Theses supervised by Prof. Dr. Erhan Altan
14 theses · Yıldız Technical University
Yüksek talaş kaldırma performansı sağlayan dönen yuvarlak uçlu tornalama takımının geliştirilmesi
Talaşlı imalat işlemlerinde, özellikle sertleştirilmiş çeliklerin tornalanmasında ve titanyum ve nikel bazlı alaşımların işlenmesinde takım, işlenen parça ve meydana gelen talaşın birbirleri ile etkileşimlerinden dolayı oluşan mekanik enerji ısı enerjisine dönüşmektedir. Bunun sonucu olarak da takımda sıcaklık artar ve takım aşınması oluşur. Takımda oluşan aşınma hem takımın ömrüne hem de işlenmiş parça yüzeyinin kalitesine olumsuz etki etmektedir. Kesici takımdaki bu sıcaklık artışını azaltabilmek için birçok yöntem kullanılmıştır. Talaşlı imalatta kullanılan kesme sıvılarının kullanımının bir sebebi de takımda meydana gelen bu sıcaklık artışını azaltmaktır. Kesme sıvıları bazı durumlarda takım-talaş ara yüzeyine nüfus edememektedir. Ayrıca kesme sıvılarının kullanımı, çevreye ve insan sağlığına verdiği zararlardan dolayı da azalmaktadır. Bir diğer çözüm yöntemi olarak, talaş kaldırma işlemi sırasında talaş ile takımın temas bölgesindeki kesici ağzın sürekli olarak değişmi ile takım kesici kenarının doğal olarak soğuması düşünülmüştür. Bu sayede sürekli kesme için takım-talaş temas bölgesi sürekli değişen kendi ekseni etrafında dönen takma uçlu plaketler veya dairesel profilli dönen yuvarlak uçlu takımlar kullanılmaya başlanmıştır. Bu takımlar sayesinde takım aşınmalarının azaldığı ve takım ömrünün arttığı gözlemlenmiştir. Dönen yuvarlak uçlu kesici takımlar birçok fayda sağlamaktadır. Bu takımlar sayesinde takım ömründe artış meydana gelmekte, düşük kesme sıcaklıkları elde edilmektedir. Bu takımlar kullanılarak talaşlı işlenmesi zor olan malzemelerin işlenebilmeleri de kolaylaşmıştır. İşleme sırasında yüksek talaş kaldırma oranları elde edilebilmektedir. Dönen yuvarlak uçlu takımda kesme prosesinin daha iyi anlaşılması, takım geometrisi ve kesme parametrelerinin seçilmesinde fayda sağlayacak ve imalat endüstrisindeki verimlilik gelişmelerine katkı sağlayacaktır. Bu çalışmada öncelikle talaşlı imalat ve kesici takım hakkında kısaca bilgi verilmiş, akabinde dönen yuvarlak uçlu kesici takımların genel prensipleri, sağladığı faydalar, mekaniği, uygulama alanları hakkında bilgiler verilmiş ve bu çalışmanın da konusu olan kendinden dönen yuvarlak uçlu takımlarla yapılan önceki çalışmalar incelenmiştir. Öncelikle kendinden dönen yuvarlak uçlu takım tasarlanmıştır. Tasarlanan takımın Ansys sonlu elemanlar programı ile gerilme ve deformasyon analizi yapılarak, takımın performansı incelenmiştir. Yapılan analizler sonucunda takım mukavemetinin öngörülen talaş kaldırma şartları için yeterli olduğu gözlemlenmiştir. Yüksek performans sağlayan takım tasarımı uygun görüldükten sonra, kesici takım Takımsaş firmasında imal ettirilmiştir. CNC torna tezgahında, kesme hızı, ilerleme, kesme derinliği ve eğim açısı parametreleri kullanılarak üç farklı iş parçası için kesme kuvvetleri ve yüzey pürüzlülük değerleri ölçülmüştür. Kesme parametreleri Taguchi L9 ortogonal deney tasarımına göre belirlenmiş, Taguchi yöntemiyle kesme kuvveti ve yüzey pürüzlülüğü için hangi parametrelerin etkin olduğu bulunmuştur. Talaş hacmi ile kesme kuvveti arasındaki ilişki incelenmiştir. Talaş hacmi ile kesme kuvvetinin benzer karakter gösterdiği gözlemlenmiştir. Üç farklı iş parçası için talaşın kırılması incelenmiştir. Talaş kırılması dönen yuvarlak uçlu takım ile, kabul edilebilir talaşlar şeklinde kırıldığı gözlemlenmiştir. Sonuç olarak çeşitli malzemelerin işlenmesinde, geliştirilen kendinden dönen yuvarlak uçlu takımın literatürde görülen benzer takımlara göre daha yüksek performans gösterip, daha fazla kesme derinlikleri uygulanarak talaş kaldırma işlemleri için de uygun olduğu görülmüştür.
