-katlı bağlantıları kapsamaktadır. Klasik elastisite teorisi üzerine temellendirilmiş basit üç-boyutlu modeller ele alınmıştır. Yapıştırma bağlantısı üzerindeki gerilmeler, üç-boyutlu sonlu elemanlar metodu ile elde edilmiştir. Yüksek gerilmelerin yapıştırma bağlantılarının uç kısımlarında oluştuğu görülmüştür. Bu gerilmeler, çeşitli yöntemlerle azaltılmaya çalışılmıştır. Tek ve iki-katlı yapıştırma bağlantılarında, boyutların ve malzeme özelliklerinin gerilme dağılımına etkisi araştırılmıştır. Bindirme bölgesindeki kayma gerilmeleri dağılımı incelenmiştir. Sıcaklık ve pürüzlülüğün bağlantı mukavemetine etkisi araştırılmıştır.
İç dişli çarklarda diş profil hasarlarının incelenmesi
Bu çalışmada iç dişli çarkların diş profillerinde oluşan aşınmanın değişimi deneysel ve teorik olarak incelenmiştir. Teorik çalışmalarda Archard tarafından bulunan ve dış dişli çarklarda kullanılan aşınma denklemi, iç dişli çarklara göre değiştirilmiştir. Denklemin çözümü için bir Matlab programı geliştirilmiştir. Geliştirilen program sayesinde iç dişli çarkların diş profillerinde oluşan aşınmanın değişimi teorik olarak belirlenmiştir. Deneysel olarak iç dişli çarkların diş profillerinde oluşan aşınmanın değişimini inceleyebilmek için çalışma prensibi ?FZG kapalı devre güç dolaşım sistemi? ile benzer olan bir pinyon-iç dişli çark yorulma ve aşınma test düzeneği imal edilerek aşınma deneyleri yapılmıştır. Deneylerde farklı burulma momenti ile yüklenen St50 malzemeden imal edilmiş pinyon ve iç dişli çarklar kullanılmıştır. Farklı yük tekrarlarında pinyon ve iç dişli çarkın diş profillerinde meydana gelen aşınma miktarları ve aşınmanın diş profili boyunca değişimi incelenmiştir. Ayrıca profil kaydırma miktarının ve kaplama malzemesinin iç dişli çarkların diş profillerinde oluşan aşınmaya etkileri deneysel ve teorik olarak incelenmiştir.
Direnç elemanlı hidrostatik eksenel kaymalı yatakların optimum tasarımı
Bu tez çalışmasında: dairesel ve halka yuvalı hidrostatik eksenel kaymalı yatakların kapileri ve orifis destekli kombinasyonları için optimizasyonu yapılmıştır.Dairesel ve halka yuvalı hidrostatik eksenel kaymalı yatak tiplerinin, kapileri tüp ve orifis gibi direnç elemanlarıyla kombinasyonu için; basınç, debi, sürtünme gücü, pompa gücü gibi optimizasyonda kullanılacak olan eşitlikleri direnç elemanı cinsine bağlı olarak elde edilmiştir. Optimizasyon çalışmalarında kolaylık sağlamak ve bu değerlerin yatak yarıçap oranlarına bağlı değişimini tespit etmek amaçlı debi, basınç, sürtünme gücü ve pompa gücü katsayıları; yatak yarıçap değerlerine bağlı olarak boyutsuz olarak ifade edilmiştir.Optimizasyon çalışmasında amaç güç ifadesini minimize etmektir. Bu amaçla sürtünme gücü ve pompa gücünü minimize edecek film kalınlığı; optimizasyonda kullanılmak üzere elde edilen eşitliklerin, seçilen yardımcı program ile çözülmesi sonucu elde edilmektedir. Optimum film kalınlığı: minimum güç ve yatak katsayısı, minimum güç ve sıcaklık, minimum sıcaklık ve yatak katsayısı için yapılan optimizasyon çalışmalarına bağlı olarak elde edilmiş ve bulunan film kalınlığı değeri kullanılarak debi, cep basıncı, sürtünme gücü, pompa gücü ve sıcaklık farkı değerleri tekrar hesaplanmıştır.
