Havacılık ve uzay parçalarının frezelenmesinde distorsiyonun modellenmesi ve analizi

Hassas işlenmiş parçaların çarpılması, havacılık endüstrisinde sürekli bir sorundur. Especially in the case of large, thin-walled machined structural components, post-machining deformations cause billions of dollars in losses to the aerospace industry. Çarpılmaların kontrolü, bu parçaların kalitesini ve sürecin verimliliğini sağlamak için çok önemlidir. Üretim işleminin etkili kontrolü, işleme sonrasında iş parçasındaki çarpılmayı tahmin etmek için verimli modeller ve simülasyon teknikleri gerektirir. İşleme sırasında oluşan çok yüksek kesme kuvveti ve sıcaklık yükleri, iş parçasını çeşitli şekillerde etkiler. Bu kesme yükleri, iş parçasının ve takımın malzemesinin kesme parametreleri ve özellikleri ile doğrudan ilişkilidir. Ayrıca, iş parçası malzemesinin ilk gerilim durumu da bozulma davranışını belirler. Tüm bu faktörlerin doğru bir şekilde modellenmesi, iş parçasının bozulmasının kesin olarak tahmin edilmesi için çok önemlidir. Frezeleme, havacılık parçalarının işlenmesi için çok önemli bir süreçtir. Bu tezde, sürecin çeşitli yönlerinin verimli bir şekilde tahmin edilmesi için freze işleminin modellenmesi gerçekleştirilmiştir. İş parçasının kesme sıcaklığını tahmin etmek için yeni bir analitik algoritma önerilmiştir. Önerilen algoritma, kesici takımın devrede olmadığı zamanlarda iş parçasının sıcaklığındaki düşüşü usulüne uygun olarak dahil ederek iş parçası sıcaklığının doğru hesaplanmasına olanak tanır. Bu tezin bir başka yeni katkısı, ince duvarlı iş parçalarının işlenmesindeki çarpılmaları tahmin etmek için hibrit bir FEM-analitik modeli geliştirmektir. Model, kesme yüklerinin etkisinin yanı sıra malzemenin başlangıçtaki toplu artık gerilmelerini de göz önünde bulundurur. Malzemenin başlangıç gerilmeleri, çatlak uyumu yöntemi kullanılarak ölçülürken, talaşlı imalattan kaynaklanan yükler analitik olarak hesaplanır. Bu yükleri bir FEM modeline dahil etmek için yeni bir strateji tasarlanmıştır. Önerilen modellerin sonuçları talaşlı üretim deneyleri ile doğrulanmıştır. Bu tezin bir diğer katkısı, düşük maliyetli bir kızılötesi sensör kullanarak işleme sürecinin izlenmesi için yeni bir yöntemin geliştirilmesidir. İşleme sürecinin üç kritik yönü yani takım aşınması, tırlama ve iş parçası deformasyonları, tek bir kızılötesi sensör kullanılarak tespit edilir. Sensörden toplanan verileri analiz etmek için zaman ve frekans alanlarında farklı sinyal işleme teknikleri uygulanmaktadır. Önerilen yöntemin sonuçları talaşlı imalat deneyleri yapılarak doğrulanmıştır.