Theses supervised by Prof. Dr. Kubilay Aslantaş
18 theses · Afyon Kocatepe University
Mayın temizlemede kullanılan tiller ataşmanının parametrik tasarımı ve numerik modellemesi
Dünya üzerinde yüz milyon kilometrekare mayınlı alan olduğu tahmin edilmektedir. Mayınlı arazilerin ekonomiye kazandırılması ve toplumsal etkilerini ortadan kaldırmak için mayın temizleme çalışmaları yapılmaktadır. Mayın temizleme, mayın detektörleri ile arama yapılarak temizlenmek gibi geleneksel yöntemler ile yapıldığında hem çok maliyetli olmaktadır hem de uzun süreler almaktadır. Diğer taraftan el ile yapılan temizlemeler hayati riskler de taşımaktadır. Son yıllarda mayın temizlemek için uzaktan kumanda edilen makinalar kullanılmaya başlanmıştır. Bu makinalar ile hem anti-tank hem de anti-personel mayınları oldukça etkili, hızlı ve risksiz bir şekilde temizlenmektedir. Bu makinalar zincirlere bağlı tokmaklar ile toprağı döverek, tiller takımı ile toprağı kazarak ya da ağır silidirler ile mayınları infilak ettirerek temizlemektedirler. Tez kapsamında genellikle ağır çalışma şartlarında kullanılan tiller ataşmanı ile mayın temizleme makinası tasarım parametreleri üzerinde durulmuştur. Uzaktan kumandalı mayın temizleme makinaları genellikle dizel motor tahrikli, hidrostatik aktarım sistemine sahip paletli araçlardır. Operatörün güvenli bir bölgeden makinayı kumanda etmesiyle herhangi bir güvenlik riski taşımamaktadır. Mayın temizleme makinaları mayınları infilak ettirerek temizlemektedirler. Bu nedenle özellikle mayına en yakın bölge yani ataşman bölgesinin patlama yüklemesine mukavim olması, temizlemenin sürdürülebilir olması açısından çok önemlidir. Tez kapsamında patlama yüklerinin fiziksel davranışları, sonlu elemanlar yöntemi ile Lagrange-Euler yaklaşımlarının incelenmesi ve farklı numerik hesaplama yöntemlerinin deneysel veriler ile karşılaştırması yapılmıştır. Öte yandan tiller takımı davranışının operasyonel parametreler karşısında değişimi ve tiller takımı kinematiği için bir analitik bir hesaplama yöntemi geliştirilmiştir. Aynı zamanda tiller takımının toprak ile etkileşimi sonlu elemanlar yöntemi ile modellenmiş sonuçları analitik hesap sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Tiller ataşmanları için genellikle kullanılan silindirik rotorların patlama sonrasında eylemsizlik momentini etkilemeyecek, plastik şekil değişimi ile sonuçlanmayacak et kalınlığı ve çap seçimi için de ayrıca çalışma yapılmış ve ortaya bir seçim diyagramı konmuştur. Bu tezin asıl amacı günümüzde ülkemizde de üretilmeye başlanan mayın temizleme araçları tasarımı için bir metodoloji oluşturmak ve tasarım sürecini kolaylaştırmaktır.
Kök kanal şekillendirmesinde döner nikel-titanyum endodontik aletlerin üç boyutlu dinamik modellenmesi
Kök kanal şekillendirilmesinde sıklıkla kullanılan Nikel-Titanyum döner eğeler, zaman zaman kök kanallarında kırılabilmektedir. Döner eğelerdeki öngörülemez bu kırıklar, diş yapısını zayıflatıp kanal tedavisinin başarısını önemli ölçüde azaltmaktadır. Eğelerin geometrik tasarımında iyileştirmeler yaparak, maruz kaldıkları eğilme, burulma ve yorulma dirençlerini daha iyi hale getirmek mümkündür. Bu çalışmada, kök kanal tedavisi sırasında eğede meydana gelen gerilme, şekil değiştirme ve yorulma ömürleri sonlu elemanlar yöntemiyle modellenmiştir. Sonlu elemanlar analizlerinde, eğenin yaptığı dönme ve öteleme hareketi dikkate alınarak dinamik modelleme şartlarında çözümler gerçekleştirilmiştir. Çalışmada dört farklı eğe kesiti, üç farklı kök kanal eğrilik açısı, iki farklı helis adımı dikkate alınmıştır. Elde edilen sonuçlar, dışbükey üçgen kesitli eğelerin daha az maksimum gerilmelere maruz kaldığı, bu kesitli eğelerin yorulma ömürlerinin daha yüksek olduğu tespit edilmiştir. Ek olarak, kök kanallarındaki eğrilik açısının artmasının, eğelerin yorulma ömrünü olumsuz etkilediği tespit edilmiştir. Bu nedenle, yüksek eğriliğe sahip kök kanallarındaki tedavinin çok daha dikkatli bir şekilde gerçekleştirilmesi gerektiği sonucuna varılmıştır. Ayrıca, eğedeki hatvenin artışının maksimum gerilmeyi arttırdığı, buna bağlı olarak eğelerin ömrünü azalttığı tespit edilmiştir.