Helisel konik dişli çarklarda gerilmelerin sonlu eleman yöntemiyle incelenmesi
Bu çalışmada değişik tipteki konik dişli çarkların dişlerinde oluşan gerilmelerin değişimi, geometriye ve çalışma şartlarına bağlı olarak incelenmiştir. Bunun için dişlilerin helis açıları, profil kaydırma oranları, devir sayıları ve mil eksenlerinin kesişme açıları değiştirilerek farklı geometriler ve çalışma şartları elde edilmiştir. Geometrik karmaşıklıkları nedeniyle konik dişli çark sistemlerinin deney düzeneklerini hassas bir şekilde oluşturmak yüksek maliyetli olup kapsamlı bir araştırma yapmak için uygun olmayan bir yöntemdir. Oysa hesaplamalar doğru yapıldığında ve uygun bir analiz prosedürü tanımlandığında bilgisayar ortamında çok değişik modeller oluşturularak kapsamlı ve karşılaştırmalı analizler gerçekleştirilebilir. Dişlerde ortaya çıkan zorlanmaların geometri ve çalışma şartlarına bağlı olarak değişiminin incelenmesinde dört aşamadan oluşan bir yöntem kullanılmıştır. İlk aşamada, giriş parametrelerine bağlı olarak dişli çark sistemleri hesaplanmış ve bu hesaplara göre ortaya çıkan geometri parametreleri belirlenmiştir. İkinci aşamada, çıkış parametreleri kullanılarak bilgisayar ortamında dişli çark sistemi modellenmiştir. Sonraki aşamada, oluşturulan katı modeller ile üç boyutlu dinamik temas analizleri gerçekleştirilmiştir. Son aşamada ise analiz sonuçları karşılaştırılarak değerlendirilmiştir. Eğri uydurma yöntemi kullanılarak, her bir parametre için sonlu eleman analizi gerçekleştirilen noktalar ve bu noktalardaki gerilme değerleriyle çözüm aralığı içinde gerilme değerlerini hesaplayan bağıntılar elde edilmiştir. Bu bağıntılar için klasik tek değişkenli optimizasyon tekniği ile çözüm aralığındaki yerel ve bölgesel ekstremum noktaları belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre helis açısı, profil kaydırma oranı, devir sayısı ve mil eksenlerinin kesişme açısı temasta olan dişlerde meydana gelen maksimum gerilmeleri önemli derecede etkilemektedir.
Eksenel yük altındaki ortasında delik bulunan kompozit levhada değişik sıcaklıklarda oluşan gerilmelerin deneysel ve sonlu elemanlar analizi ile incelenmesi
Çalışmada düzlemsel yüklenmiş üzerinde dairesel delik bulunan AS4 karbon fiber takviyeli kompozit malzemenin elasto-plastik analizi oda sıcaklığında ve oda sıcaklığından yüksek sıcaklıklarda deneysel ve sonlu elemanlar metodu ile gerçekleştirilmiştir. Malzeme ortotropik ve açılı simetrik olarak kabul edilmiştir. Elasto-plastik analizde Tsai-Hill akma kriteri kullanılmıştır. Her iki yöntemle elde edilen veriler karşılaştırılmıştır. Kompozit malzemenin dayanımının sıcaklıkla değiştiği ve ANSYS sonlu elemanlar yöntemi ile deney sonuçlarının birbiri ile uyumlu olduğu görülmüştür. Kompozit malzemenin mukavemetinin sıcaklıkla değiştiği ve maksimum gerilmelerin numunenin delik kenarlarında oluştuğu gözlemlenmiştir.
Pim ile birleştirilmiş tabakalı kompozit plakalarda eksenel yük altında gerilme ve yer değiştirme analizi
Bu araştırmanın amacı, üzerinde farklı sayıda pim deliği (1 delik, 2 delik, 4 delik) bulunan, farklı geometrilere sahip karbon elyaf - epoksi malzemeden oluşan ortotropik kompozit plakalarda, sabit çeki yükü altında oluşan deformasyon ve delik etrafında oluşan gerilme ile uzama miktarlarını incelemektir. Kuvvet uygulanan plakalar, [02/45/02/-45/902]s dizilimine, 2,5 mm kalınlığa ve hacimce yaklaşık % 65 fiber yüzdesine sahiptirler. Bütün plakalara sabit 11 kN çeki yükü uygulanmıştır. Üç farklı şekil için parametreler belirlenmiştir. Bunlardan ilki, üzerinde tek pim deliği bulunan kompozit plakadır. Bu bölümde incelenen farklı geometri sayısı 12 olup, 2 farklı delik mesafe parametresinden (Plakanın uç kısmının deliğin çapına oranı E/D: 3,4,5; parçanın eninin deliğin çapına oranı W/D: 2,3,4,5) oluşur. İkinci şekil, üzerinde iki pim deliği bulunan kompozit plakadır. Bu bölümde incelenen farklı geometri sayısı 36 olup, 3 farklı delik mesafe parametresinden (Plakanın uç kısmının deliğin çapına oranı E/D: 3,4,5; plakanın üst kısmı ile