Bir masa üstü torna tezgahının sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak tasarlanması
Bu çalışmanın amacı bir masa üstü torna tezgahının belirlenen tezgah parametrelerine uygunolarak tasarlanmasıdır.Tezgah için belirlenen temel kıstaslar; en büyük parça boyu 550 mm, en büyük parça çapı 90mm ve iş parçası malzemesi olarak ST 70 seçildi.Yukarıda belirtilen temel kıstaslar ışığında tezgah için kesme kuvveti hesaplanmıştır. Bulunankesme kuvveti değeriyle tezgah üzerinde kullanılan tüm hareket mekanizmaları tasarlandı vestandart parçaların seçimi yapıldı.Araba için ilerleme oranları norton dişli grubuyla sağlandı. Normal talaş kaldırmaişlemlerinde de talaş mili üzerinden otomatik ilerleme imkanı olacaktır.Tezgahın boyutlandırma hesapları tamamlandıktan sonra gövde ve fener mili için ayrıca sonluelemanlar yöntemiyle gerilme analizi yapıldı ve tasarım kontrol edilerek iyileştirildi.Anahtar kelimeler: torna tezgahı, masa tipi torna tezgahı, tezgah tasarımı, sonlu elemanlaryöntemi.JÜR :1. Prof Dr. Erhan ALTAN (Danışman) Kabul Tarihi: 11.05.20062. Doç. Dr. Ferhat D KMEN Sayfa Sayısı: 1063. Prof. Dr. Mesut ÖZGÜRLER
Tomografik görüntü verileirnden 3 boyutlu CAD modelinin oluşturulması
Tomografi; literatürde "dilimlenmiş bir kesitin görüntüsü" manasına gelir. Özellikle medikalsahada doktorlar insan vücudunu ona zarar vermeden izleme imkanı bulmuşlar ve anormaloluşumların yerinin yüksek doğrulukta tespit edilmesinde kullana gelmişlerdir. Endüstride ise;mühendisler ve araştırmacılar için bu görüntüleme teknikleri, Tahribatsız MuayeneDeneylerinde (NDT) , malzemenin iç yapı tetkiki, boyutsal ölçümler, yoğunluk hesabı vekarmaşık parçaların mekanik montaj detaylarının analizinde, başvurulan yöntemler arasındaönemli bir yere sahiptir.Sayısal formda kısmen ya da tamamen verisi olmayan, bununla birlikte elimizde fizikselolarak mevcut bulunan bir nesneden CAD model oluşturabilme yeteneğine imalatmühendisliğinde "Tersine Mühendislik" denilmektedir.Bu çalışmada; Bilgisayarlı Tomografi (CT) cihazında taranarak, karmaşık iç ve dış yapıyasahip parçaların, 3-boyutlu (3D) modelinin ortaya çıkarılması böylece konvansiyonel ölçmecihazlarıyla yapılamayan boyutsal ölçüm ve katı modellemelerin ne kadar yüksek birdoğrulukla elde edilebileceği konusu araştırılmıştır. Bu amaca ulaşabilmek için; radyoloji,sayısal görüntü işleme, Bilgisayar Destekli Tasarım (CAD) ve tersine mühendislik teknikleribir araya getirilmiştir.Uygulama için; 3-boyutlu numunenin yüzey datalarını ortaya çıkarabilmek amacıyla; önceparça tomografide taranarak, kesit görüntüleri elde edilmiştir. Bu raster görüntüler üzerinde,MATLAB mühendislik yazılımı yardımıyla çeşitli görüntü analizi yöntemleri uygulanmış vePascal dilinde yazılan bir program aracılığıyla da 2-boyutlu (2D) konturların vektörgeometrisi çıkarılmıştır. Daha sonra bu veriler MASTERCAM tasarım yazılımınagönderilerek nesnenin birebir modelinin elde edilmesine çalışılmıştır. Sonuçta bu yöntemle ilealınan veriler, hem MIMICS tersine mühendislik yazılımında analiz edilerek ve hem deCOORD3 koordinat-ölçme tezgahında yapılan taramalarla karşılaştırılarak, bahsi geçen metodile CT yardımıyla modelleme yapmanın avantajlı ve dezavantajlı yönleri irdelenmiştir.Anahtar kelimeler: Tersine Mühendislik (RE), Bilgisayarlı Tomografi (CT), SayısalGörüntü şleme (DIP), Bilgisayar Destekli Tasarım (CAD)JÜR :1. Prof. Dr. Erhan ALTAN (Danışman) Kabul Tarihi:16.02.20062. Doç. Dr. Ferhat D KMEN Sayfa Sayısı :1403. Yrd. Doç. Dr. Semih ÖNÜT
Takım yolu oluşturma algoritmaları
Takım yolu oluşturma algoritmaları CAM uygulamalarında oldukça önemli bir yere sahipolup günümüzde maliyet ve verimliliği direk olarak etkileyen bir faktör olduğundan dolayıher geçen gün bu konuya verilen önem artmaktadır.Bu çalışmada öncelikle CNC ve CAM sistemleri üzerine değinilmiş daha sonra isegünümüzde en çok kullanılan takım yolu algoritmaları anlatılmıştır. Konu ile ilgili daha önceyapılmış olan önemli araştırmalara çalışma içinde yer verilmiş olup çalışmanın asıl amacıkaba frezelemede cep boşaltma için takım yolu yöntemlerini karşılaştırarak farklı bir işlemeyöntemini incelemektir. Çalışmada özellikle farklı çaplı takımların işleme süresi üzerine olanetkilerine bakılmıştır.Yapılmış olan ilk çalışmada Hilbert ve Peano alan doldurma eğrileri ile tek yönlüizoparametri ve ofsetleme yöntemlerini içeren dört farklı takım yolu oluşturma yöntemikarşılaştırılmış olup ofsetleme yöntemi burada olumlu sonuç vermiştir. İkinci çalışmada iseofsetleme yöntemi üzerinde farklı çaplı takımlar kullanılmıştır. Bu uygulamalar ile önerilenyöntemin takım yolu algoritmalarında etkili olarak kullanılabileceğine karar verilmiştir.Anahtar Kelimeler: Takım Yolu Oluşturma Algoritmaları, Bilgisayar Destekli İmalat (CAM)JÜRİ:1. Prof.Dr. Erhan ALTAN Kabul Tarihi: 30.10.20062. Prof.Dr. Mesut ÖZGÜRLER Sayfa Sayısı: 1233. Doç.Dr. Ferhat DİKMEN
Görüntü işleme ile iki boyutlu cisimlerden grafik modeller için veri eldesi