İnce cidarlı yapıların mikro frezelenmesinde kesme parametreleri ve kesme stratejisi etkisinin araştırılması
Son yıllarda havacılık, biyomedikal ve elektronik gibi sektörlerde, düşük ağırlıklı ve yüksek yapısal verimliliğe sahip ince cidarlı mikro yapıların kullanımı artış göstermiştir. Genellikle mikro frezeleme ile üretilen bu yapılar, yüksek geometrik hassasiyet gerektiren uygulamalarda tercih edilmekte; ancak düşük rijitlik ve kesme kuvvetlerinden kaynaklanan deformasyonlar, yüzey bütünlüğü ve boyutsal doğruluk üzerinde olumsuz etkiler yaratmaktadır. Bu nedenle, mikro ölçekte uygun işleme stratejileri ve optimum kesme parametrelerinin belirlenmesi kritik öneme sahiptir. Bu çalışmada, Al 6061-T6 alüminyum alaşımından üretilmiş mikro ince cidarlı yapıların mikro frezeleme sürecinde; kesme parametreleri, kesme stratejileri, kesici takım geometrisi ve kaplama türlerinin, yüzey kalitesi, cidar deformasyonu ve çapak oluşumu üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Literatürde ilk kez bu tez kapsamında önerilen değişken ilerleme stratejisi ile, kesme işleminin başlangıç ve bitiş bölgelerinde meydana gelen plastik deformasyon %47'ye kadar azaltılmıştır. Cidar deformasyonu açısından, zıt-eş yönlü kesme stratejisi, zıt-zıt ve eş-eş yönlü kesmeye kıyasla 10 ila 15 kat daha düşük deformasyon değerleri sağlamıştır. Ayrıca 0°, 5° ve 15° talaş açılarına sahip farklı kaplamalı (AlTiN, TiSiN, ZrN, DLC) kesici takımlar kullanılarak takım geometrisinin ve yüzey özelliklerinin süreç performansına etkileri ortaya konmuştur. Optimum sonuçlar DLC kaplamaya sahip kesici takımlarla elde edilirken, 15° talaş açısına sahip kesiciler ile kesme kuvvetleri %22'ye, cidar deformasyonu ise %64'e kadar azaltılmıştır. Taguchi ve ANOVA yöntemiyle kesme parametrelerin etki büyüklükleri analiz edilmiş, ilerleme hızının deformasyon üzerindeki etkisinin %92,2 güven düzeyinde ve etki büyüklüğünün %87,3 olduğu ortaya konulmuştur. Bu bulgular, ince cidarlı yapıların mikro frezelenmesinde deformasyonun azaltılması ve yüzey kalitesinin artırılmasına yönelik parametre optimizasyonuna imkân tanımıştır.
Eklemeli imalat ile üretilmiş polimer kafes yapıların titreşim sönümleme davranışının araştırılması
Bu çalışma, bal peteği dolgusu bulunan, dış ölçüleri birbirine eşit ancak cidar kalınlığı, bal peteği kenar uzunluğu, dolgu yoğunluğu gibi parametreleri farklı olan kiriş biçimli numunelerin, eklemeli imalat yöntemiyle PLA malzemesi kullanılarak üretildiği bir araştırmayı sunmaktadır. Çalışma, bu numunelerin darbe ile tetiklenen titreşim davranışlarını detaylı bir şekilde incelemeyi amaçlamaktadır. Deneysel analiz kısmı, çekiç darbe testi ile gerçekleştirilmiş olup, PLA filament ile üretilen numunelerin sönüm oranları belirlenmiştir. Sonrasında, numunelerin sonlu elemanlar yöntemiyle modellenmesi yapılmış, modal analiz ve ardından harmonik analiz uygulanmıştır. Bu süreç, bal peteği dolgulu kiriş şeklindeki numunelerin rezonans frekansları ve çökme değerlerinin elde edilmesini sağlamıştır. Deneysel ve nümerik analizlerin karşılaştırılması, elde edilen sonuçların birbirini destekleyecek şekilde uyumlu olduğunu ortaya koymuştur. Ayrıca, SLA ve FDM üretim yöntemlerinin titreşim özellikleri üzerine karşılaştırmalar yapılmış ve SLA üretim yöntemindeki son adım olan kürleme işleminin etkisi de çalışmada ele alınmıştır. Kafes yapıların doluluk oranı, cidar kalınlığı ve kenar uzunluğu gibi parametrelerinin titreşim davranışını doğrudan etkilediğini ortaya koymuştur. Özellikle, daha yüksek doluluk oranına sahip numunelerin daha iyi sönümleme sağladığı, ancak buna bağlı olarak ağırlıklarının arttığı belirlenmiştir. Sayısal analizler ile deney sonuçları karşılaştırıldığında, sonlu elemanlar yönteminin (FEM) deneysel bulgularla yüksek uyum içinde olduğu görülmüştür. Bal peteği dolgulu numunelerin silikon dolgulu numunelere kıyasla daha yüksek sönümleme özelliğine sahip olduğu tespit edilmiştir.