deliğin merkezi arasındaki uzaklığın, deliğin çapına oranı K/D: 2,3,4; iki delik arasının, delik çapına oranı M/D: 2,3,4,5) oluşur. Üçüncü şekil, üzerinde dört pim deliği bulunan kompozit plakaya aittir. Bu bölümde incelenen farklı geometri sayısı 27 olup, 3 farklı delik mesafe parametresinden (Kenar mesafesinin delik/pim çapına oranı E/D:2,3,4; boylamasına delik mesafesinin delik/pim çapına oranı F/D:2,4,6; enlemesine delik mesafesinin delik/pim çapına oranı G/D:2,4,6) oluşur. ANSYS 10.0 sonlu elemanlar programı kullanılarak, ortotropik kompozit malzemeye uygulanan 3 farklı geometri serisi için elde edilen pim deliği etrafındaki maksimum gerilme değeri, pim deliği etrafındaki maksimum uzama değeri ve parça boyunda meydana gelen maksimum uzama değerleri, aynı şartlar altında izotropik alüminyum malzemeye uygulanmış ve sonuçlar karşılaştırılmıştır. Anahtar Kelimeler: Karbon lifler, kompozit malzemeler, gerilme analizi, yer değiştirme analizi, sonlu elemanlar
Lazerle delmede işleme parametrelerinin delik kalitesine olan etkisinin deneysel araştırılması
Lazer endüstride kesme, delme, kaynak vb. islerde kullanılmaktadır. Günümüzde endüstriyel anlamda en çok CO2 ve Nd:YAG lazerleri kullanılmaktadır. Lazer tezgahları hızlı, takıma ihtiyaç duymaksızın, malzeme ile temas olmadan çapaksız isleyebilen, bunun yanında ortamda yüksek ısı olustugundan malzemede istenmeyen çarpılmalar ve yanmalar, yüksek kurulum maliyetleri gibi de dezavantajları bulunan makinelerdir. Bu çalısmada, delme islemleri CO2 lazer tezgahında gerçeklestirilmistir. sleme parametreleri olarak; 1.2-4 mm is parçası kalınlıgı, 2500-4000 W lazer gücü, (-4)-(-2) inç odaklama mesafesi, 8-14 bar yardımcı gaz basıncı, 500-1200 Hz lazer frekansı seçilmistir. Delme isleminden sonra optik mikroskopta elde edilen görüntülerden çap ölçümü, ısı tesiri altındaki bölge ve yeniden katılasan bölge büyüklügü ölçümü yapılarak isleme parametrelerinin delik kalitesi üzerindeki etkisi incelenmistir. 1,2 mm için alt ve üst yüzeylerde daireye en yakın olarak 2500 W, 0 inç, 10 bar, 500 Hz deliginde çap degeri 0,98 mm olarak elde edilmistir. 2 mm için alt ve üst yüzeylerde daireye en yakın olarak 2500 W, -4 inç, 8 bar 800 Hz deliginde çap degeri 0,66 mm olarak elde edilmistir. 2,5 mm için alt ve üst yüzeylerde daireye en yakın olarak 3000 W, -4 inç, 8 bar, v 1200 Hz deliginde çap degeri 0,58 mm olarak elde edilmistir. 4 mm için alt ve üst yüzeylerde daireye en yakın olarak 3000 W, -4 inç, 12 bar, 1000 Hz deliginde çap degeri 0,86 mm olarak elde edilmistir. 1,2 mm için 2500 W -2 inç, 8 bar, 1200 Hz'in 1 numaralı deliginde minimum 0,03 mm yeniden katılasmıs bölge ve 0,18 mm ısı tesiri altındaki bölge meydana gelmistir. 2500 W -2 inç, 8 bar, 1200 Hz deligini olusturan parametreler 2 mm kalınlık için delik giris açısı ve koniklik degerleri açısından en düzgün deligi olusturan parametrelerdir.
Toz enjeksiyon kalıplanmış aluminanın mekanik özellikleri
Bu çalısmada, toz enjeksiyon kalıplama için agırlıkça %65 polietilen glikol, %30 polietilen ve %5 stearik asit içeren baglayıcı karısımı ile degisik oranlarda alumina içeren besleme stokları hazırlanarak reoloji denemeleri yapılmıstır. Reoloji denemeleri sonunda kullanılan alumina için kritik yükleme oranı bulunmustur. Hacimce %55 oranında alumina içeren besleme stogu olusturularak enjeksiyon kalıplama makinasında çekme ve egme numuneleri üretilmistir. Çekme ve egme numunelerinde baglayıcı giderme islemi yapılmıstır. Daha sonra çesitli ısıtma rejimlerinde sinterleme yapılmıs ve en iyi mekanik özellikler 1800ºC'ye kadar çıkılan ısıtma rejiminde elde edilmistir. Bu ısıtma rejiminde egme numunelerinde maksimum %79 teorik yogunluk, %13,74 büzülme oranı, 133 MPa egme mukavemeti degerleri elde edilmistir. Çekme numunelerinde ise aynı ısıtma rejiminde maksimum %85 teorik yogunluk, %14,17 büzülme oranı ve 64,17 MPa çekme mukavemeti elde edilmistir. Kırılan yüzeyler taramalı elektron mikroskobu ile incelendikten sonra uygun yüzeyler olusturularak mikro yapı incelemeleri yapılmıstır.