Günümüzde teknolojinin ilerlemesiyle gelişen bilgisayar donanımları ve yazılımları sayesindegörüntü işleme ile yapılan çalışmalar ve bu konuya olan ilgi artmıştır. Bununla birlikte günlükhayatta görüntü işleme tekniklerinden nasıl yararlanacağı araştırılmaya başlanmıştır. Görüntüişleme teknolojisi tıp, güvenlik, üretim, bilim, alanlarında yenilikler ve kolaylıklarsağlamaktadır.Görüntü işleme bir görüntünün dijital formata dönüştürülmesi ve bilgisayarda işlenmesikonularını içerir. Bu çalışmada öncelikle görüntü işleme yöntemlerine değinilmiş daha sonrauygulama alanlarından bahsedilmiştir. Konu ile ilgili yapılmış olan önemli araştırmalaraçalışma içinde yer verilmiş olup çalışmanın asıl amacı görüntü işleme ile iki boyutlucisimlerden grafik modeller için veri elde etmektir.Bu çalışmada yapılan uygulamalardan iki tanesinde iki boyutlu numunenin yüzey verilerinielde etmek için dijital fotoğraf makinasıyla görüntü alınmıştır. Diğer uygulamalarda dijitalgörüntü ve tarayıcıdan elde edilen görüntü kullanılmıştır. Bu raster görüntülerin MATLAByazılımında hazırlanan bir program yardımıyla sınır çizgileri bulunmuş; sınır piksellerininkartezyen koordinat sistemindeki (x,y) koordinatları elde edilmiştir. Daha sonra burada eldeedilen veriler MASTERCAM tasarım yazılımına gönderilerek nesnenin aynı modelinin eldeedilmesi çalışılmaktadır. Raster görüntüler ArtCAM Insignia Demo programına aktarılıpvektörizasyon uygulaması yapılmıştır. Bu yöntemle elde edilen model ile gerçek parçanınboyut bilgileri karşılaştırılmış, yöntemin avantajlı ve dezavantajlı yönleri irdelenmiştir.Sonuç olarak bu yöntem iki boyutlu parçaların tanımlanmasında, sınırların çıkarılmasında veboyut ölçümünde kullanılır.Anahtar Kelimeler: Sayısal Görüntü İşleme (DIP), Bilgisayar Destekli Tasarım (CAD)JÜRİ:1.Prof. Dr. Erhan ALTAN (Danışman) Kabul tarihi: 03.10.20062.Prof. Dr. Mesut ÖZGÜRLER Sayfa Sayısı: 1373.Doç. Dr. Ferhat DİKMEN
Nano ölçekte talaş kaldırmanın simülasyonu
Nanoteknoloji, çok genel tanımıyla, istisnai sekilde küçük ( yaklasık atom boyutlarında ) yapıların ticari bir amaca hizmet edebilecek sekilde düzenlenmesidir. Baska sekilde tanımlamak gerekirse: Maddeler üzerinden 100 nanometre ölçeginden küçük boyutlarda gerçeklestirilen isleme, ölçüm, modelleme ve düzenleme gibi çalısmalar nanoteknoloji çalısmaları olarak nitelenir. Nanoteknolojinin önemi, atomlar ve moleküller seviyesinde çalısarak, gelismis ve/veya tamamen yeni fiziksel, kimyasal, biyolojik özelliklere sahip yapılar elde edilmesine imkan saglamasından kaynaklanmaktadır. Teknik açıdan açıklamak gerekirse, malzeme özellikleri ve cihazların çalısma prensipleri, genel olarak 100 nm'den büyük boyutları temel alarak yapılan varsayımların sonucunda ortaya çıkarılmıs geleneksel modelleme ve teorilere dayanmaktadır. Kritik uzunluklar 100 nm'nin altına indiginde ise geleneksel teori ve modeller ortaya çıkan özellikleri açıklamakta çogu zaman yetersiz kalmaktadır. Nano boyutlara gelindiginde kuantum gibi farklı fizik kuralları islemeye baslıyor, geleneksel malzeme özellikleri degisiyor, yüzey davranısı bütün malzemeyi daha baskın bir sekilde etkiler hale geliyor. Kısaca yepyeni bir dünya meydana geliyor. Bu sayede nano boyutlardaki malzemelerin özellikleri kontrol edilerek, farklı özellikler ihtiva eden yepyeni malzemeler dizayn edilebilme olasılıgı ortaya çıkıyor. Yüksek teknolojinin ihtiyaçlarını karsılamak için mikro ve nano ölçekte talaslı imalat yapmak zorunlu hale gelmistir. Günümüzde, tezgahların pozisyonlama hassasiyetlerinin gelisimi sonucu, sabit diskler, teleskop ve lazer aynaları ile mercekleri, mikro-elektromekanik parçalar gibi yüksek hassasiyet isteyen ürünlerin tek kesen agızlı elmas taslama tasları kullanılarak nano ölçekte imalatının gerçeklestirilmesi mümkündür. Bu çalısmada; nanoteknoloji ve nano ölçekte talas kaldırma konu edilmektedir. Nanoteknolojinin günümüzdeki yeri ve önemi hakkında kısa bir bilgi verilip, nano ölçekte talas kaldırma teknigi ve nano ölçekte talas kaldırma mekanizmaları ile parametrelerini incelemek için kullanılan simülasyon yöntemlerine deginildikten sonra, bu simülasyon yöntemleri ile yapılmıs olan arastırmalar literatür bazlı verilmektedir. Anahtar Kelimeler: Nanoteknoloji, Nano Ölçekte Talas Kaldırma, Monte Carlo, Moleküler Dinamik
Mikro ve nano hızlı prototipleme
Günümüzde hızlı prototip teknolojisi, bir parçanın tasarım asamasından üretim asamasına geçisteki en önemli basamaklardan biri konumuna gelmistir. Bu tasarlanan parçanın en az maliyetle ve en az hatayla üretilmesini saglar. Teknolojinin sınırları genisledikçe, üretilen parçaların boyutlarında da küçülmeler olmustur. Günümüz teknolojisindeki gelismler; bu küçülmeleri mikro ve nano boyutlara ulastırmıstır. Bu teknoloji hayatımızda iletisim, elektronik saglık v.b birçok alanda karsımıza çıkmaktadır ve gün geçtikçe artan gelismeler sayesinde daha da sık karsılasmaya devam edecegiz. Bu tez çalısmasında mikro ve nanoteknoloji hakkında genel bilgi verdikten sonra, hızlı prototip sisteminin üç boyutlu tasarımdan üretim islemine olan süreç anlatılmıstır. Daha sonra yaygın olarak kullanılan hızlı prototipleme sistemleri, bu sistemlerin özellikleri, üretim asamaları, birbirilerine olan üstünlükleri incelenmistir. Mikro hızlı prototipleme teknolojisi ile ilgili yöntemler incelendikten sonra, bu yöntemlerden biri olan elektro biriktirme sistemi ile ilgili uygulama çalısması yapılmıstır. Bu çalısmada mikro boyutta bakır malzeme biriktirilmis ve bu biriktirme sürecini etkilyen parametreler deneysel ortamda incelenmistir. Bu teknolojinin gelecekteki yeri ve önemi belritilmistir. Günümüzde yeni sayılan nano hızlı prototipleme teknolojisi ile ilgli yöntemler incelenmistir ve bu teknolojinin Avrupda'ki durumu belirtilmistir. Bu teknoloji henüz gelisim asamasında olup, gelecek bu teknolojinin temelleri üzerine atılacaktır. Anahtar kelimeler: Hızlı Prototipleme, Mikro Hızlı Prototipleme, Nano Hızlı Prototipleme, Elektro Biriktirme
Stereolitografi yöntemiyle imal edilen prototiplerde işlem parametrelerinin artık gerilmelere etkisinin incelenmesi
Geçmis yıllarda, üretim teknolojilerinin çıkıs noktası olan tasarım sürecinde özellikle yeni bir ürünün devreye alınması sırasında büyük sorunlar ile karsılasılmaktaydı. Özellikle tasarım bittikten sonra, bu tasarımın ilk çıktılarını somut olarak ele almak ve mevcut hataları görerek gerekli düzeltmeleri yapmak neredeyse imkânsız veya çok yüksek maliyetlere sahip bir asamaydı. Fakat son yıllarda ortaya çıkan ?Hızlı Prototipleme Teknolojileri?; gerek ürünün devreye alınma sürecini azaltması, gerekse bu süreçteki hataları en aza indirmesi sayesinde üretim teknolojilerinde maliyet düsürücü bir unsur olarak karsımıza çıkmaktadır. Diger bir yandan malzemelerde meydana gelen ve fiziksel-mekanik özelikleri etkileyen ?artık gerilmeler? mühendisligin temel konularından biri halini almıstır. Çünkü günümüz ekonomik kosullarında bir ürünün pazarda tutunabilmesi için yüksek kalite, düsük maliyet ve uzun ömür kriterleri karsımıza çıkmaktadır. Deneysel çalısmalar yardımıyla, ?Hızlı Prototipleme Teknolojilerinin? en sık kullanılan yöntemi olan stereolitografi yöntemiyle imal edilen prototiplerde; imalat esnasında kullanılan bazı proses parametreleriyle artık gerilmeler arasındaki iliskiler incelenmistir. Deney numuneleri epoksi bazlı reçineden 0,1 mm ve 0,15 mm katman kalınlıklarında üretilmistir. Ayrıca bu numunelerin destek yapıları üçgen ve kare olarak degistirilerek farklı prototipler elde edilmistir. Deneyler sonucunda bulunan sonuçlarda prototip imalatı sırasında katman kalınlıgının artması basma gerilmelerini düsürdügü fakat gerilmenin çekme yönüne dönmesiyle gerilmelerin katman kalınlıgı ve destek yapılarıyla beraber olarak degistigi gözlemlenmistir. Üçgen destek yapı kullanıldıgında katman kalınlıgının artması çekme gerilmelerini arttırmakta, buna ragmen kare destek yapı kullanıldıgında katman kalınlıgının artması çekme gerilmelerini azaltmaktadır. Basma gerilmesine maruz kalan yapılarda dayanımın yüksek olması isteniyorsa üçgen destek yapıları kullanılmalıdır. Buna karsın çekme gerilmesine maruz kalan yapılarda ise yüksek dayanım elde etmek için kare destek yapıları kullanılmalıdır. Anahtar Kelimeler: Hızlı Prototipleme, Stereolitografi, Artık Gerilme, Katman Kaldırma Metodu
Metallerin kesici ağzı yuvarlatılmış takımlarla talaş kaldırılmasının incelenmesi
Deforme olmamış talaş kalınlığı ile kesici ağız yarıçapının aynı büyüklük düzeyinde olduğu hassas talaş kaldırma operasyonları ve mikro ölçekli talaş kaldırma gibi talaş kaldırma yöntemlerinin modern talaş kaldırma işlemlerinde kullanımı, giderek artmaktadır. Bu da kesici ağız yarıçapının kesici takım geometrisinin önemli bir parçası haline geldiği ve işlem üzerindeki etkilerinin daha detaylı olarak incelenmesi gerektiği anlamına gelmektedir.Bu tezde metallerin kesici ağzı yuvarlatılmış takımlarla yapılan talaş kaldırma işlemlerinde, kesici ağız yarıçapının talaş kaldırma işlemi üzerindeki etkilerini inceleyen teorik bir çalışma gerçekleştirilmiştir. Öncelikle kapsamlı bir literatür taraması yapılmış, daha sonra ise çeşitli araştırmacıların bu konuda yaptığı çalışmalara dayanarak kesici ağız yarıçapının talaş kaldırma kuvvetleri, işlenmiş yüzey pürüzlülüğü, kesici takım aşınması ve kesici takım ağzı etrafındaki sıcaklık üzerindeki etkileri incelenmiştir.Son kısımda ise literatürde yer alan ve yuvarlatılmış kesici ağızlar ile yapılan talaş kaldırma için önerilmiş olan bir talaş kaldırma modeli (Manjunathaiah, 1998) irdelenmiştir. Literatürden elde edilen deneysel talaş kaldırma verileri (Schimmel, 1999) bu modelde kullanılarak, talaş kaldırma kuvvetleri hesaplanmış ve bu değerler deneysel kuvvet değerleri ile karşılaştırılmıştır. Modelin küçük deforme olmamış talaş kalınlığı değerleri için başarılı olduğu, ancak deforme olmamış talaş kalınlığı arttıkça hatalı sonuçlar vermeye başladığı görülmüştür.
Metal kesmede lama testere dişlerinin kesen ağızlarında oluşan küçük kopmaların incelenmesi
Çeliğin yüksek hız çeliği testereler ile lama testerelenmesinde dişlerin kesen ağızlarındaoluşan küçük kopmalar genellikle temel aşınma mekanizması olarak kabul edilirler. Bu olayıincelemek amacıyla lama testere tezgahında yüksek hız çeliği testereler ve çelik iş parçasıkullanılarak kesme testleri yapıldı. Küçük kopmaların oluşumu, türleri ve testere üzerindekidağılımları mikroskop kullanılarak incelendi. lerlemenin, sürenin (strok sayısı) ve testeregiriş ve çıkışının diş kesici kenarında oluşan küçük kopmalar üzerine etkileri araştırıldı.Deneyler ve mikroskopla yapılan incelemeler sonucunda dişlerin kesen ağızlarında küçükkopmaların iki tipi görüldü (tipI ve tipII). Yapılan çalışma dişlerin kesen ağızlarında oluşanküçük kopmaların miktarının testere ilerlemesi, süre ve testere giriş ve çıkışındanetkilendiğini ortaya koydu.Anahtar Kelimeler: Takım kesen ağzında küçük kopmalar, lama testereleme, yüksek hızçeliği.JÜR :1. Prof. Dr. Erhan ALTAN (Danışman) Kabul tarihi: 05.09.20052. Prof. Dr. Mesut ÖZGÜRLER Sayfa sayısı: 1203. Prof. Dr. Ayşegül AKDOĞAN
Yapıştırma-yumuşak lehim hibrit bağlantı yöntemi geliştirilmesi ve kesici takımlara uygulanması
Günümüz endüstrisinde yapıştırıcı kullanılarak yapılan birleştirme yöntemleri, yaygın uygulama alanına sahiptir. İşlemin kolay ve ekonomik olması yöntemin tercih edilmesini sağlamakla beraber, bağlantı dayanımları yapıştırıcı malzemelerin özelliklerine bağlı olmaktadır. Yapıştırıcı malzeme içerisine çeşitli boyutlarda metal toz ilavesi ile yapıştırmalı bağlantıların mekanik dayanımını arttırmak mümkündür. Günümüze kadar yapılan çalışmalarda, metal tozların yapıştırıcı içinde yapısını değiştirmeden kalması istenmiş ve metal toz katkısının etkileri incelenmiştir. Bu çalışmada, sıcaklıkla kürlenen yapıştırıcı içerisine yumuşak lehim alaşımı tozu ilave edilmiştir. İlave edilen tozun ergime sıcaklığının, yapıştırıcının kürleşme sıcaklığından düşük olması özelliğinden yararlanılarak yeni bir hibrit birleştirme yöntemi geliştirilmiştir. Bu hibrit yöntemde, yapıştırma ve yumuşak lehimleme işlemi bir arada bulunmaktadır. Çelik-çelik ve çelik-sert metal parçalar geliştirilen hibrit yöntemle birleştirilmiştir. Çelik-çelik ve çelik-sert metal hibrit birleştirmelerinde, 200 °C fırın sıcaklığında %5 yumuşak lehim tozu katkılı yapıştırıcıyla yapılmış bağlantıların kayma dayanımları, 180 °C fırın sıcaklığındaki aynı miktarda yumuşak lehim tozu eklenmiş bağlantılardan yüksek çıkmıştır. Bununla birlikte; hibrit yöntemin çelik-sert metal bağlantılarda sağladığı kayma dayanımındaki değerler, çelik-çelik parçalara uygulanmasında elde edilen değerlerden daha fazla olmuştur. Geliştirilen bu hibrit yöntem, talaşlı imalatta kullanılan kesici takımlara uygulanmıştır. Kesici plaket uçlarının takım tutucusuna tutturulması için genelde mekanik sıktırma, sert lehimleme ve yapıştırma yöntemleri kullanılmaktadır. Yapıştırmalı takımların diğer kullanılan birleştirme metoduyla oluşturulan takımlara göre iş parçası yüzey kalitesi açısından daha avantajlı olduğu bilinmektedir. Bununla beraber; yapıştırmalı kesici takımların dayanımları sınırlıdır. Yapıştırmalı takımların talaşlı işleme performans özelliklerinden faydalanılarak ve bu takımlara alternatif olması için geliştirilen hibrit yöntemle kesici ucun tutucuya tutturulması gerçekleştirilmiştir. Yapılan deneylerde hibrit tutturma yönteminde bağlantıda hem yumuşak lehimleme hem de yapıştırma aynı anda meydana gelmektedir. Bu hibrit yöntemin uygulandığı kesici takımlar ve mekanik sıktırmalı takımlarla 1050 çeliğinin tornalama deneyleri yapılarak meydana gelen kesme kuvvetleri, sıcaklık ve iş parçası yüzey pürüzlülüğü ölçümleri gerçekleştirilmiş, her iki farklı takım tutturma metodu karşılaştırılmıştır. Hibrit yöntemin kesici takıma uygulanmasında, kesme hızının artması ile yapıştırma-yumuşak lehimli takımlarda oluşan kesme kuvvetleri, mekanik sıktırmalı takımlara kıyasla genel olarak bir miktar daha fazla çıkmıştır. Deneylerde kullanılan en küçük kesme derinliğinde (1.5 mm); kesme hızı ve ilerlemedeki artışa bağlı olarak yapıştırma-yumuşak lehimli takımlarda ara yüzeyde ölçülen sıcaklık ve elde edilen iş parçası pürüzlülüğü, mekanik sıktırmalı takımlarda ölçülen ara yüzey sıcaklığı ve iş parçası pürüzlülüğüne kıyasla daha azdır. Bu çalışma ile yeni bir hibrit metod (yapıştırma-yumuşak lehimleme) geliştirilmiş, bu yöntemin yapıştırma ve yapıştırma-metal tozu birleştirmelerine kıyasla daha yüksek dayanım sağladığı ve kullanılabilir olduğu belirlenmiştir. Ayrıca yöntem kesici takımlarda kullanılmış, özellikle yüksek yüzey kalitesi istenilen talaşlı işlemelerde, ince pasolarda kullanılabileceği görülmüştür.
Kesici ağzı yuvarlatılmış aşınmış kesici takımlar ile ortogonal talaş kaldırmanın kayma hatları ile modellenmesi ve analizi
Talaşlı imalat işlemlerinde kullanılan kesici takımlar, üretim yöntemleri ne olursa olsun kesici ağızlarında belirli bir miktar yuvarlaklığa sahiptirler. Bazı durumlarda, takımların kesici ağızları özellikle yuvarlatılmaktadır. Büyük bir uygulama alanına sahip olan kesici ağzı yuvarlatılmış takımların kullanıldığı talaşlı imalat işlemlerinde, takımın önünde iş parçası malzemesinin plastik akışını belirleyen ve ölü bölge olarak adlandırılan küçük bir bölgenin oluştuğu deneysel çalışmalardan görülmüştür. Ayrıca uygulamada kullanılan kesici takımlar literatürde yer alan birçok modelde kabul edildiği gibi aşınmamış değil, aksine kısa bir süre kullanımdan sonra aşınmış olarak işleme devam etmektedirler.Bu çalışmada, kesici ağzı yuvarlatılmış kritik değerden az aşınmış takımlara ait ölü bölge oluşumunu da göz önüne alan kayma hattı modeli geliştirilmiş ve deneysel çalışmalar ile incelenmiştir. Çalışmada öncelikle kesici ağzı yuvarlatılmış aşınmamış takımlara ve sonra kesici ağzı sivri aşınmış takımlara ait kayma hattı modelleri oluşturulmuş ve deneysel olarak incelenmiştir. Son olarak kesici ağzı yuvarlatılmış aşınmış takımlara ait kayma hattı modeli oluşturularak yapılan deneyler ile modelin çözümü sağlanmıştır.Mikro talaş kaldırma deneyleri, sivri ve üç farklı kesici ağız yuvarlatma yarıçapına sahip takımlar kullanılarak, üç farklı serbest yüzey aşınma miktarı, kesme derinliği, kesme hızı ve iki farklı talaş açısı değerlerinde ani duruşlu ortogonal talaş kaldıran test cihazında gerçekleştirilmiş ve kesme kuvveti, radyal kuvvet ve bileşke kuvvet değerleri cihazdan elde edilen gerinim değerlerinin kalibrasyon denkleminde yerine konulması sonucunda elde edilmiştir. Deneyler sonucunda, serbest yüzey aşınma miktarının, kesici ağız yuvarlatma yarıçapının ve kesme derinliğinin artması ile kesme kuvvetinin, radyal kuvvetin ve dolayısıyla bileşke kuvvetin arttığı görülmüştür. Kesme hızının ve talaş açısının arttırılması ise kuvvet değerlerinde azalmaya neden olmuştur.Oluşturulan kayma hattı modelleri, geliştirilen algoritmalar sayesinde deneysel sonuçlar kullanılarak çözülmüş ve doğrulukları kontrol edilmiştir. Modellerin çözdürülmesi ile dalma kuvveti, sürtünme kuvveti, birinci kayma bölgesinin kalınlığı, talaş kıvrılma yarıçapı ve talaş kalınlığı teorik olarak bulunmuş ve talaş kaldırma parametreleri ile değişimleri incelenmiştir. Kesici ağız yuvarlatma yarıçapı, serbest yüzey aşınma miktarı ve kesme derinliği arttıkça dalma kuvvetinin arttığı, kesme hızı ve talaş açısı arttıkça dalma kuvvetinin azaldığı görülmüştür. Sürtünme kuvvetinin, serbest yüzey aşınma miktarı ve kesme derinliği arttıkça artmakta, kesme hızı ve talaş açısı arttıkça azalmakta olduğu belirlenmiştir. Diğer yandan kesici ağız yuvarlatma yarıçapının arttırılması sürtünme kuvvetinin bileşke kuvvet üzerine etkisini azaltmıştır. Birinci kayma bölgesi kalınlığının kesici ağız yuvarlatma yarıçapı ve aşınma miktarı arttıkça arttığı, kesme hızı ve talaş açısından fazla etkilenmediği görülmüştür. Talaş kıvrılma yarıçapının, serbest yüzey aşınma miktarının ve kesici ağız yuvarlatma yarıçapının artması ile arttığı ve kesme derinliğinin artması ile azaldığı belirlenmiştir. Ayrıca kesme hızı ve talaş açısı arttıkça da talaş kıvrılma yarıçapı çok az miktarda azalmaktadır. Talaş kalınlığı incelendiğinde ise serbest yüzey aşınma miktarının arttırılmasının talaş kalınlığını az miktarda arttırdığı ve kesici ağız yuvarlatma yarıçapının büyümesinin talaş kalınlığını az miktarda azalttığı belirlenmiştir.Takım ucunda oluşan ölü bölgenin kesici ağız yuvarlatma yarıçapı ve serbest yüzey aşınması ile değişiminin araştırılması için ani duruşlu ortogonal talaş kaldıran test cihazından elde edilen deney numunelerinde mikro yapı incelemeleri yapılmış ve kesici ağız yuvarlatma yarıçapı arttıkça ölü bölgenin büyüdüğü ve ölü bölge büyüdükçe dalma kuvvetinin ve kesme kuvvetlerinin de arttığı görülmüştür. Serbest yüzey aşınması arttıkça ölü bölge oluşumuna neden olan kesici ağız yuvarlaklığının azaldığı ve ölü bölgenin ufaldığı belirlenmiştir. Ölü bölgenin küçülmesiyle dalma kuvveti azalmakta ancak aşınma miktarındaki artıştan dolayı sürtünme kuvveti artmaktadır. Bu durum kesme kuvvetlerinin artmasına neden olmaktadır.
Kesici ağzı yuvarlatılmış aşınmış kesici takımlar ile ortogonal talaş kaldırmanın kayma hatları ile modellenmesi ve analizi
Talaşlı imalat işlemlerinde kullanılan kesici takımlar, üretim yöntemleri ne olursa olsun kesici ağızlarında belirli bir miktar yuvarlaklığa sahiptirler. Bazı durumlarda, takımların kesici ağızları özellikle yuvarlatılmaktadır. Büyük bir uygulama alanına sahip olan kesici ağzı yuvarlatılmış takımların kullanıldığı talaşlı imalat işlemlerinde, takımın önünde iş parçası malzemesinin plastik akışını belirleyen ve ölü bölge olarak adlandırılan küçük bir bölgenin oluştuğu deneysel çalışmalardan görülmüştür. Ayrıca uygulamada kullanılan kesici takımlar literatürde yer alan birçok modelde kabul edildiği gibi aşınmamış değil, aksine kısa bir süre kullanımdan sonra aşınmış olarak işleme devam etmektedirler.Bu çalışmada, kesici ağzı yuvarlatılmış kritik değerden az aşınmış takımlara ait ölü bölge oluşumunu da göz önüne alan kayma hattı modeli geliştirilmiş ve deneysel çalışmalar ile incelenmiştir. Çalışmada öncelikle kesici ağzı yuvarlatılmış aşınmamış takımlara ve sonra kesici ağzı sivri aşınmış takımlara ait kayma hattı modelleri oluşturulmuş ve deneysel olarak incelenmiştir. Son olarak kesici ağzı yuvarlatılmış aşınmış takımlara ait kayma hattı modeli oluşturularak yapılan deneyler ile modelin çözümü sağlanmıştır.Mikro talaş kaldırma deneyleri, sivri ve üç farklı kesici ağız yuvarlatma yarıçapına sahip takımlar kullanılarak, üç farklı serbest yüzey aşınma miktarı, kesme derinliği, kesme hızı ve iki farklı talaş açısı değerlerinde ani duruşlu ortogonal talaş kaldıran test cihazında gerçekleştirilmiş ve kesme kuvveti, radyal kuvvet ve bileşke kuvvet değerleri cihazdan elde edilen gerinim değerlerinin kalibrasyon denkleminde yerine konulması sonucunda elde edilmiştir. Deneyler sonucunda, serbest yüzey aşınma miktarının, kesici ağız yuvarlatma yarıçapının ve kesme derinliğinin artması ile kesme kuvvetinin, radyal kuvvetin ve dolayısıyla bileşke kuvvetin arttığı görülmüştür. Kesme hızının ve talaş açısının arttırılması ise kuvvet değerlerinde azalmaya neden olmuştur.Oluşturulan kayma hattı modelleri, geliştirilen algoritmalar sayesinde deneysel sonuçlar kullanılarak çözülmüş ve doğrulukları kontrol edilmiştir. Modellerin çözdürülmesi ile dalma kuvveti, sürtünme kuvveti, birinci kayma bölgesinin kalınlığı, talaş kıvrılma yarıçapı ve talaş kalınlığı teorik olarak bulunmuş ve talaş kaldırma parametreleri ile değişimleri incelenmiştir. Kesici ağız yuvarlatma yarıçapı, serbest yüzey aşınma miktarı ve kesme derinliği arttıkça dalma kuvvetinin arttığı, kesme hızı ve talaş açısı arttıkça dalma kuvvetinin azaldığı görülmüştür. Sürtünme kuvvetinin, serbest yüzey aşınma miktarı ve kesme derinliği arttıkça artmakta, kesme hızı ve talaş açısı arttıkça azalmakta olduğu belirlenmiştir. Diğer yandan kesici ağız yuvarlatma yarıçapının arttırılması sürtünme kuvvetinin bileşke kuvvet üzerine etkisini azaltmıştır. Birinci kayma bölgesi kalınlığının kesici ağız yuvarlatma yarıçapı ve aşınma miktarı arttıkça arttığı, kesme hızı ve talaş açısından fazla etkilenmediği görülmüştür. Talaş kıvrılma yarıçapının, serbest yüzey aşınma miktarının ve kesici ağız yuvarlatma yarıçapının artması ile arttığı ve kesme derinliğinin artması ile azaldığı belirlenmiştir. Ayrıca kesme hızı ve talaş açısı arttıkça da talaş kıvrılma yarıçapı çok az miktarda azalmaktadır. Talaş kalınlığı incelendiğinde ise serbest yüzey aşınma miktarının arttırılmasının talaş kalınlığını az miktarda arttırdığı ve kesici ağız yuvarlatma yarıçapının büyümesinin talaş kalınlığını az miktarda azalttığı belirlenmiştir.Takım ucunda oluşan ölü bölgenin kesici ağız yuvarlatma yarıçapı ve serbest yüzey aşınması ile değişiminin araştırılması için ani duruşlu ortogonal talaş kaldıran test cihazından elde edilen deney numunelerinde mikro yapı incelemeleri yapılmış ve kesici ağız yuvarlatma yarıçapı arttıkça ölü bölgenin büyüdüğü ve ölü bölge büyüdükçe dalma kuvvetinin ve kesme kuvvetlerinin de arttığı görülmüştür. Serbest yüzey aşınması arttıkça ölü bölge oluşumuna neden olan kesici ağız yuvarlaklığının azaldığı ve ölü bölgenin ufaldığı belirlenmiştir. Ölü bölgenin küçülmesiyle dalma kuvveti azalmakta ancak aşınma miktarındaki artıştan dolayı sürtünme kuvveti artmaktadır. Bu durum kesme kuvvetlerinin artmasına neden olmaktadır.
Kesici ağzı yuvarlatılmış aşınmış kesici takımlar ile ortogonal talaş kaldırmanın kayma hatları ile modellenmesi ve analizi
Talaşlı imalat işlemlerinde kullanılan kesici takımlar, üretim yöntemleri ne olursa olsun kesici ağızlarında belirli bir miktar yuvarlaklığa sahiptirler. Bazı durumlarda, takımların kesici ağızları özellikle yuvarlatılmaktadır. Büyük bir uygulama alanına sahip olan kesici ağzı yuvarlatılmış takımların kullanıldığı talaşlı imalat işlemlerinde, takımın önünde iş parçası malzemesinin plastik akışını belirleyen ve ölü bölge olarak adlandırılan küçük bir bölgenin oluştuğu deneysel çalışmalardan görülmüştür. Ayrıca uygulamada kullanılan kesici takımlar literatürde yer alan birçok modelde kabul edildiği gibi aşınmamış değil, aksine kısa bir süre kullanımdan sonra aşınmış olarak işleme devam etmektedirler.Bu çalışmada, kesici ağzı yuvarlatılmış kritik değerden az aşınmış takımlara ait ölü bölge oluşumunu da göz önüne alan kayma hattı modeli geliştirilmiş ve deneysel çalışmalar ile incelenmiştir. Çalışmada öncelikle kesici ağzı yuvarlatılmış aşınmamış takımlara ve sonra kesici ağzı sivri aşınmış takımlara ait kayma hattı modelleri oluşturulmuş ve deneysel olarak incelenmiştir. Son olarak kesici ağzı yuvarlatılmış aşınmış takımlara ait kayma hattı modeli oluşturularak yapılan deneyler ile modelin çözümü sağlanmıştır.Mikro talaş kaldırma deneyleri, sivri ve üç farklı kesici ağız yuvarlatma yarıçapına sahip takımlar kullanılarak, üç farklı serbest yüzey aşınma miktarı, kesme derinliği, kesme hızı ve iki farklı talaş açısı değerlerinde ani duruşlu ortogonal talaş kaldıran test cihazında gerçekleştirilmiş ve kesme kuvveti, radyal kuvvet ve bileşke kuvvet değerleri cihazdan elde edilen gerinim değerlerinin kalibrasyon denkleminde yerine konulması sonucunda elde edilmiştir. Deneyler sonucunda, serbest yüzey aşınma miktarının, kesici ağız yuvarlatma yarıçapının ve kesme derinliğinin artması ile kesme kuvvetinin, radyal kuvvetin ve dolayısıyla bileşke kuvvetin arttığı görülmüştür. Kesme hızının ve talaş açısının arttırılması ise kuvvet değerlerinde azalmaya neden olmuştur.Oluşturulan kayma hattı modelleri, geliştirilen algoritmalar sayesinde deneysel sonuçlar kullanılarak çözülmüş ve doğrulukları kontrol edilmiştir. Modellerin çözdürülmesi ile dalma kuvveti, sürtünme kuvveti, birinci kayma bölgesinin kalınlığı, talaş kıvrılma yarıçapı ve talaş kalınlığı teorik olarak bulunmuş ve talaş kaldırma parametreleri ile değişimleri incelenmiştir. Kesici ağız yuvarlatma yarıçapı, serbest yüzey aşınma miktarı ve kesme derinliği arttıkça dalma kuvvetinin arttığı, kesme hızı ve talaş açısı arttıkça dalma kuvvetinin azaldığı görülmüştür. Sürtünme kuvvetinin, serbest yüzey aşınma miktarı ve kesme derinliği arttıkça artmakta, kesme hızı ve talaş açısı arttıkça azalmakta olduğu belirlenmiştir. Diğer yandan kesici ağız yuvarlatma yarıçapının arttırılması sürtünme kuvvetinin bileşke kuvvet üzerine etkisini azaltmıştır. Birinci kayma bölgesi kalınlığının kesici ağız yuvarlatma yarıçapı ve aşınma miktarı arttıkça arttığı, kesme hızı ve talaş açısından fazla etkilenmediği görülmüştür. Talaş kıvrılma yarıçapının, serbest yüzey aşınma miktarının ve kesici ağız yuvarlatma yarıçapının artması ile arttığı ve kesme derinliğinin artması ile azaldığı belirlenmiştir. Ayrıca kesme hızı ve talaş açısı arttıkça da talaş kıvrılma yarıçapı çok az miktarda azalmaktadır. Talaş kalınlığı incelendiğinde ise serbest yüzey aşınma miktarının arttırılmasının talaş kalınlığını az miktarda arttırdığı ve kesici ağız yuvarlatma yarıçapının büyümesinin talaş kalınlığını az miktarda azalttığı belirlenmiştir.Takım ucunda oluşan ölü bölgenin kesici ağız yuvarlatma yarıçapı ve serbest yüzey aşınması ile değişiminin araştırılması için ani duruşlu ortogonal talaş kaldıran test cihazından elde edilen deney numunelerinde mikro yapı incelemeleri yapılmış ve kesici ağız yuvarlatma yarıçapı arttıkça ölü bölgenin büyüdüğü ve ölü bölge büyüdükçe dalma kuvvetinin ve kesme kuvvetlerinin de arttığı görülmüştür. Serbest yüzey aşınması arttıkça ölü bölge oluşumuna neden olan kesici ağız yuvarlaklığının azaldığı ve ölü bölgenin ufaldığı belirlenmiştir. Ölü bölgenin küçülmesiyle dalma kuvveti azalmakta ancak aşınma miktarındaki artıştan dolayı sürtünme kuvveti artmaktadır. Bu durum kesme kuvvetlerinin artmasına neden olmaktadır.