Çekme yöntemi ile üretilmiş olan yivli-setli namlularda üretim parametrelerinin kalıntı gerilmeye ve isabet dağılımına etkisinin araştırılması
Bu çalışmasında, button rifling (çekme yöntemi) ile üretilen yivli-setli tüfek namlularında, üretim parametrelerinin kalıntı gerilme dağılımı ve isabet hassasiyeti üzerindeki etkileri deneysel olarak incelenmiştir. Altı farklı üretim parametresine sahip namlu kullanılarak yapılan çalışmada, raybalama işlemi sırasında uygulanan kesme hızı (23–30 m/dk), ilerleme hızı (0,08–0,10 mm/dev) ve yiv-set çekme hızı (762–1270 mm/dk) sistematik olarak değiştirilmiştir. Bu değişkenlerin, namlu iç yüzey pürüzlülüğü (Ra), XRD ile belirlenen kalıntı gerilme dağılımı ve 105 metre mesafede ölçülen atış gruplaması (MOA) üzerindeki etkileri analiz edilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, ilerleme hızı (0,09 mm/dev) ile işlenen namlular, ortalama Ra = 0,7 µm yüzey pürüzlülüğü ve atışların ortalamasında 1,073 MOA değerine ulaşarak en iyi isabet performansını göstermiştir. Benzer şekilde, orta düzeyde kesme hızı (27 m/dk) ile üretilen namluların dağılım ortalaması MOA ≈ 1,371 değeriyle yüksek performans sergilemiştir. Buna karşın, yüksek yiv-set çekme hızı (1270 mm/dk) uygulanan namluda, yüzey altı çekme gerilmeleri artmış ve MOA değeri 1,162'den 1,206 seviyesine yükselmiştir. Özellikle, 0° yönünde düşük kalıntı gerilme düzeyine sahip namluların, ortalama %20 daha düşük MOA ile daha kararlı atış gruplamaları sunduğu belirlenmiştir. Bu bulgular, üretimden kaynaklanan kalıntı gerilmelerin yönelimi ile atış isabeti arasında güçlü bir korelasyon olduğunu göstermektedir. Bu çalışma, yivli-setli namlu üretiminde proses-parametre-performans ilişkisini deneysel temellere dayandırarak literatüre önemli katkı sunmakta; aynı zamanda yüksek hassasiyetli, yerli üretim silahlar için savunma sanayine doğrudan teknik rehberlik sağlamaktadır.
Toprak işleme makinelerindeki şanzıman sistemi için bir test düzeneğinin tasarımı ve imalatı
Bu çalışmada toprak işleme makinalarında kullanılan şanzıman sistemlerinin test edilmesine imkân tanıyacak bir deney düzeneğinin tasarlanmasını içermektedir. Şanzımanın dinamik kuvvetle karşı karşıya kalmasından dolayı rulman dağılması, gövde çatlağı, dişli kırılmaları ve yağ kaçakları meydana gelmektedir. Test cihazı ile üretilen şanzımanın test edilmesi ile yük altında şanzımanın kullanımı izlenmektedir. Bu sayede dişlinin reaksiyonu, kullanılan rulmanların dayanımı, gövdedeki çatlama gibi problemler izlenerek problemlerin giderilmesine yönelik çalışmalar için şanzıman test cihazı tasarım ve imalatı yapılmıştır. Tarım Makinalarında kullanılan şanzımanların zorlu ortamda çalışmaları, sürekli dinamik yük altında olmaları sebebiyle üretimi yapılan şanzımanların testi bir o kadar önem arz etmektedir. Özelikle ithal şanzımanların Türkiye şartlarında daha çok ilgi görmesi ve arıza çıkarmadan yıllarca çalışması yerli üreticiler için bu testlerin önemini bir kat daha artırmaktadır. Test cihazında yurt dışı imalatlı ithal şanzıman ile yerli imalat yerli şanzıman kullanılarak Devir- Zaman, Tork- Zaman, Basınç-Zaman, Sıcaklık-Zaman, Motor Gücü-Zaman, Şanzıman Çıkış Gücü-Zaman, Şanzıman Verim-Zaman değişimleri karşılaştırılmıştır.
Mikro frezeleme işleminde kesme koşulları ve kaplama malzemesinin Ti6Al4V alaşımının işlenebilirliği üzerine etkilerinin araştırılması
Bu çalışmada, mikro frezeleme işleminde kaplama malzemesinin, kesme parametrelerinin ve farklı soğutma/yağlama koşullarının çapak boyutu, yüzey kalitesi, takım aşınması üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Bu amaçla özellikle havacılık ve biyomedikal sektöründe sıklıkla kullanılan Ti6Al4V malzemesi iş parçası olarak seçilmiştir. Çalışmada üç farklı kaplama malzemesi (TiN, AlCrN, NCD) kullanılmış olup, mikro frezeleme sonucu meydana gelen kanallarındaki çapak oluşumları 3D profilometre cihazı ile tespit edilmiştir. Ayrıca kaplamalı takımların slot yüzey kalitesi üzerindeki etkisi ve takımda meydana gelen hasar tipleri belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre; mikro frezeleme işleminde kullanılan TiN, AlCrN, NCD kaplamalı takımların, meydana gelen çapak oluşumunu azalttığı söylenebilir. Bununla birlikte, kullanılan kaplamalı takımların, takım aşınması üzerinde önemli bir etkisi olduğu görülmüştür. Özellikle TiN ve AlCrN kaplı takımlarla yapılan frezeleme işlemlerinde takım aşınmasına bağlı takım çapı küçülmesi minimum seviyede, fakat NCD ve kaplamasız takımlarla yapılan frezeleme işlemlerinde takımda meydan gelen çap küçülmesinin daha fazla olduğu tespit edilmiştir. Bunun yanında MQL in kullanılması hem takım ömrü hem de çapak oluşumu açısından önemli avantajlar sağladığı tespit edilmiştir.
Nano kristal elmas kaplanmış mikro takımların alüminyum 7075-T6 alaşımının işlenmesindeki performansının araştırılması
Mikro frezeleme işleminde, yüksek devir sayısı ve küçük kesici geometrisi hızlı takım aşınmasına neden olur. Takım aşınması hem kesici geometrisinin hem de işlenen geometrinin değişmesine neden olur. Bu nedenle, mikro takımların kaplanması, sadece takım ömrünün artmasına değil, aynı zamanda geometrik toleransı ve yüzey kalitesini de olumlu etkiler. Bu çalışmada, nano kristal elmas kaplamanın Al 7075-T6 iş malzemesinin mikro frezelenmesindeki performansı araştırılmıştır. Deneyler kuru kesme şartları altında gerçekleştirilmiş olup, farklı kesme parametreleri ile kesme kuvvetlerinin değişimi araştırılmıştır. Ayrıca kaplamanın yüzey pürüzlülüğü ve çapak boyutları üzerindeki etkisi de tespit edilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, nano elmas kaplama, kesme kuvvetlerinin azalmasına neden olmuştur. Artan devir sayısı kesme kuvvetlerinin azalmasına neden olmaktadır. Elmas kaplama, ortalama yüzey pürüzlülüğünün yaklaşık %29 azalmasına neden olmuştur. Ayrıca kaplama malzemesi, çapak genişliğinin de azalmasına da katkı sağlamıştır. Kesme esnasında takımda meydana gelen baskın hasar mekanizması abrasiv aşınmadır. Abrasiv aşınma, takım çapında küçülmeye neden olmaktadır. Kaplanmış takımdaki çap azalması daha küçüktür. Tüm elde edilen veriler beraber değerlendirildiğinde, nano elmas kaplama, alüminyum esaslı alaşımların mikro frezelenmesinde kullanılabileceğini ortaya koymuştur.
Mikro tornalama işleminde takım geometri etkisinin araştırılması
Mikro tornalama işlemi, geleneksel tornalama işlemine çok benzemekle beraber, takım geometri etkisinin daha ön plana çıktığı bir kesme işlemidir. Bu nedenle mikro tornalama işleminde kullanılan kesici geometrisinin ve kesme parametrelerinin özenle seçilmesi gerekmektedir. Bu çalışmada mikro tornalama işleminde burun yarıçapı ve kenar yarıçapı farklılıklarının; kesme kuvvetleri, yüzey altı artık gerilmeleri, takım gerilmeleri ve yüzey pürüzlülüğü üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Bu amaçla, yüksek hızlarda ve yüksek hassasiyette kesme yapabilen özel bir deney düzeneği kullanılmıştır. İş parçası olarak Ti6Al4V alaşımı ve iki farklı kesici takım geometrisi kullanılmıştır. Çalışmada nümerik modelleme ticari yazılımı olan DEFORM 2D/3D yazılımı kullanılmıştır. Kullanılan malzeme modeli 2 boyutlu ve 3 boyutlu analizlerle doğrulanarak, farklı kenar ve burun yarıçapları için çözümler yapılmıştır. Artan kenar ve burun yarıçapı, kesme kuvvetlerinin de artmasına neden olmaktadır. Burun yarıçapının talaş derinliğinden büyük olması durumunda burun yarıçapı arttıkça, kesme kuvvetleri beklenenin aksine düşmektedir. Yüzey altında meydana gelen basma gerilmeleri, kenar yarıçapının artmasıyla çekmeye dönebilmektedir. Kritik bir değerden sonra ilerleme azaldıkça yüzey pürüzlülüğünün arttığı görülmüştür.
Ti-6Al-4V alaşımının işlenmesinde farklı soğutma sistemlerinin takım ömrü ve yüzey kalitesi üzerinde etkilerinin araştırılması
Titanyum alaşımları, sahip olduğu üstün özellikleri nedeniyle, mükemmel bir malzemedir. Bununla birlikte, Titanyum alaşımları genellikle takım-talaş ve takım-iş parçası ara yüzlerinde, yüksek sıcaklıklara yol açan düşük ısıl iletkenliği nedeniyle, işlenmesi zor olarak kabul edilir. Bu malzemenin talaşlı imalatındaki zorlukların giderilmesiyle, istenilen kalite ve standartlarda, düşük maliyetli üretim sağlanabilecektir. Bu çalışmada, Ti-6Al-4V alaşımının, yüksek hızlarında (125m/dak, 250m/dak ve 350m/dak) tornalanmasında, kesme koşullarının etkisi araştırılmıştır. Deneylerde, dört farklı kesme koşulu (kuru, geleneksel kesme sıvısı, kriyojenik ve MQL) dikkate alınmıştır. Takım yüzeyinde meydana gelen, hasar tipleri belirlenmiş ve takım ömrü açısından uygun kesme koşulu tespit edilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, artan kesme hızı, kesme sıvısının soğutucu/yağlayıcı etkisini kaybetmesine neden olmaktadır. Kesici takımlarda ağırlıklı hasar mekanizmaları; abrasiv, adhezyon ve difüzyondur. 250 m/dak kesme hızında elde edilen takım ömrünün, 350 m/dak ya göre daha düşük olduğu tespit edilmiştir. Yüzey pürüzlülüğü açısından, düşük kesme hızlarında geleneksel kesme sıvının kullanılması daha uygun olacaktır. Fakat yüksek kesme hızlarında, kesme koşulunun yüzey kalitesi üzerinde belirleyici bir etkisi bulunmamaktadır.
Kemik delme işlemlerinde farklı kesme koşullarının ve kesme parametrelerinin kesme sıcaklığı üzerindeki etkisinin araştırılması
Kemik delme işlemi, ortopedide kırık tedavisi, rekonstrüktif cerrahi ve kemik biyopsisi için yaygın olarak kullanılmaktadır. Delme işlemi sırasında oluşan ısı, kesme bölgesindeki sıcaklığın artmasına, osteonekroza (kemik dokusu ölümü) sebep olarak, iyileşme süresinin uzamasına veya fiksasyonun (implant ile sabitleme) gevşemesine neden olabilir. Bu çalışmada, kemik delme işleminde farklı takım geometrisinin, takım malzemesinin, farklı kesme koşullarının ve parametrelerinin kesme sıcaklığı üzerindeki etkisi deneysel olarak araştırılmıştır. Delme işlemi sırasında nekroza neden olan veya olabilecek olan tüm unsurlar belirlenmeye çalışılmıştır. Deneylerde 12 saat önce canlı olan sığırın femur kemikleri kullanılmış ve delme bölgesine çok yakın noktalarda kesme sıcaklığı deneysel olarak tespit edilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, kesme esnasında kullanılan devir sayısı kesme sıcaklığını en çok etkileyen kesme parametredir. İlerlemenin artması kesme sıcaklığında düşüşe neden olmaktadır. Gagalama tekniği ile delik delinmesi, kesme bölgesindeki sıcaklığın önemli ölçüde azalmasına katkıda bulunmaktadır. Gagalama tekniği kesme sıcaklığını önemli ölçüde düşürmektedir. Düşük debide uygulanan salin sıvısı matkap kanallarının tıkanmasına sebep olurken, 0,04 l/dk debide uygulanan salin sıvısı kesme sıcaklığını düşürmektedir. AISI-316L malzemeden üretilmiş matkap uçlarında daha düşük kesme sıcaklıkları gözlemlenmiştir. Aynı zamanda matkap geometrisinin etkilerine yer verilmiştir.
Mikro ince duvar geometrisine sahip alüminyum alaşımının frezelenmesi
Mikro ince duvarlı yapılar, mikro kanallı soğutucu plakalarda, mikro pompalarda, mikro kalıplarda ve bazı biyomedikal uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Mikro frezeleme tekniği ile, bu tür mikro bileşenleri, yüksek doğrulukta ve yüksek hızda üretmek mümkündür. İnce duvar geometrisinin frezelenmesinde, kesme parametreleri, kesme stratejisi ve takım geometrisi, duvar deformasyonunu etkileyen en önemli unsurlardır. Bu çalışmada mikro frezeleme tekniği kullanılarak, ince duvarın frezelenmesi gerçekleştirilmiştir. Çalışmada alüminyum alaşımı kullanılmış olup, kesme parametrelerinin, takım geometrisinin ve kesme stratejilerinin duvar deformasyonuna etkisi araştırılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre; boyut etkisinden dolayı, fz<1 µm/diş ve fz >1 µm/diş için duvardaki deformasyon artmaktadır. Deformasyonun minimum olduğu ilerleme değeri fz=1 µm/diş'tir. 200 µm den daha büyük eksenel talaş derinliğinde ince duvar deformasyonu önemli oranda arttığı gözlemlenmiştir. Artan helis açısı ve kesici ağız sayısı da duvar deformasyonunun artmasına neden olmaktadır. Deneylerde ince duvar deformasyonunun en az kesme stratejisi 1 (adım destekli kesme) de meydana geldiği sonucuna varılmıştır. Zıt yönlü frezeleme yönteminin kullanıldığı ince duvarlarda deformasyonun daha az gerçekleştiği tespit edilmiştir.
Ti-15V-3Al-3Sn-3Cr malzemesinin farklı şartlar altındaki yorulma davranışının araştırılması
β titanyum alaşımları yüksek mukavemetleri, yüksek sertleşme kabiliyetleri, yüksek ısıl işlem verimlilikleri ve düşük Elastisite Modülleri sayesinde havacılık, enerji endüstrisi, ve biyomedikal gibi birçok alanda yaygın olarak kullanılmaktadır. β titanyum alaşımları molibden denkliği (MoE) ve β fazı kararlılık oranına bağlı olarak β matris, near β, metastabil β ve stabil β olarak sınıflandırılmaktadır. Metastabil β titanyum alaşımlarından olan Ti-15V-3Al-3Sn-3Cr alaşımı özellikle havacılık alanında uçak ana gövdesi ve bağlantı elemanları gibi büyük öneme sahip parçalarda kullanılmaktadır. Kullanım alanları ve maruz kaldığı yükleme koşulları düşünüldüğünde, Ti-15V-3Al-3Sn-3Cr alaşımının çekme özellikleri, sabit ve değişken genlikli yükler altındaki yorulma davranışlarının bilinmesi ve geliştirilmesi önemli hale gelmektedir. Bu nedenle tez araştırmasında, alaşıma düşük ve yüksek sıcaklıklarda tek basamaklı ve dubleks yaşlandırma işlemleri uygulanmıştır. Düşük sıcaklık yaşlandırma işlemleri 300-450°C arasında, yüksek sıcaklık yaşlandırma işlemleri 550°C'de ve 5, 10, 20 ve 40 saat olarak uygulanmıştır. Dubleks yaşlandırma işlemleri ön yaşlandırma işlemi ve ikinci basamak yaşlandırma işlemi olmak üzere iki adımda uygulanmıştır. Dubleks yaşlandırma işlemlerinde 300°C'de 10 saat ve 250°C'de 24 saat olmak üzere iki farklı ön yaşlandırma işlemi uygulanmıştır. İkinci basamak yaşlandırma işlemleri düşük ve yüksek sıcaklıklarda 5,10 ve 20 saat uygulanmıştır. Solüsyona alınmış ve yaşlandırma işlemi uygulanmış numunelere mikro yapı incelemesi, faz analizi, çekme testi ve sertlik testi uygulanmıştır. Ayrıca sabit genlikli yorulma çatlak ilerlemesi testleri gerilme oranı R=0,1 olacak şekilde uygulanmıştır. Değişken genlikli yorulma çatlak ilerlemesi testleri ise 1,3 1,8, 2 ve 2,3 gerilme oranlarında tek bir aşırı yük uygulanarak gerçekleştirilmiştir. Çalışma sonucunda, alaşımın mikro yapısal ve mekanik özelliklerinin yüksek oranda alaşıma uygulanan ısıl işlemlere bağlı olarak değiştiği görülmüştür. Mikro yapı incelemelerinde, artan yaşlandırma işlemi sıcaklığının ve süresinin α faz oluşumunu arttırarak çökeltiden yoksun alanların oluşumunu azalttığı gözlemlenmiştir. Ayrıca literatüre uygun olarak dubleks yaşlandırma işlemleriyle birlikte α fazları daha ince, yüksek hacimsel oranda ve uniform olarak dağılmıştır. Ön-yaşlandırma işlemlerinin mikro yapıya etkisi incelendiğinde, 250°C'de 24 saat ön yaşlandırma işlemi uygulanan numunelerde α fazlarının daha ince şekilde çökeldiği görülmüştür. Yapılan çekme testlerinde maksimum mukavemete karşılık maksimum kopma uzaması, tek basamaklı yaşlandırma işlemlerinde, 450°C'de 20 saat, dubleks yaşlandırma işlemlerinde 250°C'de 24 saat ardından 450°C'de 10 saat yaşlandırma sonrasında elde edilmiştir. Yorulma çatlak ilerlemesi davranışları solüsyona alınmış numunede tane boyutu ve tane sınır açıları tarafından belirlenirken, yaşlandırma işlemi uygulanmış numunelerde ikincil fazlar ve çökeltiden yoksun bölgeler tarafından belirlenmiştir. Özellikle dubleks yaşlandırma işlemi uygulanan numunelerde ince, yüksek hacimsel oranda ve uniform çökelen α fazları alaşımın çekme mukavemetini arttırırken, yorulma çatlak ilerlemesi hızını da arttırmıştır. Yorulma çatlak ilerlemesi testlerinde yaşlandırma işlemi uygulanmasıyla birlikte eşik gerilme şiddeti faktörü değişiminin (ΔKth) arttığı gözlemlenmiştir. En düşük ΔKth değeri solüsyona alınmış numunede elde edilirken, en yüksek ΔKth değeri ise 250°C'de 24 saat ardından 450°C'de 20 saat dubleks yaşlandırma işlemi uygulanmış numunede elde edilmiştir. Aşırı yüklemeli yorulma çatlak ilerlemesi testlerinde ise solüsyona alınmış numunede aşırı yük sonrası çatlak önünde ikincil çatlaklar oluşurken, yaşlandırma işlemi uygulanmış numunede aşırı yük sonrası numune kırılmıştır.
AA5083 alaşımının mikro frezelenmesinde tane yöneliminin etkisinin araştırılması
İleri derecede işlem hassasiyetine sahip mikro frezeleme yönteminin endüstri dünyasındaki kullanımı her geçen gün artmaktadır. Bu işleme yönteminde, ortaya çıkacak ürünün kalitesini ve özelliklerini etkileyen pek çok parametre bulunmaktadır. Bu parametrelerin başlıcaları, tane yönelimi, diş başına düşen ilerleme, devir sayısı ve kesme derinliğidir. Bu çalışmada tane yöneliminin ve tane boyutunun mikro frezeleme üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Çalışmada, AA5083 alaşımından üretilen numuneler üç farklı oranda (%10, %30 ve %50) soğuk haddeleme işlemine tabi tutulmuştur. Haddeleme işlemi sonrasında hem farklı tane yapısına hem de farklı sertlik değerlerinde numuneler elde edilmiştir. Haddeleme yönünün ve farklı kesme parametrelerinin dikkate alındığı mikro frezeleme deneyleri gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlar, artan haddeleme oranıyla birlikte mikro sertliğin ve kesme kuvvetlerinin arttığını göstermiştir. Haddeleme oranının artması çapak genişliğinin de azalmasına neden olmaktadır. %10'dan daha büyük haddeleme oranının, yüzey pürüzlülüğü üzerinde olumlu bir etkisinin olmadığı tespit edilmiştir. Hadde yönüne dik yapılan frezeleme işlemlerinde, kesme kuvvetleri daha düşük elde edilmiştir. Haddelenmemiş numune ile hadde yönüne dik numunelerin yüzey pürüzlülük değerleri, benzerlik göstermektedir.
Kaplama türünün ve kesme parametrelerinin talaş şekli üzerindeki etkisinin araştırılması
Bu çalışmada kesme parametreleri (kesme hızı ve ilerleme değeri) ve kesici takım kaplama tabakasının (AlTiN, AlCrN ve TiN) talaş morfolojisi üzerindeki etkileri araştırılmıştır. AISI 316L paslanmaz çeliği, farklı kaplama malzemeleriyle kaplanmış kesici takımlarla, farklı kesme parametreleri kullanılarak ortagonal şartlarda tornalanmıştır.Çalışma sonunda hemen hemen bütün kesme parametreleri ve kaplama türleri için elde edilen talaş formu, testere tipi olarak gerçekleşmiştir. Kesme hızı arttıkça birim alana düşen testere talaş formundaki segment sayısı artmaktadır. Birim alandaki segment sayısının artması ise segmentler arası mesafeyi (adım), buna bağlı olarak ta talaş formunun küçülmesine (Hmax, Hmin, adım) sebep olmaktadır. Bununla birlikte artan ilerleme değeri talaş kesitini arttırdığı için deforme olmuş talaş kalınlığı da artan ilerleme değeri ile artmaktadır. İlerleme değerinin artması ile birim alana düşen segment sayısı azalmış, bu da talaş formunun büyümesine neden olmuştur. Kesme parametreleri kayma bandı genişliğini kaplama türüne göre daha fazla etkilemektedir. Artan kesme hızıyla kayma bandı genişliği de azalmaktadır. İlerleme değerinin artması ise kayma bandı genişliğinin bir miktar artmasına neden olmaktadır.
Ti-6Al-4V alaşımının işlenmesinde kriyojenik soğutmanın yüzey pürüzlülüğü üzerine etkisinin araştırılması
Talaşlı imalat, üretim teknolojisinde çok sık kullanılan bir yöntem olup, imalat sırasında neredeyse tüm mekanik parçalara uygulanmaktadır. Söz konusu imalat yönteminde dikkat edilmesi gereken en önemli etken, üretimin en düşük maliyet ile istenilen kalite de ve standartlara uygun olarak gerçekleştirilmesidir.Bu çalışmada, kesme parametrelerinin kuru kesme, bor yağı ile kesme ve kriyojenik kesme gibi farklı kesme koşullarında yüzey pürüzlülüğü, takım aşınması ve talaş yapısı üzerindeki etkileri deneysel olarak araştırılmıştır. Yapılan deneysel çalışmalar sonucunda bor yağı ile kesmenin yüzey pürüzlülüğü ve takım aşınması üzerinde olumlu etki ettiği görülmektedir. Bunun nedeni bor yağının soğutma yapmasının yanında yağlayıcı özelliği olmasıdır.
Hidromekanik derin çekme yönteminde şekillendirici sıvı basıncının ve pot baskı kuvvetinin ürün kalitesine etkisinin sonlu elemanlar yöntemiyle incelenmesi
Bu çalışmada derin çekme işleminin imalat tekniklerinden birisi olan hidromekanik derin çekme yöntemi üzerinde durulmuştur. Hidromekanik derin çekme yönteminde bir karşıt sıvı basıncı yardımıyla, sac malzeme hareketli bir zımbanın şeklini almaktadır. Hidromekanik yöntemin en büyük üstünlüğü ise benzer ölçülere sahip birçok ürünün aynı kalıptan sadece zımba isimli parçanın değişimi ile elde edilebilmesine olanak sağlamasıdır. Hidromekanik derin çekme yönteminde dişi matrise gerek duyulmamaktadır. Sadece formu kazandırılacak olan zımbanın montajı ile o forma sahip ürün elde edilmiş olur. Hidromekanik derin çekme yönteminde ürün kalitesini etkileyen en önemli unsurlar ise şekillendirici sıvı basıncı ve pot baskı kuvvetidir. Bu tez çalışmasında bu iki değişkenin incelmeye olan etkileri ve şekillendirme güvenilirlikleri incelenmiştir. Bu incelemeler sonlu elemanlar analizleriyle gerçekleştirilmiştir. Bu incelemeler neticesinde hidromekanik derin çekme yönteminde belirli bir geometrinin şekillendirilmesi için yetersiz basınç bölgesi, güvenli bölge, kırışma bölgesi ve yırtılma bölgesi olmak üzere dört farklı bölge olduğu belirlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Derin Çekme Yöntemi. Hidromekanik Derin Çekme. Sac Metal ?ekillendirme Yöntemleri. Hidroform sac ?ekillendirme.
Mikro delik delme işleminde Ti6Al4V alaşımı için kesme şartlarının etkisinin araştırılması
Bu çalışmada, farklı kesme ve soğutma koşullarında yapılan delik delme işleminde delik sonrasında meydana gelen çapak boyutu, delik yüzey kalitesi, delme işlemi boyunca oluşan kuvvet ve tork' un değişimi detaylı olarak araştırılmıştır. Bu amaçla özellikle havacılık ve biyomedikal sektöründe sıklıkla kullanılan Ti-6Al-4V malzemesi iş parçası olarak seçilmiştir. Çalışmada dört farklı soğutma yöntemi kullanılmış olup, delik giriş ve çıkışlarında meydana gelen çapak oluşumları 3D profilometre cihazı ile tespit edilmiştir. Ayrıca soğutma yönteminin delik yüzey kalitesi üzerindeki etkisi ve takımda meydana gelen hasar tipleri belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar; mikro delik delme işleminde kullanılan soğutma yönteminin, çapağın azaltılmasında, önemli bir etkiye sahip olmadığı görülmüştür. Buna karşılık kriyojenik soğutmanın, meydana gelen çapak oluşumunu azalttığı söylenebilir. Bununla birlikte, kullanılan soğutma yönteminin takım aşınması üzerinde önemli bir etkisi olduğu görülmüştür. Özellikle bor yağı ve MQL ile yapılan delik delme işlemlerinde takım aşınmasına bağlı takım çapı küçülmesi minimum seviyede, fakat kuru kesme ve kriyojenik delik delme işlemlerinde takımda meydan gelen çap küçülmesinin daha fazla olduğu tespit edilmiştir. Aşınmaya bağlı olarak oluşan bu çap azalması abrasiv aşınma mekanizmasının bir sonucu olarak gerçekleşmiştir.