Pirinç ve bronz malzemelerin yüksek sıcaklıkta deformasyonu
Bu çalışmada, bakır alaşımlarından, pirinç ve bronz malzemeler, 400 °C ve 600 °C sıcaklıklarda sabit deformasyon hızlarında bası deneyi ile deformasyona tabi tutulmuşlardır. Deformasyon hızlarına ve sabit deney sıcaklıklarına bağımlı olarak, belirlenen sabit deformasyon yüzdelerinde malzemelerin akma ve maksimum çekme mukavemetlerinin tespit edilmesi, plastik deformasyon için uygun dizayn karakteristiklerinin elde edilmesi, ılık ve yüksek deformasyon sıcaklıklarında sabit deformasyon hızlarına bağımlı olarak mikro yapı değişimlerinin incelenmesi, deformasyon hızının ve sıcaklıkların mikro yapı değişimlerine ve gerilmelere olan etkisi araştırılmıştır. Söz konusu malzemelerin deformasyon-gerilme ilişkilerini sağlayan parametreler elde edilerek, bünye denklemi oluşturulması ve tasarım çalışmalarında yararlanılmak üzere kullanıcıların istifadesine sunulmuştur. Bilim Kodu :947 Anahtar Kelimeler.Prinç, Bronz, Yüksek Sıcaklıkta Deformasyon, Bası Deneyi Sayfa Adedi : 103 Tez Yöneticisi : Prof.Dr. Bedri TUÇ
Üzerinde oval delikler bulunan sac levhaların V bükme işlemindeki geri yaylanma davranışının incelenmesi
Bükülerek şekillendirilen sac metal ürünler başta uçak ve otomotiv sektörü olmak üzere beyaz eşya, savunma sanayi, hassas cihaz, medikal cihazlar, uzay ve havacılık ve benzeri sektörlerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Sac malzemelerin bükme işlemi sonucu karşılaşılan en önemli problemlerden biri de geri yaylanmadır. Sac parçaların bükme sonrasında istenilen açı dışında farklı bir açıya sahip olması (geri yaylanma) endüstride zaman ve maddi kayba yol açmaktadır. Bu nedenle geri yaylanmayı minimize etmek için bazı yöntemler kullanılmaktadır. Geri yaylanmanın ortadan kaldırılabilmesi için bükme prosesi sonrasında meydana gelen geri yaylanmanın tahmin edilmesi gerekmektedir. Geri yaylanmanın doğru bir şekilde tahmin edilmesinin ardından geri yaylanmayı giderici yöntemler uygulanmaktadır. Bunlar fazladan bükme, ters bükme gibi yöntemlerdir. Bu çalışmada ise farklı kalınlıklardaki delikli ve deliksiz saclarda deliklerin geri esnemeye olan etkileri incelenmiştir. Deney malzemesi olarak DKP sac kullanılmıştır. Parçalar lazer kesim ile 60mmx80mm boyutunda kesilmiştir. Parçaların boyutlarının küçük seçilmesinin nedeni ise geri yaylanma olayını daha net bir şekilde görebilmektir. Numunelerdeki delik oranları, deliğin boyunun numunenin boyuna oranı şeklinde belirlenmiştir. Bu bağlamda delik oranları %30, %40 ve %50 olarak belirlenip lazer kesim ile delinmiştir. Parçaların kalınlıkları ise 1mm,1,5mm ve 2mm olarak belirlenmiştir. V bükme işlemi sırasında sıcaklık, zımba radyüsü, kuvvet gibi parametreler sabit olup kalınlık ve delik oranları değişken parametre olarak seçilmiştir. Bu çalışmada her bir numune için 5 adet deney yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar üzerinden delikli malzemelerin geri yaylanmasıyla deliksiz malzemelerin geri yaylanması kıyaslanmış ve malzemede açılan deliklerin geri yaylanmaya olan etkisi incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar ile Simufact programından elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır.