2.604
Arşivlenen Tez
6
DOI Atanmış
0%
DOI Oranı
Anabilim Dalı
Derin çekme işleminde kalıp tasarımının sonlu elemanlar yöntemi ile optimizasyonu
Derin çekme;bir tarafı dolu içi boş kap şeklinde parçalar üretmek için kullanılan bir sac metal şekillendirme işlemidir. Derin çekme işlemi hızlı, birçok farklı geometriye sahip parçaların üretiminde kullanılan, ekonomik bir üretim metodu olduğu için endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır.Bu yüzden birçok araştırmanın konusu olan derin çekme işlemi, içerdiği birçok parametreden dolayı sonuçlarının incelenmesi bakımından karmaşık bir işlemdir.Çekme derinliği, zımba hızı, pot çemberi kuvveti, kalıp ağzı yarıçapı, zımba ucu yarıçapı, çekme boşluğu, çekme oranı gibi birçok etken derin çekme yönteminde ürün kalitesine direkt etkide bulunur.Ayrıca işlem sırasında parçada oluşan kuvvetlerin ve gerilmelerinhesaplanması oldukça zor olduğundan detaylı işlem analizi için bilgisayar destekli hesaplama programlarına gerek duyulmaktadır.Bu yüzden bu çalışmada sonlu elemanlar yöntemi ile çözüm yapan ANSYS programı kullanılmıştır.Yapılan simülasyonlarda incelenen parametreler, zımba hızı, pot çemberi kuvveti, zımba ucu yarıçapı ve kalıp ağzı yarıçapı uzunluklarıdır.Seçilen parametrelerin sayısı fazla olduğu için Taguchi deney tasarımı metodu ile 81 olan simülasyon sayısı 9'a düşürülmüştür. Çalışmada yer alan işlem parametrelerinin minimum parça kalınlığı, maksimum parça kalınlığı ve maksimum gerilme değeri üzerine etkisi incelenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre optimum parametre değerleri belirlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Derin Çekme, Kalıp Tasarımı, Optimizasyon, FEM, Taguchi
HCCI bır motor için ekserji analizi
Homojen Şarj Sıkıştırma Ateşleme (HCCI) motorlar, konvansiyonel buji ile ateşlemeli (SI) ve sıkıştırma ile ateşlemeli (CI) motorlar ile karşılaştırıldığında, yüksek ısıl verim, çok düşük NOx ve PM emisyonları ve düşük ısı kayıpları gibi birtakım avantajlara sahip olduğu bilinmektedir. Bundan ötürü HCCI motorlarda, silindir dışarısında oluşturulmuş hava/yakıt karışımı silindir içerisine hemen hemen homojen bir şekilde alınıp sıkıştırılmakta, hava/yakıt karışımının sıcaklığı tutuşma sıcaklığına ulaştığında silindirin bütün bölgelerinde eş zamanlı olarak yanma başlamaktadır. Ancak karışımın eşzamanlı olarak bütün silindirde aniden yanması özellikle yüksek motor yüklerinde basınç artış oranının çok yükselmesini sağlamakta ve bu durum vuruntuya neden olmaktadır. Düşük motor yüklerinde ise aşırı fakir karışımdan dolayı ateşlenememe problemleri oluşmaktadır. Bu problemlerden dolayı HCCI motorlar henüz ticari olarak doğrudan kullanılamamaktadır. Bu çalışmada HCCI motoru ekserji yöntemiyle incelenmiştir. 8 farklı motor hızında yapılan deneylerde, yakıt ekserjisine göre yüzdesi; ortalama olarak egzoz ekserjisinin %10,1 soğutma suyu ekserjisinin %5,8, radyasyon ekserjisinin %6,8, efektif güç ekserjisinin %17,2 ve Ekserji kaybının %16,7 olduğu bu çalışma ile elde edilmiştir. Enerji yüzdelerinin değişimi, 8 farklı motor hızında yapılan deneylerde, ortalama olarak yakıt enerjisine göre 1500 1/dk motor hızında yüzdesi; egzoz ısısının % 19,3 soğutma suyunun % 36,4 ve radyasyon ısısının ise % 50,9 olarak bulunmuştur. En çok egzoz ısısı değeri 1500 1/dk motor hızında 19,39 kW ve en yüksek efektif güç 1500 1/min'de 23,67 kW olarak elde edilmiştir. Kayıp ekserji içindeki yüzde ekserji kaybının ortalama olarak %11,9 ile egzoz ekserjisinden kaynaklandığı tespit edilmiştir. Kayıp ekserji içindeki ortalama soğutma suyu ekserjisi % 6,9 ve radyasyon ekserjisi % 7,9 olarak hesaplanmıştır. Bu konuda çeşitli literatür araştırmaları ve daha önce bu alanda yapılan çalışmalar genel teferruatlarıyla ele alınmıştır.
R404a soğutucu akışkanı kullanan sistemlerde R442A VE R453A soğutucu akışkanları kullanılarak sistem verimlerinin arttırılması
Bu çalışmada R404A soğutucu akışkanı kullanılan buhar sıkıştırmalı soğutma sisteminde hiçbir değişiklik yapılmadan R404A yerine R442A ve R453A kullanılması deneysel olarak incelenmiştir. Deneyler, aynı çalışma şartları altında üç farklı buharlaşma sıcaklığı(-6°C, -3°C ve 0°C) ve üç farklı yoğuşma sıcaklığında(35°C, 40°C ve 45°C) İç Isı Değiştiricinin (IHX) etkisinin de tespit edilmesi için tekrarlanmıştır. Yapılan deneyler sonucunda soğutucu akışkanlara ait soğutma kapasitesi, kompresörde harcanan enerji, performans katsayısı(COP), kütlesel debi, izentropik ve hacimsel verim, sıkıştırma oranı ve kuruluk dereceleri tespit edilmiştir. Tespit edilen bu enerji parametreleri akışkanların kendi aralarındaki ve IHX kullanılıp kullanılmaması durumlarına göre karşılaştırmaları yapılmıştır. Sonuçların ortalama değerleri kullanılarak yapılan değerlendirmeye göre, R442A ve R453A nın soğutma kapasitelerinin sırayla R404A dan %6.92 ve %3.10 daha yüksek olduğu görülmüştür. Ayrıca, IHX kullanımı soğutma kapasitelerinin %19.63 ve %24.0 arttırmaktadır. Performans katsayılarında %10.83 ve %13.38 artış gözlemlenmiştir. Buna ek olarak, IHX in etkisiyle, performans katsayılarında %25.29 ve %26.97 fazladan artış olmaktadır. Soğutma sistemlerinde Küresel Isınma Potansiyeli(GWP) 3943 olan R404A soğutucu akışkanının yerine GWP'si R404A'ya göre %52 daha düşük olan R442A(GWP:1888) ve %55 daha düşük olan R453A(GWP:1765) kullanılabilir. Sonuç olarak R442A ve R453A, R404A'nın yerine orta vadede kullanılabilecek uygun soğutucu akışkanlar olduğu görülmüştür.
Rüzgar türbin kanadı üzerindeki aerodinamik akışa yüzey pürüzlülüğü etkisinin incelenmesi
Bu tez çalışmasında rüzgar türbini kanat profillerinden olan NACA 63-415 kanat profili üzerindeki akış iki boyutlu olarak Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) yöntemi kullanılarak modellenmiştir. İki boyutlu analizlerden yola çıkarak türbin performansının pürüzsüz ve pürüzlü kanat koşullarında incelenmesi bu çalışmanın ana amacını oluşturmuştur. Bu motivasyonla öncelikle pürüzsüz kanat yüzeyi için analizler yapılmış ve optimum hücum açısı belirlenmiştir. Pürüzsüz kanat üzerindeki akışın modellenmesi 10^5 ile 3*10^6 arasında 6 farklı Reynolds sayısında ve 0^o-20^o hücum açısı aralığında yapılmıştır. Simülasyonlarda türbülanslı akış için, Spalart-Allmaras ve SST k-omega türbülans modelleri kullanılmıştır. Pürüzsüz kanat için maksimum kaldırma/sürükleme oranının meydana geldiği optimum hücum açısı aralığı 6^o-8^o olarak belirlenmiştir. Pürüzlülüğün kanat aerodinamik performansına etkisini inceleyebilmek için optimum hücum açısı aralığında 0.1, 0.2, 0.3, 0.4 ve 0.5 mm 5 farklı pürüzlülük yüksekliğinde çalışılmıştır. Pürüzlülük araştırmalarında TSST türbülans modeli kullanılmıştır. Optimum hücum açısını bulurken çalışılan Reynolds sayılarına ek olarak pürüzlülük incelemelerinde 2.5*10^5'te de analizler gerçekleştirilmiştir. Numerik modellemenin sonucunda $10^5$ Reynolds sayısında bu çalışmadaki tüm pürüzlülük yüksekliklerinin kanat aerodinamik performansını iyileştirdiği görülmüştür. Benzer şekilde 2.5*10^5 Reynolds sayısında da sadece 0.1 mm pürüzlülük yüksekliği kanat aerodinamik performansını olumlu etkilemiş, diğer pürüzlülük yüksekliklerinde ise negatif etki görülmüştür. Reynolds sayısı 5*10^5 ve üzerinde olduğunda ise bu tez kapsamında incelenen tüm pürüzlülük yüksekliklerinde kanat performansı üzerinde olumsuz etkiler meydana getirmiştir. Rüzgar türbinin performansına pürüzlülüğün etkisini görebilmek adına iki boyutlu elde edilen sonuçlar Kanat Elemanı Momentum Teorisi (KEMT) kullanılarak üç boyutlu hale getirilmiş ve türbin güç katsayısı hesaplanmıştır. Yapılan hesaplar doğrultusunda 10^5 Reynolds sayısında güç katsayısında % 11'e varan artış görülürken, Reynolds sayısı arttıkça pürüzlülüğün türbin güç katsayısında %32'ye varan azalma ortaya çıkarabileceği sonucuna varılmıştır.
Mikro talaşlı imalat işlemleri için cnc freze tezgahının statik yapısal analizi
Bu çalışmada, mikro frezeleme işlemleri için özel olarak geliştirilen bilgisayarlı sayısal kontrollü (CNC) freze tezgahının sonlu elemanlar (FE) yöntemine dayanarak yapısal analizi gerçekleştirilmiş ve farklı yapısal koşullar altında gerilme ve deformasyon dağılımı hesaplanmıştır. Analiz sürecinde, belirli sınır koşulları ve iş miline uygulanan kuvvet altında yan plakalarda oluşan gerilme yığılmaları ve deformasyon miktarları incelenmiştir. Yan plakalar için çeşitli modeller tasarlanmıştır. Bu tasarımlar yan plakaların iç köşe kavis yarıçapı ve dış köşe pah ölçüsü değiştirilerek ve parçalı yan plaka oluşturularak yapılmıştır. Yan plakalar için farklı eleman boyutları kullanılarak ağ boyutu analizi de gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlara dayanarak, parçalı yan plaka analizinde alt parçanın neredeyse rijit bir davranış sergilediği görülmüştür. Yan plaka üst parçası için optimum kavis yarıçapı da belirlenmiş ve dış köşelerin sonuçlar üzerinde çok önemli bir etkisi olmadığı tespit edilmiştir. Vidalı mil, destek milleri ve iş mili yatağı için de analizler gerçekleştirilmiştir. Gerçekleştirilen analizler sonucunda destek millerinin gövdeden çıkartılmıştır.
Sonlu elemanlar hesaplama parametrelerinin simülasyon süresi ve hassasiyetine etkisinin tespiti
Yapılan çalışmada, sonlu elemanlar hesaplama parametrelerinin sac metal şekillendirme simülasyon süresi ve hassasiyetine etkisinin tespiti incelenmiştir. Bu kapsamda non-lineer sac metal şekillendirme simülasyonlarında hesaplama parametrelerinden simetri durumu, eleman boyutu, eleman formülasyonu, integrasyon nokta sayısı, zaman adım aralığı, adaptiv ağ yapısı derecesi, şekillendirme hızı etkisi, plastisite modeli ve çözümün gerçekleştirildiği sistemin çekirdek sayısı olmak üzere geniş bir küme analiz edilmiştir. Sac metal şekillendirme prosesi olarak malzeme şekillendirilebilirlik özelliklerinin belirgin şekilde analiz edilebildiği kare kutu çekme prosesi tercih edilmiştir. Malzeme olarak ise gelişmiş yüksek mukavemetli çeliklerden TRIP600 kullanılmıştır. Sonlu elemanlar analizi hassasiyetinin belirlenmesi amacıyla şekillendirme kuvvetinin zımba ilerleme mesafesine göre değişimini temsil eden deneysel eğri referans alınmıştır. Sonrasında belirlenen parametrelerin değişken değerlerinde simülasyonlar gerçekleştirilmiş olup her parametrenin hassasiyete ve çözüm süresine etkisi tespit edilmiştir. Bu kapsamda deneysel eğrinin tahmin edilebilirliği her parametre için incelenmiştir. Parametre kümelerinden süreyi minimize eden parametrelerin tespiti sonrasında elde edilen en verimli simülasyon sonucunda başlangıç durumuna göre hassasiyetten ödün vermeden zamandan yaklaşık %90 oranında tasarruf sağlanmıştır.
Dairesel Kesitli Boru Elemanların Mekanik Yük Altındaki Davranışlarının Deneysel ve Nümerik İncelenmesi
Bu çalışmada otomobillerde can güvenliğini arttırmak amacıyla kapı takviye kirişi olarak kullanılan çift fazlı çelik boruların eğme yükü altındaki davranışı deneysel ve nümerik olarak incelenmiştir. Bu kapsamda DP500 ve DP800 kalitelerinde çift fazlı çelik malzeme kullanılmıştır. Her iki malzeme için de 100 mm ve 180 mm mesnet aralığında üç nokta eğme deneyleri gerçekleştirilmiş ve kuvvet-uzama eğrileri ile et kalınlığındaki değişim deneysel olarak tespit edilmiştir. Deneysel çalışma sonucunda mesnet aralığı küçüldükçe malzemenin eğilmesi için daha fazla kuvvet gerektiği görülmüştür. Çalışmanın ikinci aşamasında ise Power Law, Hill-48, Yoshida-Uemori plastisite modelleri kullanılarak sonlu elemanlar analizleri gerçekleştirilmiş ve kuvvet-uzama eğrileri, kalınlık değerleri ve ürün formları deneysel sonuçlarla kıyaslanmıştır. Kıyaslamalar sonucunda ise kuvvet-uzama eğrilerinin ve ürün formlarının deneysel sonuçlarla uyumlu olduğu tespit edilmiştir.
Paslanmaz çelik sacların derin çekilebilirlik kabiliyetinin sonlu elemanlar analizi ile incelenmesi
Sac metallerin derin çekme davranışının belirlenmesi endüstriyel açıdan oldukça önem arz etmektedir. Özellikle derin çekme ürünlerinin kullanıldığı beyaz eşya sektörü bu açıdan derin çekmenin oldukça önemli olduğu bir seri üretim endüstrisidir. Beyaz eşya sektöründe ağırlıklı olarak paslanmaz çelik malzemelerin kullanımı tercih edilmektedir. Bu kapsamda tez çalışmasında paslanmaz çelik malzemelerden 304 ve 430 kalitelerinin derin çekilebilirlikleri sonlu elemanlar analizleri ile incelenmiştir. Çalışma kapsamında parça tutucu kuvvet, sürtünme katsayısı ile kalıp ve zımba radüsleri proses parametreleri olarak incelenmiş ve bu parametrelerin derin çekme davranışına etkisi dikkate alınmıştır. Sonlu elemanlar analizlerinde Eta-Dynaform yazılımı kullanılmış ve plastisite modeli olarak günümüzde en sık kullanılan malzeme modellerinden birisi olan Hill-48 modeli tercih edilmiştir. Sonuçlar şekillendirme sınır diyagramları üzerinden incelenmiştir. Sonuç olarak çalışmada kullanılan her iki malzeme için de kullanılan proses parametrelerinin derin çekilebilirliklerine etkisi ortaya konulmuştur.
Karbon türevi dolgulu ultra yüksek moleküler ağırlıklı polietilen (PE) kompozit ve hibrit kompozit kaplamaların sürtünme ve aşınma davranışları
Ultra yüksek moleküler ağırlıklı polietilen (PE) bileşenlerinin aşınması, kemik erimesine yol açan ve implantların ömrünü sınırlayan önemli bir dezavantaj olarak kabul edilmektedir. Bu nedenle PE'nin tribolojik ve mekanik özelliklerinin iyileştirilmesi üzerine yapılan çalışmalar devam etmektedir. Bu amaçla, gelişmiş sürtünme ve aşınma özelliklerine sahip PE esaslı kompozit malzemeler üretmek için dolgu maddesi olarak çeşitli karbon türevi katkı maddeleri (GNP, GO, CNT ve GNP-GO) kullanılmıştır. Öncelikle GNP, GO, CNT ve GNP-GO dolgularının farklı miktarları (ağ. %0,7, 1,0, 2,0 ve 3,0) PE matrisine ilave edilerek PE/GNP, PE/GO, PE/CNT kompozit ve PE/GNP-GO hibrit kompozit tozları sıvı faz ultrasonik karıştırma yöntemiyle üretilmiştir. Daha sonra bu tozlar sıcak pres kalıplama ile toz PE üzerine kaplanmıştır. Kompozit ve hibrit kompozit kaplamaların aşınma ve sürtünme davranışları, kuru kayma ve Hanks dengeli tuz çözeltisi ortamlarında, ileri-geri aşınma test cihazı ile karşı malzeme olarak paslanmaz çelik (316L) kullanılarak incelenmiştir. Kaplamaların mikroyapısal analiz sonuçları, kullanılan tüm dolguların polimer ile etkileşimini doğrulamıştır. En yüksek mikrosertlik değerleri ağ. %0,7 CNT, %3,0 GNP ve %1,0 GO içeriğine sahip kompozit kaplamalarda tespit edilmiştir. Kuru ve Hanks çözeltisi ortamlarında kaplamaların büyük çoğunluğu dolguların yağlayıcı etkisinden dolayı PE'den daha kararlı ve daha düşük sürtünme katsayısı değişimi göstermişlerdir. Kuru kayma koşullarında ağ. %3,0 GNP ve %1,0 GO, Hanks çözeltisi ortamında ise ağ. %0,7 CNT ilavesi PE'ye göre aşınma direncini geliştiren dolgu miktarları olmuştur. PE/GNP-GO hibrit kompozit kaplamaların mikroyapısal ve tribolojik analiz sonuçları GNP ve GO dolgularının sinerjik etkisini göstermiştir, ancak kaplamaların mikrosertlik değerlerinde ve aşınma dirençlerinde herhangi bir iyileşme sağlanamamıştır. Bu çalışma, PE yerine biyomalzeme olarak yüksek mikrosertliğe ve en az aşınma kalıntısına sahip PE/0.7CNT kompozit kaplamanın kullanılmasını önermektedir.
Demiryollarında lokomotif çekerlerinin hesaplama yönteminin belirlenmesi
Demiryolu yatırımları ekonomik kalkınmanın yanında bilimsel, sosyal ve kültürel gelişme ile bütünleşmeyi sağlamak adına önemini artırmaktadır. Lokomotifler, toplumsal dönüşüm ve entegrasyonun başrol oyuncusu durumundadırlar. Günümüzde demiryollarında farklı güçte ve farklı kuvvetlerde birçok lokomotif bulunmaktadır. Gelişen teknoloji ile yeni lokomotiflerin gücü artırılmış olup, yük çekme kapasitesi yükselmiştir. Böylece demiryollarında toplam taşıma miktarının artması ile birlikte lokomotif çeker hesabının doğru bir şekilde yapılma ihtiyacı doğmuştur. Bu çalışmada genel olarak demiryolu hatlarında trene etki eden dinamik kuvvetler anlatılmıştır. İlk aşamada lokomotifin geçmişi ile Ülkemizde bulunan lokomotiflerin teknik özellikleri anlatılmış olup, trene etki eden dirençlerin yenilebilmesi için gerekli olan tekerlek kuvvetinin nasıl hesaplanılacağına değinilmiştir. Daha sonra trenlerin seyir dirençleri lokomotif ve vagonlar olmak üzere iki ana faktör üzerinde incelenerek demiryollarında gelişmiş Ülkelerde kullanılan formüllerden bahsedilmiştir. Aynı şekilde hat üzerinden gelen kurp ve rampa dirençlerinin trenler üzerinde etkisini gösteren Uluslararası formüllerden bahsedilmiştir. Aderans hesabı, farklı ülkelerdeki hesaplamalar incelenerek karşılaştırılmıştır. Tüm bu direnç ve sınırlamalar anlatıldıktan sonra sonra lokomotifin çekebileceği yükün nasıl hesaplanacağı anlatılarak İtalya, Fransa, Almanya ve Amerika'da lokomotif çekerlerinin karşılaştırılması yapılarak hangi formüllerin kullanılmasının faydalı olacağı değerlendirilmiştir.
Holonomik olmayan diferansiyel sürüşlü bir mobil robotun uyarlamalı kontrolü
Bu çalışmada, holonomik olmayan diferansiyel sürüşlü bir mobil robotun uyarlamalı kontrol ile yörünge takip problemi ele alınmıştır. Mobil robotun matematiksel modeli kinematik ve dinamik olarak elde edilmiştir. Kinematik geri adımlamalı kontrolcü tasarımı ile yörünge takibi için robotun gerekli hızları Lyapunov kararlılık teorisi baz alınarak elde edilmiştir. Dinamik denklem içerisinde, bilinmeyen veya tahmin edilmesi istenen parametreler ayrıştırılarak uyarlamalı dinamik kontrolcü tasarımı Lyapunov kararlılık teorisini sağlayacak şekilde gerçekleştirilmiştir. Çift aktüatöre sahip mobil robotun yörünge takibi problemi için bilgisayar simülasyon modeli kurulmuş ve çalışmaya konu olan geri adımlamalı kinematik ve uyarlamalı dinamik kontrolör cevapları sunulmuştur. Ayrıca Matlab/Simscape/Simmechanics ortamında şematik olarak tasarlanan mobil robotun katı modeli için simulasyonlar tekrar edilmiştir. Elde edilen simulasyon sonuçları karşılaştırılmış ve simulasyonların doğrulukları tartışılmıştır.
Rüzgar türbini kanatları üzerinde oluşan sınır tabaka akışının aktif yöntemler ile kontrolü
Bu tez çalışmasında, sınır tabaka akışı aktif kontrol yöntemlerinden biri olan, sınır tabakadan kanat içerisine hava emilmesi prensibine dayanan emme tekniği kullanılarak, bir rüzgar türbini kanadının aerodinamik performansının arttırılması hedeflenmiştir. Emme işlemi daimi bir jet vasıtasıyla gerçekleştirilmiş, kanat modeli olarak rüzgar türbini uygulamalarında yaygın olarak kullanılan S809 kanat profili tercih edilmiştir. Tez çalışmasında iki ayrı numerik çalışma yapılmış ve birinci numerik çalışmanın parametreleri olarak üç ayrı jet konumu (Ljet=0,1c, 0,26c, 0,36c) ve üç ayrı jet hızı oranı (Rjet=0,1, 0,3, 0,5) seçilmiştir. İkinci numerik çalışmanın parametreleri olarak dört ayrı hücum açısı (α=8°, 10°, 12°, 14,24°), dokuz ayrı jet konumu (Ljet=0,1c, 0,2c, 0,3c, 0,45c, 0,5c, 0,54c, 0,55c, 0,72c, 0,945c) ve üç ayrı jet hızı oranı (Rjet=0,1, 0,2, 0,3) seçilmiştir. Her iki numerik çalışma için emme jeti genişliği sabit olup veter uzunluğunun %2,5'i kadardır ve emme jeti açısı (θjet) bölgesel jet yüzeyine 90° olacak şekilde ayarlanmıştır. İki boyutlu, sıkıştırılamaz, sürekli, türbülanslı ve viskoz akış için sayısal analiz; birinci numerik çalışma için α=15° hücum açısında ve Re=106'da, ikinci numerik çalışma için α=8°, 10°, 12°, 14,24° hücum açılarında ve Re=2x106'da, SST k-ω türbülans modeli kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Birinci numerik çalışmada ilk olarak emme jeti konumunun etkisi, ardından en iyi sonucu veren emme jeti konumu seçilerek emme jeti hızı oranının etkisi araştırılmıştır. Sonuçlar incelendiğinde en iyi sonuç, emme jeti konumu 0,36c (Jet-3) ve emme jeti hızı oranı 0,5 olduğunda alınmıştır. Jet kontrolsüz duruma göre CL/CD oranı 17,92'den 273,03'e yükselmiştir. İkinci numerik çalışmada ilk olarak emme jetinin kanat aerodinamik performansına olumlu etki yaptığı görülmekle birlikte, en iyi jet konumunun ve jet hızı oranının 0,3c ve 0,3 olduğu sonucuna varılmıştır. Emme jeti konumunun kuyruk kenarına fazla yaklaşması durumunda artık, kanat aerodinamik performansına olumlu etkisi devam etmemektedir. İkinci numerik çalışmada son olarak dört ayrı hücum açısında da CL/CD'nin en yüksek değer aldığı jet konumunun 0,5c olduğu sonucuna varılmıştır. Bu konumun ötesine geçildiğinde ise, örneğin jet konumu Ljet=0,55c olduğunda, uygulanan emme jetinin şiddetinden bağımsız olarak, CL/CD oranı azalma eğilimi göstermiştir.
Jeotermal enerji kaynaklı organik rankine çevrimi ve kalina çevriminin termodinamik ve ekonomik analizleri
Bu çalışmada, jeotermal enerji kaynaklı Organik Rankine Çevrimi (ORC) ve Kalina çevriminin optimum çalışma şartlarını belirlemek için termodinamik ve ekonomik analizleri yapılmıştır. Jeotermal enerji kaynaklı ORC'de Türbin giriş sıcaklığı, türbin giriş basıncı, türbin çıkış basıncı, jeotermal kaynak giriş sıcaklığı parametreleri ile isobütan-isopentan ve R245fa-isopentan akışkanlarının 21 farklı konsantrasyon çiftleri sistemin değişken parametreleriyken, Kalina çevriminde Türbin giriş basıncı, türbin giriş sıcaklığı, türbin çıkı basıncı, jeotermal akışkan giriş sıcaklığı ile amonyak-su akışkanlarının 7 farklı konsantrasyon çiftleri sistemin değişken parametreleridir. Hesaplamalarda akışkanlara ait termodinamiksel değerler REFPROP 8.0 programı kullanılarak elde edilmiştir. Jeotermal enerji kaynaklı ORC ve Kalina çevrimi için yapılan tasarımların enerji ve ekserji analiz metotları kullanılarak değerlendirilmiştir. Buna göre; jeotermal enerji kaynaklı ORC ve Kalina çevrimlerine ait her bir tasarım için, enerji ve ekserji verimleri hesaplanmıştır. Çalışmanın devamında; her bir tasarım için maliyet analizi yapılmıştır. Faydalı ömür 20 yıl olarak ele alınıp, net bugünkü değer (NBD) yöntemiyle jeotermal enerji kaynaklı ORC ve Kalina çevriminin ekonomikliği araştırılmıştır.
Nükleer reaktör basınç kabı nozulundaki köşe çatlaklarının karışık mod kırılma analizleri
Gerçek mühendislik yapı ve makine parçalarında üretim hataları, yapısal kusurlar, öngörülemeyen çevresel etkiler, çok eksenli gerilme durumları ve aşırı yüklemeler yapıda mikro çatlakların oluşmasına sebep olmakta ve mikro çatlaklar zamanla ilerleyerek makro çatlaklara dönüşmektedir. Çatlak kritik boyuta ulaştığı zaman kararsız bir şekilde ani ilerleyerek kırılma gerçekleşmektedir. Çatlaklı bir yapının farklı yük ve sınır şartları altında nasıl davranacağının bilinmesi, olası facia ve kazaların önüne geçilmesi için önem arz etmektedir. Bu tez çalışmasında, AP1000 reaktör basınçlı kabında nozul – silindir bölgesinde farklı boyutlardaki üç boyutlu yarı eliptik köşe çatlaklarının farklı eğim ve dönme açılarında karışık mod kırılma analizleri gerçekleştirilerek çatlak ucu boyunca gerilme şiddet faktörleri, KI, KII ve KIII elde edilmiştir. Elde edilen gerilme şiddet faktörü değerlerini kullanarak empirik denklemler geliştirilmiştir. Geliştirilen empirik denklemler literatürdeki çalışmalara uygulanarak geliştirilen denklemlerin ve nümerik analiz sonuçlarının doğrulaması gerçekleştirilmiştir.
Ses altı açık çevrimli bir rüzgar tüneli tasarımı, kurulumu ve sayısal analizi
Bu tez çalışmasında ilk olarak hava içinde hareket eden cisimlere veya hava akımına maruz kalan sabit yapılara havanın sebep olduğu etkileri ölçmek amacıyla havacılık ve uzay sektörü uygulamalarında vazgeçilmez öneme sahip olan rüzgâr tünelleri hakkında teorik bilgilere, sonrasında da rüzgâr tünelini oluşturan bölümler ve rüzgâr tünellerinin genel tasarım kriterlerine yer verilmiştir. Daha sonra ses altı açık çevrimli bir rüzgâr tünelinin tasarımı ve imalatı yapılmış, imalatı yapılan rüzgâr tüneli Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi Mühendislik Laboratuvarlarında kullanıma açılmıştır. Tasarım aşamasında, düşük bütçe ile üretilen bu tünelden en iyi verimi alabilmek adına sayısal analizler yürütülmüş ve test bölgesi, kolektör ve difüzör geometrilerinin boyutları için optimum değerler elde edilmiştir. Sayısal analiz kısmında ayrıca rüzgâr tünelinin difüzör bölümü ele alınarak farklı genişleme açılarındaki havanın hız ve basınç dağılımı incelenmiştir. Deneysel çalışmalar kısmında ise imalatı yapılan rüzgâr tünelinin istenilen akım karakteristiklerine uygun olup olmadığı araştırılmıştır.
Bir otomotiv tedarikçisinda IATF 16949 kapsamında APQP proje çalışması ve FMEA, SPC uygulaması
Bu çalışmanın amacı, APQP (ileri ürün kalite planlaması) yönteminin uygulanması, FMEA (hata türü ve etkileri analizi), SPC (istatistiksel proses kontrol) ve MSA (ölçüm sistemleri analizi) gibi araçlarının etkin şekilde kullanıldığında sağlayacağı faydalardır. Uygulama çalışmalarında, ürünün müşteri talebinden seri hayata geçişine kadar olan tüm durumlar detaylı olarak işlenmiştir. Yeni ürün devreye alma yönteminde IATF (uluslararası otomotiv görev gücü) 16949 otomotiv kalite standardı takip edilmiştir. Çalışmanın sınırları ham madde tedarik edilmesi ile üretim süreçlerinin tümü olarak belirlenmiş olup fonksiyonel birim olarak "1 adet otomobil plastik parçası" kullanılmıştır. Elde edilen bulgulara göre, APQP etkin kullanıldığında işletmeye kaliteli ürün üretimi konusunda artılar sağlayacağı ve FMEA‟ da yapılan iyileştirme çalışması ile birlikte aksiyon planının etkinliği olumlu sonuçlar olarak gösterilmiştir. Çalışma; Bursa, Kayapa‟da plastik ve kauçuk sektöründe faaliyet gösteren yerleşik bir otomotiv firmasında uygulanmıştır. İşletmede ilk etapta ksiyon planında H (yüksek) ve M (orta) olarak tespit edilen ve aksiyon alınması gerekli olan 15 proseste 38 adet olası proses hatası tespit edilmiştir. Bunlar çalışma kapsamında incelenmeye alınarak prosesten uzaklaştırılmıĢtır.
St-37 tüp profillerinin üç nokta eğme altındaki davranışlarının deneysel ve nümerik olarak değerlendirilmesi
İnce cidarlı elemanlar yüksek mukavemet sergiledikleri ve enerji absorbe edebilme kapasiteleri yüksek olduğundan dolayı taşıyıcı yapılarda ve çarpışma kritik parçalarda yaygın bir kullanım alanına sahiptirler. Yaygın olarak kullanıldıkları başta otomotiv sektörü olmak üzere makine sanayinde bu elemanlardan beklenen dayanım ve enerji absorbe edebilme karakteristiğinden dolayı metalik malzemelerden imal edilmektedirler. Metalik malzemeler içerisinden ise bu beklentilere en yakın sonucu veren çelik sınıfı tercih edilmektedir. İnce cidarlı elemanlar kullanıldıkları taşıyıcı yapı ve çarpışma kritik parçalarda genellikle eğilme yüklemesine maruz kalmaktadır. Bu sebeple bu tez çalışmasında, ince cidarlı St37 malzemesinin üç nokta eğme yüklemesi altında davranışı farklı proses parametreleriyle deneysel ve nümerik olarak incelenmiş ve birbirleri ile kıyaslanmıştır. Bu doğrultuda üç farklı kesit profili ve üç farklı destek aralığı mesafesi proses parametreleri olarak kullanılmıştır. Ayrıca tüm prosesler Hill-48 ve Barlat-89 plastisite modelleri kullanılarak sonlu elemanlar yöntemiyle analiz edilmiş ve plastisite modellerinin ince cidarlı yapıların eğilme davranışını tahmin performansları ortaya konmuştur. Tez çalışmasında yapılan deneysel çalışmalar ve nümerik analizler sonucunda kuvvet-uzama grafikleri, moment-açı grafikleri, absorbe edilen enerji değerleri ve eş değer gerilme dağılımları elde edilmiştir. Elde edilen sonuçlar, parametrelerin değişimi ile farklılıklar sergilemiştir. Deneysel sonuçlar incelendiğinde, her üç kesit profili için de destek aralığı mesafesinin artması kuvvet değerlerinde düşüşe neden olurken, moment değerlerinin artmasına yol açmıştır. Ayrıca her üç kesit profili içinde absorbe edilen enerji değerleri 100 mm destek aralığında maksimum sonucu vermiştir. Nümerik analiz sonuçları incelendiğinde ise boru kesitli profilin deneysel kuvvet değerleri ve absorbe ettikleri enerji değerlerini Barlat-89 ve Hill-48 gerilme tabanlı modeli yakınsamıştır. Kare ve dikdörtgen kesit numunelerde ise hiçbir plastisite modeli deneysel sonuçları yakınsamamıştır.
Alüminyum alaşımlarının delik genişletme davranışının deneysel ve nümerik olarak incelenmesi
Sac metaller birçok avantajlarından dolayı başta otomotiv sektörü olmak üzere endüstride birçok sektörde sıklıkla tercih edilmektedir. Sac metallerin şekillendirilmesiyle genellikle karmaşık malzeme formları elde edilir. Bundan dolayı karmaşık formlama proseslerini basit formlama proseslerine indirgeyen benzetim testleri ortaya çıkmıştır. Benzetim testlerinin kullanımıyla şekillendirme sırasında meydana gelecek hataların önceden tahmin edilip telafi edilmesi zaman ve maliyet açısından büyük bir avantaj sağlamaktadır. Bu amaçla sonlu elemanlar analizleri sıklıkla kullanılmaktadır. Düzlemsel sac açınımınlarının yanı sıra açınımda delik formu bulunan sac açınımları da mevcuttur. Bu tarz problemlerin benzetimi için delik genişletme tercih edilmektedir. Bu çalışmada farklı plastisite modelleri temel alınarak 5xxx serisi alüminyum alaşımının delik genişletme prosesinin nümerik ve deneysel değerlendirilmesi yapılmıştır. Değerlendirme kriteri olarak delik genişletme oranı kullanılmış olup delik genişletme oranına ek olarak eşdeğer gerilme ve yüzde incelme dağılımları incelenmiştir.
Türkiye'de enerji sektörünün genişletilmiş ekserji analizi kullanılarak değerlendirilmesi
Enerji, insanoğlunun temel ihtiyaçlarını karşılamada ve ülkelerin toplumsal olarak kalkınabilmeleri için gerekli olan en önemli unsurlar arasında gösterilebilir. Türkiye günümüzde büyük ölçüde fosil kaynaklara güvenmektedir ancak artan enerji tüketimi ile birlikte fosil enerji kaynaklarının kullanılabilir rezervleri hızla azalmaktadır. Bu durum hem çevreyi hem de dış ticaret dengesini olumsuz etkiler. Yenilenebilir enerji, potansiyel olarak bu etkileri azaltabilir. Yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı ile ulusal çıkarlarımız doğrultusunda ithal yakıtlara olan bağlılığın en aza indirilmesi gerekmektedir. Bu çalışmada Türkiye'deki enerji sektörü, referans olarak 2019 yılı için genişletilmiş ekserji analizi metodu kullanılarak incelenmiştir. Genişletilmiş ekserji analizi metodu kullanılırken EnergyPlan (15.1) yazılımından yararlanılmıştır. Genişletilmiş ekserji analizi, iş gücü, sermaye akışı ve çevresel etkiler gibi hususları geleneksel ekserji kavramına entegre edilerek hesaplanır ve analize dahil edilir. Tüm bu kaynaklar, girdilerin ne kadar verimli kullanıldığını görmek için ekserjetik eşdeğerlere dönüştürülür. Genişletilmiş ekserji analizi uygulanan 2019 yılı için iki farklı senaryo incelenmiştir. İlk senaryo, enerji sektörünün gerçek koşullarının değerlendirilmesiyle ilgili olup, ikinci senaryo ise elektriğin %100'ünün yenilenebilir kaynaklardan üretildiği varsayımına dayanmaktadır. Bu iki senaryo için iş gücü, sermaye, malzeme tüketimi ve çevresel etki unsurlarının karşılaştırmaları yapılıp sonuçlar sunulmuştur. Bu sonuçlar Türkiye'nin istihdam, ekonomik kalkınma ve çevresel etki gibi çeşitli alanlarda bizlere fikirler sunmaktadır.
Süperiletken manyetik yataklı lineer fırlatıcı tasarımı
Bu çalışmada süperiletken manyetik levitasyon ile yataklaması yapılmış bir fırlatıcı tasarlanmış ve üretilmiştir. Fırlatıcı temel olarak iki parçadan oluşmaktadır bunlar kriyostat ve raydır. Her ne kadar piyasada hazır kriyostatlar üretilip satılıyor olsa da, tez çalışmasındaki kriyostat proje dâhilinde tasarlanıp üretilmiştir. Rayların tasarımında ise kalıcı mıknatıslar kullanılarak Halbach dizilimi esas alınmıştır. Halbach dizilimi tek boyutlu bir dizilimdir ve tek doğrultudaki mıknatısların dizilimini göstermektedir; ne var ki tezdeki raylar süperiletkene iki yüzeyden etkileşime girmektedir ve iki boyutlu bir dizilim mevcuttur. En optimum dizilimin bulunmasında bir dizi simülasyon çalışması yapılmıştır. Bu simülasyon çalışmaları yapılırken Femm, Comsol, Matlab gibi programlar kullanılmıştır. En son olarak Matlab ve Simulink kullanılarak tasarlanan sistemin dinamik analizi yapılmıştır. Dinamik analizinde sisteme verilen dış etki sonucu sistemin verdiği tepki gözlemlenmiştir.
Düşük karbonlu çeliğin Ni-P-B ve Ni-P-B-W akımsız kaplamalar ile aşınma, korozyon ve tribokorozyon performansının geliştirilmesi
Metal esaslı malzemelerin hasara ve kullanılamaz hale gelmesine neden olan aşınma ve korozyon, araştırmacıların üzerinde yoğun olarak çalışmaya devam ettiği bir alandır. Bilindiği üzere, özellikle metal esaslı malzemelerin yüzeyinde gerçekleşen bu olay, cihaz ve sistemlerde önemli hasarlara ve arızalara neden olabilmekte, ülke ekonomisinde ciddi ekonomik kayıplar oluşturmaktadır. Teknolojinin hızla geliştiği günümüzde yeni malzemeler konusunda gelişmeler sağlanmasına rağmen endüstriyel uygulamalarda özellikle ekonomik nedenle, düşük alaşımlı yumuşak çelik gibi geleneksel malzemelerden vazgeçilmemiştir. Bu gibi malzemeler, denizcilik, otomotiv, havacılık uygulamalarında süspansiyon, güç aktarma ve fren sistemi gibi hareketli elemanlarda ağırlıklı olarak kullanılmaktadır. Metalik yüzeylerde aşınma ve korozyonu önleme/azaltma konusunda sert krom, nikel, çinko, fosfat vb. kaplama yöntemleri kullanılarak metalik yüzeyin aşınma ve korozyon dirençleri arttırılabilmektedir. Daha etkin, maliyeti düşük ve çevre dostu kaplama tekniği geliştirmek, Ar-Ge araştırmalarının gündemindeki konudur. Yapılan çalışmalar akımsız kaplamaların aşınma ve oksidasyona karşı gösterdiği direnç ile aşınma ve korozyonu önleyici kaplama uygulamasında ideal bir aday olduğunu göstermektedir. Hâlihazırda, literatürde metalik yüzeylerde akımsız Ni-P-B ve Ni-P-B-W kaplamaların oluşturulması ve bu yüzeylerin aşınma, korozyon ve tribokorozyon davranışlarının incelenmesi konusunda sınırlı sayıda araştırma bulunmaktadır. Bu çalışma, akımsız kaplama tekniği ile yumuşak çelik altlık üzerinde oluşturulan Ni-P-B ve Ni-P-B-W çoklu alaşımlı kaplamaların yapısal, korozyon ve aşınma özelliklerinin araştırılmasını amaçlamaktadır. Ayrıca Ni-P-B ve Ni-P-B-W kaplamaların morfolojik ve sertlik özellikleri karşılaştırıldı. Akımsız Ni-P-B kaplama, en yüksek sertlik değeri, korozyon direnci ve tribokorozyon performansı sergilemesine rağmen, akımsız Ni-P-B-W kaplama, kuru kayma koşuluna maruz kaldığında, işlem görmemiş çelik ve Ni-P-B kaplama ile karşılaştırıldığında en düşük aşınma hızı ve sürtünme katsayısı göstermiştir.
PLA ve ABS polimerlerin hızlı prototipleme üretimi sonrası mekanik davranışlarının değerlendirilmesi
Bu çalışmada, hızlı prototipleme teknolojisinde kullanılan yöntemlerden birisi olan eriyik biriktirme yöntemi ile üretilen numunelerin üretim parametrelerindeki değişikliklerin malzemenin mekanik davranışları üzerindeki etkisinin araştırılması amaçlanmaktadır. Bu kapsamda, ABS ve PLA termoplastik malzemeleri kullanılarak üretilen numunelere malzemelerin mekanik özelliklerinin tespitinde sıkça kullanılan çekme, basma ve üç nokta eğme testleri uygulanarak proses parametrelerinin etkisi incelenmiştir. Proses parametrelerinden dolgu geometrisi ve dolgu oranları aynı iken dolgu geometrisinin doku açıları 0, 15, 30 ve 45 derece olarak değiştirilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, PLA malzeme ABS malzemeye göre daha yüksek kuvvet davranışı sergilemiştir. Doku açılarındaki değişiklik yönünden ise 45° lik doku açısı ile üretilen numuneler iki malzeme türü içinde kritik değer olarak öne çıkmış ve kuvvet değerinde azalma gösterirken uzama değerlerinde ise bariz bir artışa sebep olduğu gözlemlenmiştir.
Nokta direnç kaynağı ile birleştirilen DC04-HRP6222 çeliklerinin mikroyapı ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
Bu çalışmada otomotiv sektöründe kullanılmakta olan DC04 ve HRP6222 çelik sacları kullanılarak gerçekleştirilen nokta direnç kaynaklı birleşimler incelenmiştir. Farklı elektrot basıncı ve kaynak akımı ile gerçekleştirilen nokta direnç kaynaklı birleşimlerin mikro yapı özellikleri ve bu özelliklerin sertlik, çekme makaslama gibi mekanik özellikler üzerinde oluşan etkileri için deneysel çalışmalar yapılmıştır. Deneysel çalışmalardan elde edilen veriler neticesinde nokta direnç kaynaklı numunelerde ITAB ve kaynak metali bölgesi mikro yapısının hızlı soğuma ve ısı girdisi etkenleri neticesinde esas metale göre önemli oranda değiştiğini göstermiştir. Nokta direnç kaynağı işleminden sonra ısı tesiri altındaki ve kaynak metali bölgesi bölgelerinde sertlik artışı meydana gelmiştir. HRP6222 çeliğinin DC04 çeliğine göre sertlik değerinin fazla olduğu tespit edilmiştir. Elektrot basıncı ve kaynak akımı parametre değerleri artmasıyla, ısı girdisinin artması neticesinde sertlik değerleri, çekirdek çap değerleri ve çekme makaslama yük kapasitesi artmıştır. Çekme makaslama dayanımı özelliklerinin çekirdek boyutu ile doğru orantılı olacak şekilde ilişki olduğu belirlenmiştir. Çekirdek çap değerleri ve çekme makaslama dayanım değerlerinin 2,4 kN elektrot basıncı ve 8 kA kaynak akımı parametre değerlerinde en yüksek olduğu HRP6222-HRP6222 birleşim grubunda B6 kaynaklı birleşimlerinde ölçülmüştür. Çekme makaslama testleri boyunca nokta direnç kaynaklı numunelerde ara yüzey, düğme ve tam düğme(yırtırma) tipi kırılmalar meydana gelmiştir. Nokta direnç kaynaklı numunelerin kopmanın başlamış olduğu kırılma bölgelerinde bantlı yüzey ve boşluklu yapıların oluştuğu gözlemlenmiştir. Kırılma bölgelerinde bantlı yüzeylerin oluşması neticesinde gevrek kırılma, boşluklu yapılarda sünek kırılma olduğu belirlenmiştir
AISI 1020 çeliğinin elektrokimyasal olarak borlanması ve borlama işleminin darbeli kayma aşınma davranışına etkisi
Darbeli kayma aşınması, darbe ve kayma hareketlerinden kaynaklanan, parçaların hızlı aşınma arızasına yol açabilen ve oldukça karmaşık bir hasar sürecine sahip yaygın bir kompozit aşınma türüdür. Bu tür aşınma, yüksek hızlı demiryolu katener sistemi, nükleer enerji santralleri, rulmanlar, dişliler, vana yatakları, matkap uçları, yapay eklem, demiryolu ray sistemi yön değiştiren bileşenler gibi geniş bir endüstriyel ekipman yelpazesinde yaygındır. Yüzey hasarı olarak bilinen aşınma, parçanın hizmet ömrünü azaltır, ekipmanın işletme maliyetlerini artırır ve kritik bileşenlerin arızası nedeniyle ölümcül hasarlara yol açabilir. Temel malzemenin özelliklerini değiştirmeyen yüzey iyileştirme teknikleri, parçaların aşınma direncini artırmak için giderek daha fazla araştırılıyor ve uygulanıyor. Borlama, çeliklerin yüzey özelliklerini iyileştirmek için genellikle iki (FeB ve Fe2B) tabakalı yapıdan oluşan sert demir borür tabakaları oluşturarak kullanılır. Ancak, özellikle FeB'nin termal genleşme katsayıları ve kırılganlığı, borlanmış çeliklerin çevrimsel yük altında temas yüzeylerinde kullanımını sınırlar. AISI 1020 çelikleri üzerinde yapılan geleneksel borlama uygulamalarıyla ilgili birçok çalışma yayınlanmış olmasına rağmen, oluşturulan kaplamalarda FeB'nin varlığı nedeniyle elde edilen sonuçlar endüstride uygulanamaz. Bu çalışmanın amacı, AISI 1020 çeliğinin yüzey özelliklerini ergimiş tuz elektrolizi ile borlama uygulayarak iyileştirmek ve AISI 1020 çeliğinin darbeli-kayma aşınma davranışını incelemektir. Bu çalışmada, borlamanın AISI 1020 çeliğinin aşınma direnci üzerine etkisi, özel tasarlanmış bir darbeli-kayma aşınma test cihazı kullanılarak araştırılmıştır. Borlanmış ve işlem görmemiş numunelerin yapısal karakterizasyonu, X-ışını difraktometresi ve optik mikroskop kullanılarak yapılmış ve sertlikleri ölçülmüştür. Oda sıcaklığında darbeli-kayma aşınma deneyine tabi tutulan numunelerin aşınma mekanizmasını belirlemek için aşınma izleri optik mikroskop altında incelenmiştir. Aşınma kayıpları, 2-D profilometre kullanılarak ölçülmüştür. Bu incelemelerin sonuçları, borlamanın AISI 1020 çeliğinin oda sıcaklığında darbeli-kayma aşınma direncini artırdığını ortaya koymuştur. Mikroyapı ve mikrosertlik analiz sonuçlarına göre, 950 °C'de 15 dk elektrokimyasal borlama (EB) ve 45 dk bekleme koşulu sonucunda yüzeyde yaklaşık 40 μm kalınlığında ve yüzey sertliği olarak 1450±50 HV0,05 değerine sahip tek tabakalı (Fe2B) bir borür yapısı oluşmuştur. Ancak, 950 °C'de 30 dk EB ve 45 dk bekleme koşulu sonucunda yaklaşık 140 μm kalınlığında ve yüzey sertliği olarak 1900±50 HV0,05 değerine sahip iki tabakalı (FeB+Fe2B) bir borür yapısı oluşmuştur. Özetle, borür yapıların aşınma direnci, darbe ve kayma bölgelerinde farklılık göstermiştir. Tek tabakalı (Fe2B) borürlü yapı, darbe bölgesindeki tokluğu ve sünekliği nedeniyle daha iyi performans sergilemiş ve daha az aşınma derinliği elde edilmiştir. Ancak, iki tabakalı (FeB+Fe2B) borürlü yapı, daha yüksek sertliği nedeniyle kayma bölgesinde daha iyi performans göstermiştir, ancak bu durum, çelik bilyanın yüzeyinde daha fazla aşınmaya neden olmuştur.
Alüminyum 6060 alaşımının üç nokta eğme yüklemesi altındaki karakteristiğinin farklı proses parametreleri ile deneysel ve nümerik olarak incelenmesi
Bu çalışmada, 6060 alüminyum alaşımı profil yapılarının üç nokta eğme yükü altındaki deformasyon davranışları deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir. Bu doğrultuda, özellikle otomobillerde çarpışmalara karşı güvenliği arttırmak amacıyla kullanılan çarpışma kritik profil yapılarının kullanımı incelenmiştir. Tez çalışması kapsamında, yamuk ve elips olmak üzere iki farklı kesit geometrisine sahip olan AA6060 alaşımı 100mm, 160mm ve 200mm mesnet aralıkları ve 5mm ve 10mm zımba yarıçapları kullanılarak üç nokta eğme deneyleri gerçekleştirilmiştir ve deneysel çalışmalar sonucunda kuvvet-uzama eğrileri ile et kalınlığındaki değişimler deneysel olarak elde edilmiştir. Deneysel çalışmalar sonucunda mesnetler arası mesafeler arttığında malzemenin eğilmesi için gerekli olan kuvvetin daha az olduğu, kesit geometrilerinin farklılıkları nedeniyle yamuk profilin eğilmesi için gerekli olan kuvvetin elips profilli kesit geometrisine sahip profile göre daha fazla olduğu tespit edilmiştir. Çalışmanın ikinci adımında ise Piecewise Linear Plasticity, 3-Parameter Barlat, σ- tabanlı Hill 48 ve r- tabanlı Hill-48 plastisite modellleri kullanılarak sonlu elemanlar analizleri gerçekleştirilmiş ve kuvvet-uzama eğrileri, kalınlık değerleri ve şekillendirilmiş ürün formları deneysel sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Karşılaştırmalar sonucunda ise kuvvet-uzama eğrilerinin ve ürün formlarının deneysel sonuçlarla uyumlu olduğu tespit edilmiştir.
Elektrokimyasal borlama işlemi ile AISI 316L paslanmaz çelik kaplamaların yüzey özelliklerinin iyileştirilmesi
Yüksek hızlı oksijen-yakıt (HVOF) tekniği ile elde edilen ostenitik paslanmaz çelik kaplamalar, kimyasal tesisler, mekanik makineler ve makine parçaları gibi çeşitli ortamlarda normal çeliği korozyondan koruma yöntemi olarak yaygın şekilde kullanılmaktadır. AISI 316L ostenitik paslanmaz çelik kaplamalarının sertliği, AISI 316L çelik levhalarının sertliğinden biraz daha yüksektir. HVOF 316L kaplama yaklaşık olarak 289±36 HV0,1 sertliğe sahiptir, ancak AISI 316L çelik levhalar yaklaşık 240±5 HV0,1 sertliğindedir. Bununla birlikte, HVOF 316L kaplamalar, yaklaşık 600 HV'nin üzerinde sertlik değerlerine sahip olan püskürtülmüş seramik veya sermet kaplamalar kadar yüksek sertliğe sahip değildir. Aşırı sürtünme koşullarında HVOF 316L kaplamalar aşınmaya karşı etkili değildir. Makine ve kalıp parçalarının yüzeyine onarıcı kaplamalar olarak krom kaplama ve seramik kaplamalara alternatif olarak, daha dayanıklı termal püskürtülmüş 316L kaplamalarının geliştirilmesi, uygulama alanlarını önemli ölçüde genişletecektir. Bu çalışmanın amacı, HVOF 316L kaplamalarının yüzey özelliklerini iyileştirmek için termal difüzyon esaslı borlama yöntemini uygulayarak kalın tek fazlı Fe2B tabakası ve iç kısımda Fe2B ve dış kısımda FeB olmak üzere çift fazlı borür yapılarının oluşturulması ve ardından örneklerin kuru kaymalı aşınma ve tribokorozyon davranışlarının incelenmesidir. İşlem görmemiş ve borlanmış HVOF 316L kaplamaların yapısal karakterizasyonu, optik mikroskop ve yüzey sertliği ölçümleri kullanılarak gerçekleştirildi. Kuru kayma aşınma ve tribokorozyon deneylerine tabi tutulan kaplamaların aşınma yüzeyleri, aşınma mekanizmalarının belirlenmesi amacıyla optik mikroskop altında incelendi. Ayrıca, 2 boyutlu bir profilometre kullanılarak aşınma kaybı ölçüldü. Mikroyapı ve yüzey sertliği analizi sonuçlarına dayanarak, 15 dk elektrokimyasal borlama (EB) ve 45 dk bekleme koşulu sonucunda yüzey sertliği 1419±378 HV0,1 olan4 μm'luk tek tabakalı Fe2B kalınlığı üretilmiş ve 0,23 µm/dk.'lık bir büyüme oranı elde edilmiştir. Ancak, 950 °C'de 30 dk ve 60 dk EB ve 45 dk bekletme süresi ile yüzeyde sırasıyla yaklaşık 23 µm ve 30 µm kalınlığında 1839±436 HV0,1 ve 2085±356 HV0,1 yüzey sertliğine sahip iki katmanlı (FeB+Fe2B) bir borürlü yapı oluşturulmuştur. Kuru ortam aşınma koşullarında HVOF püskürtülmüş 316L paslanmaz çelik kaplamanın yapısında bulunan ergimiş partikül ile sert oksit tabakaların üst üste istiflenmesi ve poroziteden dolayı daha yüksek aşınma hızı (96,12×10-5 mm3/Nm) ve daha yüksek sürtünme katsayısı değerleri (~1,0-1,5) belirlenmiştir. HVOF 316L paslanmaz çeliğe uygulanan elektrokimyasal borlama işlemi sayesinde EB süresine bağlı olarak kuru ortam aşınma hızları 75-200 kat arasında azalmaktadır. Açık devre şartlarında (OCP) gerçekleştirilen tribokorozyon deneylerinde elektrokimyasal borlanmış kaplamaların yüzey temas açısı arttıkça sürtünme katsayısı ve aşınma hızı artmaktadır.
Üretim hatlarında solunamaz gazların bertarafı ve iç hava kalitesinin artırılması için doğal havalandırma sistemi tasarımı
Bu çalışma, endüstriyel binaların havalandırılması için tasarlanmış patentli özgün bir doğal havalandırma modeli için yapılmıştır. Doğal havalandırma sistemi, deneysel olarak bir yıl boyunca elde edilen veriler ile havalandırma performansı ve ekserji verimi yönünden incelenmiştir. Deneysel olarak ele alınan fiziksel modelin optimizasyonu için 45 farklı tasarıma sahip doğal havalandırma modeli deneysel model baz alınarak oluşturulmuştur. Deneysel ve sayısal analiz validasyonu belirlenen çevre şartları altında gerçekleştirilmiştir. FloEFD yazılımı ile 45 tasarımın yaz ve kış koşulları altında sağladığı havalandırma debilerine ulaşılmıştır. Reynolds-ortalama Navier-Stokes yaklaşımı (RANS), FloEFD' de basınç ve yoğunluk temelli bir formülasyon kullanılarak çözümlenmiştir. Modifiye edilmiş k-ε modeli türbülans modeli olarak seçilmiştir. Sayısal analiz içerisinde mesh hassasiyeti çalışması da gerçekleştirilmiştir. Çalışmaya konu olan endüstriyel bina için tasarlanan modellerin gerekli uygulama adetleri ve ilk yatırım maliyetleri belirlenmiş olup, tasarımlar ve optimum fayda sağlayan tasarımların Net bugünkü değerleri (NBD) belirlenmiştir. Tasarlanan 45 tasarım arasından 10 numaralı tasarım en yüksek değer olan 138,437.95 $ NBD değerine , sırası ile yaz koşullarında %98,83, kış koşullarında %99,07 ekserji değerlerine sahip olduğundan optimum tasarım olarak kabul edilmiştir. Buna ek olarak, optimum fayda sağlayan doğal havalandırma modelinin kullanılması ile tasarruf edilen enerji ve gaz emisyonları belirlenmiş olup , doğal havalandırma modelinin tekno ekonomik ve çevresel açıdan yatırıma değer olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Ayrıca optimum tasarım için alternatif malzemeler ,üretim yöntemleri, uygulama adeti artırma önerileri incelenmiş olup, NBD değerdeki iyileştirmeler belirlenmiştir.
Yalın üretim sistemi: Seramik fabrikasında bir uygulama
Hızla gelişen teknoloji tüketicilerin doyum noktasına çabuk ulaşmasına, ihtiyaç ve isteklerinin sürekli değişmesine sebep olmaktadır. Bu durum şirketler arası rekabeti artırmakta ve şirketleri zora sokmaktadır. Klasik üretim sistemlerini kullanan şirketler rekabet ortamında fiyat arttıramadıklarından, kar edebilmek için yeni maliyet düşürme yolları aramaktadırlar. Hata, maliyet, stok, düzensiz iş akışı, fire ve müşteri memnuniyetsizliği gibi her türlü israf unsurlarını azaltmayı hedefleyen yalın üretim sistemi rekabeti lehine çevirmek isteyen şirketler için önem arz etmektedir. Dünya genelinde klasik üretim sistemleri ile maliyet düşümüne gidemeyen ve rekabet edemeyen şirketler yalın düşünceden doğan yalın üretim sistemine yönelmişlerdir. Yalın üretimde temel amaç üretime değer katmayan tüm israflardan arınarak maliyeti düşürmek, kalite ve müşteri memnuniyetini artırmaktır. Yalın üretim sisteminin çıkış noktası otomotiv sektörü olmakla birlikte bu sistem birçok farklı sektörde kabul görmüştür. Bu çalışmada bir seramik fabrikasında değer akış haritalama, sekiz temel israf kavramı ve yalın üretim teknikleri üzerine uygulamalar yapılmış ve sonuçlar tartışılmıştır. Kaizen uygulamaları ile üretim süreçlerinde kalite kusurları ve makine duruş süreleri azaltılmış, toplam ekipman verimliliği %14 - %56 oranında artırılmıştır. Araştırmanın seramik sektöründe yalın üretim uygulamaları açısından somut bulgular ortaya koyduğu söylenebilir. Anahtar Kelimeler: Değer akışı haritalama, Kaizen, seramik üretimi, yalın düşünce, yalın üretim
Bilyalı dövme ve plazma nitrürleme işlemlerinin R260 ray çeliğinin yüzey özellikleri ve aşınma davranışına etkisi
Demiryolu ağlarında giderek artan zorlu yükleme koşulları, yüksek aşınma direnci ve üstün yorulma performansı sergileyen ray çeliklerinin kullanımını zorunlu kılmaktadır. Raylar, demiryolu üstyapısının temel bileşenlerinden biri olup işletme süresince yuvarlanma, darbe ve kayma gerilmelerine maruz kalmaktadır. Özellikle darbeli-kayma gerilmeleri, tekerleğin ray kanadından makas göbeğine geçişi sırasında ortaya çıkmakta; bu geçiş, makas göbeğinde son derece yüksek temas kuvvetleri oluşturmakta ve hem makas göbeğinde hem de kanat rayında ciddi hasarların oluşmasına neden olabilmektedir. Bu çalışmada, R260 ray çeliği üzerine üç farklı parametrede bilyalı dövme işlemi (16A + %200, 24A + %200 ve 24A + %1000) uygulanmıştır. Daha sonra hem işlem görmemiş hem de bilyalı dövme uygulanmış ray çeliklerine plazma nitrürleme işlemi gerçekleştirilmiştir. Plazma nitrürleme, 12 saat süreyle 450 °C, 500 °C ve 540 °C sıcaklıklarda, hacimce %20 N₂ + %80 H₂ ve %80 N₂ + %20 H₂ gaz karışımlarında uygulanmıştır. Literatürde, plazma nitrürleme öncesinde ray çeliklerine bilyalı dövme işleminin uygulandığı bir çalışmaya rastlanmamıştır. İşlem görmüş çeliklerin yüzey karakterizasyonu; optik mikroskop, taramalı elektron mikroskobu (SEM), X-ışını difraksiyonu (XRD) ve mikrosertlik testleri ile gerçekleştirilmiştir. Kuru kayma aşınma deneyleri, ileri-geri salınımlı karşıt hareketli sistemde, düz yüzey üzerinde bilye (ball-on-plate) kullanılarak atmosferik koşullarda ve dört farklı normal yük (15, 30, 45 ve 60 N) altında yapılmıştır. Ayrıca, işlem görmemiş ve yüzey işlemi uygulanmış ray çeliklerinde kuvvetlerin birleşik etkilerini incelemek amacıyla yeni geliştirilmiş darbeli-kayma aşınma yöntemi uygulanmıştır. Bu deneyler, 10 mm çapında sertleştirilmiş çelik bilye ile 4297 çevrim (60 m) boyunca gerçekleştirilmiştir. Hem Almen şiddetinin hem de yüzey örtme oranının artırılması, R260 ray çeliğinin yüzey tabakasında yüksek bası kalıntı gerilmesi ve belirgin yüzey sertleşmesi ile karakterize edilen gradyan bir yapının oluşmasına neden olmuştur. Yüzey örtme oranının artırılmasıyla elde edilen tane incelmesi, bası kalıntı gerilmesi ve yüzey sertleşmesindeki iyileşmelerin, yalnızca Almen şiddetinin artırılmasıyla elde edilenlere kıyasla daha belirgin olduğu gözlemlenmiştir. 24A + %1000 bilyalı dövme koşulunda işlem gören çelik yaklaşık 1.24 GPa bası kalıntı gerilmesi ve yaklaşık 410 HV0.01 yüzey sertliği göstermiştir. Bununla birlikte, bilyalı dövme işlemi yüzey pürüzlülüğünü artırmıştır. Tüm bilyalı dövme işlem görmüş çeliklerin hem kuru kayma hem de darbeli-kayma aşınma dirençleri işlem görmemiş R260 ray çeliğine düşük çıkmıştır. Sadece 24A + %1000 bilyalı dövme koşulunda işlem gören çeliğin darbe bölgesindeki aşınma direnci işlem görmemiş çeliğe göre yaklaşık %6,5 oranında arttığı görülmüştür. Plazma nitrürleme işlemlerinde, hacimce %20 N2 + %80 H2 gaz karışımında nitrürlenen çeliklerde sıcaklık artışıyla birlikte beyaz tabaka kalınlığı ve γˈ-Fe4N faz yoğunluğu artarken, ε-Fe2-3N faz yoğunluğunun azaldığı tespit edilmiştir. Buna karşılık, %80 N2 + %20 H2 gaz karışımında nitrürlenen çeliklerde sıcaklık artışı, beyaz tabaka kalınlığı ve ε-Fe2-3N faz yoğunluğunun artmasına yol açmıştır. Gaz karışımındaki azot miktarı arttıkça, beyaz tabaka kalınlığı ve yüzey pürüzlülüğünün de arttığı görülmüştür. Plazma nitrürlenmiş çeliklerin 30 N ve 60 N yük aralıklarında gerçekleştirilen kuru kayma aşınma deneyleri ile darbeli-kayma aşınma deneylerinde, aşınma dirençlerinin işlem görmemiş R260 ray çeliğine kıyasla daha yüksek olduğu belirlenmiştir. İki fazlı (ε-Fe2-3N + γˈ-Fe4N) beyaz tabakaya sahip çeliklerin, tek fazlı (γˈ-Fe₄N) beyaz tabakaya sahip olanlara göre daha iyi aşınma direnci sergilediği görülmüştür. Plazma nitrürleme öncesinde uygulanan bilyalı dövme işleminin genel olarak beyaz tabaka kalınlığını azalttığı, ancak difüzyon tabakası kalınlığını artırdığı tespit edilmiştir. Ayrıca, bilyalı dövme ön işlemi, %20 N2 + %80 H2 gaz karışımında nitrürlenen çeliklerde α-Fe fazının, %80 N2 + %20 H2 gaz karışımında nitrürlenen çeliklerde ise γˈ-Fe₄N fazının oluşumunu teşvik etmiştir. Bununla birlikte, bilyalı dövme sonrası nitrürlenen çeliklerde artan yüzey pürüzlülüğü nedeniyle aşınma hacimlerinin yükseldiği belirlenmiştir.
Alaşımlandırılmış EN-GJS-500-7 kalite küresel grafitli dökme demirin mekanik, işlenebilirlik, yüksek sıcaklık aşınma, korozyon ve tribokorozyon davranışı
Günümüzde, küresel grafitli dökme demirler (KGDD) çeliklere göre üstün mekanik özelliklere ve ekonomik avantajlara sahip olduğu için endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır ve imalatçılar spesifik mukavemeti (mukavemet/ağırlık oranı) artırmak için daha düşük kalınlıklarda KGDD'den parçalar geliştirmenin yollarını araştırmaktadır. Son zamanlarda yüksek mukavemet, işlenebilirlik, korozyon ve aşınma direnci, yüksek tribokorozyon performans gibi talepler arttığından, bu alanlara yönelik KGDD'lerin üretim teknolojisi üzerine çalışmalar gerçekleşmektedir. KGDD'lerin mekanik, işlenebilirlik, korozyon, aşınma ve tribokorozyon özellikleri büyük ölçüde metalurjik yapısı tarafından belirlenir. KGDD'lerin matrisinde ferrit ve perlitin uygun bir dengeye sahip olması, tatmin edici mukavemet, işlenebilirlik, korozyon, aşınma ve tribokorozyon performansı elde edilebilir. KGDD üretiminde, genellikle mikroyapıyı kontrol etmek ve malzemenin mekanik özelliklerini iyileştirmek için alaşım elementleri (Si, Mn, Cu, Cr, Sn ve Sb) kullanılır. Her bir alaşım elementi bağımsız olarak değerlendirilemez ve bunlar arasında bazı karmaşık etkileşimler görülebilir. Bu nedenle, alaşım elementlerinin miktarındaki uygun denge, KGDD'lerin üretiminde dikkatlice düşünülmelidir. Demisaş A.Ş'den temin edilen 15 mm çapında EN-GJS-500-7 kalite perlitik/ferritik KGDD'ye alaşımlandırmanın (Mn, Cu ve Mn) mekanik, işlenebilirlik, korozyon, tribokorozyon ve yüksek sıcaklık aşınma davranışına etkisi incelenmiştir. Ağırlıkça hem % 0,8 Mn hem de %0,8 Cu ile alaşımlandırılan KGDD'nin grafit nodüllerinin sayısı azalırken boyutları da artmıştır. Alaşımsız KGDD büyük miktarda ferrit fazı içerirken, perlit hacim oranı alaşımlandırma ile birlikte genişledi. Alaşımlandırma ile perlit miktarı artarken, ferrit miktarı ise azalmaktadır. Alaşımlandırma ile akma mukavemeti, çekme mukavemeti ve sertlik değerleri iyileşirken darbe tokluğu azalmaktadır. En düşük kesme kuvveti değeri, alaşımsız KGDD'nin tornalandığında kaydedildi. Ancak, alaşımsız KGDD en yüksek yüzey pürüzlülüğü değerleri gösterdi. Alaşımlandırmanın yüzey pürüzlülüğü üzerinde belirgin bir etkisi olduğu gözlendi, kesme kuvvetleri üzerindeki etkileri biraz daha düşük oldu ve kesme kuvvetleri için %11, yüzey pürüzlülüğü değerleri için ise yaklaşık % 50'lik olumlu bir değişim tespit edildi. En düşük aşınma kaybı, ağırlıkça % 0,8 Mn ile alaşımlandırılan KGDD'de edildi, ancak en yüksek mekanik özellikler ağırlıkça hem % 0,8 Mn hem de %0,8 Cu ile alaşımlandırılan KGDD'de elde edildi. Mn ile alaşımlandırılan KGDD'nin oda sıcaklığında gerçekleştirilen aşınma deneyine göre 200 °C'de aşınma hızı arttı ve 600 °C'ye kadar aşınma hızı değişmedi. Sıcaklığın artmasıyla aşınma hızında en fazla artış, alaşımsız ve hem Mn hem de Cu ile alaşımlı KGDD'de tespit edildi. Ağırlıkça % 0,8 Mn ile alaşımlandırılan KGDD'nin korozyon direnci, ağırlıkça % 3,5 NaCl ortamında en yüksek bulundu. Ancak ağırlıkça hem % 0,8 Mn hem de % 0,8 Cu ile alaşımlandırma KGDD'nin korozyon direncini oldukça düşürmektedir. Ağırlıkça % 0,8 Mn ile alaşımlandırılan KGDD, hem kuru hem de korozif ortamlarda daha düşük sürtünme katsayısı (COF) ve daha düşük aşınma hızına sahiptir. KGDD'lerin kuru ve korozif koşullarda aşınma mekanizması yumuşak ferrit fazının plastik deformasyonu ve sürüklenmesini içerir, ayrıca yapısal kusurlar nedeniyle aşınma ürünlerinin ve korozif çözeltinin nüfuz etmesini içerir. Ancak aşınma hasarı, sert perlit fazıyla desteklenen matriste grafitin yağlayıcı özellikleriyle azalmıştır.
Yama ve yapıştırıcı kullanılarak tamir edilmiş kompozit levhaların burkulma davranışı üzerine termal yaşlanma etkilerinin araştırılması
Bu çalışmada, dış kısmından yama ve yapıştırıcı kullanılarak tamir edilmiş kompozit levhaların burkulma davranışları üzerine termal yaşlanma etkileri deneysel olarak araştırılmıştır. Ortasına dairesel delik açılmış, sekiz tabakalı epoksi reçine matrisli örgülü cam elyaf takviyeli kompozit levhalar, yine aynı levhalardan elde edilen yamalar ile birleştirilmiştir. Yapıştırıcı olarak ticari bir ürün olan Loctite 3471™ marka çift bileşenli yapıştırıcı kullanılmıştır. Tek ve çift yüzünden yama yapıştırılarak tamir edilen kompozit levhalarda sıcaklık değişimi ve yapıştırıcı kalınlığı parametrelerinin değişiminin burkulma yükü üzerine etkileri araştırılmıştır. Termal yaşlanma etkilerini incelemek için 2 saat, 4 saat, 6 saat ve 8 saat süreyle numuneler 75 ℃, 100℃ ve 150℃'ye maruz bırakılmıştır. Yapıştırıcı kalınlığı 0.2 mm, 0.4 mm, 0.6 mm ve çift yüz 0.8 mm olacak şekilde tamir edilmiş numuneler kullanılmıştır. Sonuç olarak sıcaklık, zaman ve yapıştırıcı kalınlığının değişiminin kritik burkulma yüklerini % 18.81 ile % 116.10 arası değişen oranlarda etkilediği belirlenmiştir.
Kompozit malzemelerde yapışma bağlantılarının hasar davranışları üzerine deniz suyu etkilerinin araştırılması
Bu çalışmada kompozit malzemelerde bindirmeli yapışma bağlantılarının hasar davranışları üzerinde deniz suyunun etkileri deneysel yöntemlerle araştırılmıştır. Kompozit malzeme olarak sekiz tabakalı örgülü cam elyaf/epoksi kompozit levhalar ve yapıştırıcı olarak ta epoksi esaslı yapıştırıcılar kullanılmıştır. Yama ve yapıştırılan kompozit levha olarak aynı malzemeden yararlanılmıştır. Numunelerde kompozit levhanın fiber takviye açısı olarak [0°]8 kullanılırken, yamanın fiber takviye açıları [0°]8, [15°]8, [30°]8, [45°]8 olarak kullanılmıştır. Yama uzunlukları 20 mm, 30 mm, 40 mm olarak seçilmiş ve bağlantılar tek ve çift yüzlerinden birleştirilerek deniz suyunun içerisinde 9 ay, 12 ay, 15 ay ve 18 ay süre ile bekletilmiştir. Deniz suyundan çıkarıldıktan sonra çekme testine tabi tutulan numunelerin hasar yükleri deniz suyunda bekletilmemiş numunelerin hasar yükleri ile karşılaştırılmıştır. Deneysel çalışmanın sonun da deniz suyunun bağlantıların mukavemetini düşürdüğü gözlemlenmiştir. Hasar yüklerindeki en büyük azalmanın 18 ay süresince deniz suyunda bekletilmiş 20 mm bindirme uzunluğuna sahip numunelerde meydana geldiği belirlenmiştir.
Tek tesirli yapışma bağlantılarının hasar davranışları üzerine termal yaşlanma etkilerinin araştırılması
Bu çalışmada, tek tesirli yapışma bağlantılarının hasar davranışları üzerine termal yaşlandırma etkileri deneysel yöntemlerle araştırılmıştır. Deneysel çalışmada numuneler yapıştırıcı kalınlığı 0,2 mm 0,4 mm, 0,6 mm ve elektrikli fırın yardımıyla 75℃, 100℃, 150℃ sıcaklıklara 2, 4, 6, 8 saat süreyle maruz bırakılmış, oda sıcaklığında soğumaya bırakılmış ve daha sonra statik çekme yüküne tabi tutulmuştur. Termal yaşlandırma işlemi sonrası elde edilen veriler termal yaşlandırmaya tabi tutulmayan numunelerle karşılaştırılmış ve termal yaşlandırma etkileri grafik ve tablolarla ortaya konmuştur. Deneysel çalışma sonucunda termal yaşlandırmanın bağlantının mukavemetini arttırdığı görülmüştür. En iyi sonuçlar ise 100℃ ve 2 saat fırınlanma süresinde elde edilmiştir.
Yeni geliştirilen havalı güneş kolektörünün enerji ve ekserji parametrelerinin belirlenmesi
Yapılan bu çalışmada yeni tasarlanan poroz yüzeyli havalı güneş kolektörünün enerji ve ekserji analizi yapılmıştır. Deneysel çalışmalar için üç ayrı deney düzeneği hazırlanmıştır. İlk deney düzeneğinde, emici yüzeyine herhangi madde serilmeden düz yüzey kullanılmıştır, ikinci çalışmada emici plaka üzerine bakır elek teli serilmiştir, üçüncü çalışmada emici plaka üzerine bakır yünü serilmiştir. Bu şekilde emici plakanın makro düzeyde seçici yüzey gibi davranması ve akışın ısıl sınır tabakasının bozulmasıyla emici plakanın daha fazla ısı absorbe etmesi hedeflenmiştir. Deneyler farklı kolektör tipleri için 0.030, 0.035, 0.044 ve 0.055 kg/s kütlesel debilerde tekrarlanmıştır. Verim hesaplaması için, kolektöre giren ve çıkan havanın sıcaklığı, havanın hızı, ışınım şiddeti ve kolektörde meydana gelen basınç farkı ölçülmüştür. Düzey yüzeyli kolektörlerde 0.035 kg/s kütlesel debi değeri için maksimum ısıl verim %50; 0.044 kg/s kütlesel debi değeri için maksimum ısıl verim % 68 bulunmuştur. Bakır elek teli serilen kolektörde 0.035 kg/s kütlesel debi değeri için maksimum ısıl verim %58; 0.044 kg/s kütlesel debi değeri için maksimum ısıl verim %77 bulunmuştur. Birinci ve ikinci deney düzeneği farklı kollektör açılarında incelenmiştir. Ayrıca ikinci çalışmada yeni tasarlanan poroz yüzeyli havalı güneş kolektörünün ve düz yüzeyli kollektörün termal performansı, farklı kolektör açılarında araştırarak incelenmiştir. Aynı kütlesel debide düz yüzeye sahip kolektörün 35° eğim açısındaki verimi ile bakır elek telli kolektörün 25° eğim açısındaki verimleri karşılaştırıldığında kolektör açısının, kolektör emici yüzeyine göre verimi daha çok etkilediği görülmüştür. Emici yüzeye bakır yünü serilen kolektörün, 0.035 kg/s kütlesel debi değeri için maksimum ısıl verim %57; 0.044 kg/s kütlesel debi değeri için maksimum ısıl verim %73 olarak bulunmuştur. Kolektörlere ait termal-hidrolik verim değerleri %20- %70 arasında tespit edilmiştir. Deneysel sonuçlara göre hesaplanan ekserji verimleri %2 -%11 arasında hesaplanmıştır.
AIsI H13 çeliğinin korozyon, tribolojik ve tribokorozyon performansının kutu ve elektrokimyasal esaslı borlama yöntemleriyle geliştirilmesi
AISI H13, yüksek sertlik, tokluk ve sertleşebilme özellikleri ile birlikte mükemmel yüksek sıcaklık performansına sahip olması nedeniyle poli(vinil klorür) (PVC) ekstrüzyon ve enjeksiyon kalıp ve takım imalatında kullanılmaktadır. PVC içeren malzemelerin yüksek sıcaklıkta işlenmesiyle ilgili bir dezavantaj, korozyon ve aşınma hızını büyük ölçüde hızlandırabilen, C-Cl bağlarının parçalanmasından kaynaklanan serbest klorür türlerinin göz ardı edilemeyecek konsantrasyonudur. Bununla birlikte, dövme ve döküm gibi çoğu sıcak şekillendirme uygulamalarında tercih edilen H13 çeliğinin oda ve yüksek sıcaklıklarda aşınma ve korozyon direncinin iyileştirilmesi gereklidir. Sıcak şekillendirme uygulamaları sırasında kalıp ve takımlar, genellikle yüksek sıcaklıkta şiddetli statik/çevrimsel yüke maruz kalmaktadır ve bu durum, kalıp ve takım yüzeyinde erozyon, termal yorulma, kalıp ve takımın başlıca bölgelerinde abrasif/adhesif aşınmasına yol açabilir, bu da kalıp ve takımların servis ömrünü büyük ölçüde azaltabilir. Ayrıca, korozyon, sıcaklık ve agresif yağlayıcıların birleşik etkisi nedeniyle kalıplar ve takımlar hasara uğrayabilir. H13 çeliğin zayıf korozyon ve aşınma direnci, tribolojik ve tribokorozyon performansı açıdan geliştirilmesi gerekiyor. Bu sorunu çözmek için kutu ve elektrokimyasal esaslı borlama potansiyel bir çözüm olarak araştırılmıştır. Bu çalışmada, kutu (% 90 B4C ve % 10 KBF4 toz karışımı içerisinde 950 °C'de 6 saat süre) ve elektrokimyasal (% 90 Na2B4O7 ve % 10 Na2CO3 elektrolit içerisinde 950 °C sıcaklıkta 15 dakika 200 mA/cm2 akım yoğunluğunda elektrokimyasal borlama ve 45 dakika bekletme) esaslı borlamanın H13 çeliğinin yüzey sertliğini ve kendi kendini yağlama performansını önemli ölçüde artırabildiğini ve aynı zamanda etkileyici korozyon ve tribokorozyon performansı sergileyebileceğini göstermektedir. Kutu ve elektrokimyasal esaslı borlama yöntemleriyle H13 çeliğin yüzeyinde sırasıyla yaklaşık 59 µm ve 25 µm kalınlığında borlanmış bir tabaka elde edilmiştir. Borlanmış katman esas olarak FeB, Fe2B ve CrB'den oluşmaktadır. Kutu ve elektrokimyasal esaslı borlamadan sonra H13 çeliğin yüzey sertliği sırasıyla yaklaşık 1573 HV0,05 ve 1805 HV0,05'ye ulaşmaktadır. İşlem görmemiş H13 çelik, % 3,5 NaCl çözeltisi altındaki aşınma hızının 25,6 x 10-6 mm3 Nm-1 olduğu görülebilir, bu da kuru ortam koşullara kıyasla % 95 daha düşüktür. Kutu ve elektrokimyasal esaslı borlanmış H13 çelik için % 3,5 NaCl çözeltisi altındaki aşınma hızı sırasıyla 8,38 x 10-6 mm3 Nm-1 ve 1,66 x 10-6 mm3 Nm-1 olup, bu da kuru ortam koşullara kıyasla % 36 ve % 69 daha azdır. İşlem görmemiş H13 çelik ile karşılaştırıldığında, kutu ve elektrokimyasal esaslı borlanmış H13 çeliğin aşınma hızı % 3,5 NaCl çözeltisi koşullarında sırasıyla % 67 ve % 94 oranında azalmaktadır.
MAG kaynak yöntemi ile birleştirilen SPH440-OD çeliğinin mikroyapı ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
Bu tez çalışmasında, SPH440-OD sıcak haddelenmiş otomotiv çeliğinin gazaltı ark yöntemlerinden biri olan Metal Aktif Gaz (MAG) kaynağı ile birleştirilmesiyle ortaya çıkan numunelerin mikroyapı ve mekanik özellikleri incelenmiştir. Kaynak uygulamasında tel hızı, kaynak gerilimi değerleri değişken kaynak parametreleri olarak tercih edilmiş ve 9 farklı kombinasyonda kaynak işlemleri gerçekleştirilmiştir. Farklı kaynak parametrelerinde elde edilen kaynaklı plakalardan numuneler kesilerek, bu numuneler üzerinde optik mikroskopta Esas Metal (EM), Kaynak Metali (KM), Isı Tesiri Altındaki Bölge (ITAB) olmak üzere üç farklı bölgeden mikroyapı görüntüleri elde edilmiştir. Yapıların mekanik özellikleri, çekme deneyi ve Vickers mikrosertlik deneyi ile değerlendirilmiştir. Sonuç olarak, farklı kaynak parametrelerinin çekme deneyi kapsamında yüzde uzama, çekme mukavemeti ve kaynak dikiş kalitesini etkilediği gözlemlenmiştir. 3C kodlu kaynaklı plakaya ait çekme numunesinde 6 m/dk tel hızı, 19 V kaynak gerilimi koşullarında 515,83 MPa ile en yüksek çekme gerilmesi değeri elde edilirken, en düşük çekme gerilmesi değeri 5,5 m/dk tel hızı, 19 V kaynak gerilimi koşullarında 487,83 MPa ile 2C kodlu kaynaklı plakaya ait çekme numunesinde gerçekleşmiştir. En yüksek yüzde uzama değeri %21,64 ile 5,5 m/dk tel hızı, 17 V kaynak gerilimi koşullarında 2B kodlu kaynaklı plakaya ait çekme numunesinde görüldü. En düşük uzama değerinin ise %17,85 ile 5,5 m/dk tel hızı, 15 V kaynak gerilimi koşullarında 2A kodlu kaynaklı plakaya ait çekme numunesinde gerçekleştiği görülmüştür. Genel anlamda tel hızının sabit tutulup, kaynak geriliminin kademeli olarak arttırılması, kaynaklı plakalar arasında kaynak dikişlerinin genişlemesini sağlamıştır. Numunelerde kopmanın genel olarak EM'de meydana geldiği görülmüştür. Metalografi deneylerinde, EM'ye göre ITAB'da tanelerin sıklaştığı ve büyüdüğü, KM'de ise kolonsal tane yapıları gözlemlenmiştir. Numunelerin sertliği EM'den ITAB'a, ITAB'dan KM'ye doğru artmıştır.
Ekstrüzyon işleminde strok boyunca oluşan sıcaklığın sonlu elemanlar yöntemi ve yapay sinir ağlari ile modellenmesi
Ekstrüzyon işlemi iş parçasının kalıptan geçirilerek istenen geometride profil elde edilmesidir. Kovan içine yerleştirilen iş parçası ıstampa tarafından uygulanan kuvvetle profil formunu veren kalıp açıklığından çıkmaya zorlanır. Ekstrüzyon hızı, sıcaklığı, ekstrüzyon oranı, sürtünme koşulları ve kalıp tasarımı gibi faktörler ekstrüzyon işlemine etki etmektedir. Bu faktörler arasından sıcaklık, ekstrüzyon işleminde en önemli değişkenlerden biridir. Pratikte, ekstrüzyon işlemi boyunca çok karmaşık bir termal değişim söz konusudur. Sıcak biyet kovana girmeden önce sıcaklığın dengelenebilmesi amacıyla kovanın ısıtılması sağlanır. Kalıp kanalında iş parçasında meydana gelen deformasyon ve sürtünmeden dolayı işlem süresince genellikle artan bir sıcaklık değişimi söz konusudur. Bu sırada meydana gelen sıcaklık değişimleri özellikle biyetten kovana doğru gerçekleşen ısı transferine, deformasyon koşullarına ve sürtünmeyle ortaya çıkan ısıya bağlıdır. Maksimum sıcaklık genellikle iş parçasının yoğun deformasyona maruz kaldığı kalıp köşe kısımlarında ve kalıp kanalındaki iş parçasında görülür. Artan sıcaklık risk meydana getirdiğinden sıcaklığın üst sınırının belirlenmesi önemlidir. Deneme yanılma ve tecrübe ile uygulanan deneysel çalışmalarda sıcaklık sadece bir noktada ölçülebilmekle beraber oldukça pahalı ve zahmetlidir. Ancak bilgisayar destekli analiz programları ile ekstrüzyon sıcaklığı tahmin edilebilir ve sonuçların tutarlılığı mukayese edilebilir. Bu çalışmanın amacı çeşitli noktalarda sıcaklık tahmininin etkin bir şekilde yapabilmesi için Sonlu Elemanlar Yöntemi ve Yapay Sinir Ağları'nın uygulanabilirliğini göstererek strok boyunca sıcaklık artışının kritik seviyeye ulaştığı sınırları belirlemektir. Anahtar Kelimeler : Ekstrüzyon, sonlu elemanlar yöntemi, yapay sinir ağları, modelleme
Toplu taşıma otobüslerinde egzoz gazı ile çalışan absorbsiyonlu soğutma sistemi tasarımı
Mekanik soğutma sistemlerinde kullanılan akışkan çiftlerinin atmosfere zarar vermesi ve günümüzdeki var olan enerjinin yeteri kadar olmaması sebebi ile absorbsiyonlu sistemler büyük önem taşımaktadır. Enerji için gereken maliyetin yeterli ölçüde olmaması ve günden güne artış göstermesi sebebi ile önem kazanan absorbsiyonlu soğutma sistemlerinde kullanılan atık ısıları kullanmak, bu ve benzeri sorunlar için iyi bir optimizasyon oluşturmuştur. Absorbsiyonlu soğutma sistemlerinde iki çeşit akışkan çifti mevcuttur, bunlar absorbent ve soğutucu akışkan olmakdır. Bu tez çalışmasında absorbent olarak LiBr ve soğutucu akışkan olarak su kullanılmıştır. Kullanılan soğutucu akışkan çiftlerinin ozon tabakasına dost oldukları bilinmektedir. Yapılan araştırmanın amacı; otobüs klima sisteminde, egzoz gazındaki atık ısıyı, ana ısı kaynağı olarak kullanan Absorbsiyonlu Soğutma Sistemini incelemektir. Bu şekilde, kompresör tarafından tahrik edilen klasik buhar Sıkıştırmalı Soğutma Sistemine alternatif bir sistem oluşturulacaktır. Termodinamik hesaplamalar sonucunda elde edilen veriler kullanılarak sistem elemanlarının boyutlandırılması gerçekleştirilmiştir. Gerçekleştirilen boyutlandırma sonuçları çalışma içerisinde tablolar halinde verilmiştir. Ancak otobüs, düşük hızlarda iken sistem performansı, daha efektif kaynatıcı tasarımı ile desteklenmelidir.
Organik Rankine çevrimi için türbin tasarımı
Organik Rankine çevrimi (ORC) atık ısıdan veya düşük potansiyelli ısı kaynaklarından elektrik enerjisi üretiminde yaygın olarak kullanılan yöntemlerden biridir. ORC sisteminde türbinler sistemin çevrim verimini belirlemede en önemli bileşendir. Bu çalışmada, küçük ölçekli ORC sistemleri için kullanılabilecek rejeneratif akışlı bir türbin (RFT) üzerinde HAD analizi kullanılarak sistem tasarımları ortaya koyulmuştur. Referans alınan türbin modeli ile öncelikle validasyon çalışması yapılmış, uygun türbülans modeli belirlendikten sonra organik akışkan R601 (n-pentan) ile yüksek ve düşük sıcaklık şartlarında, farklı basınç ve devir sayılarında performans analizi yapılmıştır. Sıcaklık değerleri evsel kullanım şartları dikkate alınarak 363-550K aralığında belirlenmiştir. Bu sıcaklık değerlerine bağlı olarak, çıkış basınç değerleri yüksek sıcaklık uygulamaları için 0.9 ile 1.2 MPa aralığında, düşük sıcaklık uygulamaları için ise 0.05 MPa ve 0.3 MPa olarak belirlenmiştir. Türbin devir sayıları 50 Hz frekanstaki elektrik şebekelerine uyumluluk gözetilerek 1500 ve 3000 d/dak olarak dikkate alınmıştır. Kütle akış hızları yüksek sıcaklıklar için 0.5-1 kg/s, düşük sıcaklıklar için 0.1-0.25 kg/s olarak analizlere dahil edilmiştir. Yapılan kapsamlı HAD çalışmasının sonucunda düşük sıcaklıklı uygulamalar için geleneksel türbin geometrisine göre maksimum %18.59, yüksek sıcaklıklı uygulamalar içinse maksimum %11.29 güç artışı elde edilmiştir. Türbin izantropik verimindeki artış ise düşük sıcaklık uygulamaları için 6.54 puan, yüksek sıcaklıklı uygulamalar için 2.26 puan kadardır.
Bir şeker fabrikasında şeker üretimi proses ihtiyacı için soğutma kapasitesinin belirlenmesi ve soğutucu tasarımı
Soğutma sistemleri hayatımızın birçok yerinde var olduğu gibi genel anlamda endüstriyel fabrikalarda kullanılır. Alan olarak geniş bir yelpazesi vardır. Büyük AVM'lerde, endüstriyel üretim yapan fabrikalarda, otel, konut vb. gibi birçok alanda kullanıldığı için bu yüzden soğutma yükü kapasitesi belirlenmesi önemli ve gereklidir. Kullanılacak olan yükün belirlenmesinde en önemli kriterlerden bir tanesi şudur, Fabrikadaki tünellerin soğutma yükü ihtiyacı belirlenmesidir. Bunların akabinde yapılması gereken ise soğutucu kapasitesi için fabrika içinde belirlemiş olduğumuz tünel yüklerine göre chiller seçimidir. Bu konuda dış ortam şartlarını da göz ardı etmemek gerekir. Çünkü dış hava şartlarına göre yük azalır ya da artar. Bu yüzden göz önünde bulundurulması çok önemlidir. Örneğin; İstanbul hava şartlarıyla Ankara, Eskişehir ya da Erzurum'da yükün belirlenmesi arasında fark vardır. Dış hava şartları kondanser verimini direk etkilediği gibi kompresörden çekilen elektrik gücünü de direk etkilemektedir. Bu çalışmada bir fabrika içerisindeki proses için kullanılan tünel yüklerinin nasıl belirlendiği ele alınmıştır. Kurulu soğutma tünellerinin yükleri için chiller tasarımı yapılarak, yüklerin karşılanması için yapılmıştır. Bu yükler soğutma tüneli yüklerinden elde edilen verilerdir ve ölçümler yapılarak bulunmuştur. Ayrıca bu çalışmada chiller sistemi içerisinde çevrimi de ayrıntılı bir şekilde anlatılmıştır. Dış Ortam şartlarına direk bağlı olduğu anlatılmıştır. Bu çalışmada bir şeker fabrikası için yüklerin nasıl belirlendiği ve şeker süreç bilgisine de değinilmiştir.
Yüzey işlemi uygulanmış Ti-6Al-4V alaşımının darbeli kayma aşınma davranışının incelenmesi ve kuru kayma koşulları altında aşınma haritalarının oluşturulması
Ti-6Al-4V alaşımının yüzeyine üç farklı sıcaklıkta (600, 700 ve 800 °C) termal oksidasyon, kutu sementasyon ile alüminyumlama ve 750 °C' de sıcak daldırma alüminyumlama yüzey işlemleri uygulanarak düşük maliyetli, seri üretime uygun, çevre dostu, yüksek sertlik ve aşınma direncine sahip yüzeyler elde etmek için bu çalışma yapılmıştır. Üç farklı yüzey işlemi uygulanmış örneklerin yapısal karakterizasyonları ile farklı yük ve hızlarda kuru kayma koşullarında ileri geri aşınma testleri gerçekleştirilmiştir. Darbeli kayma aşınma testleri 600 ve 700 °C' de termal oksidasyon yapılan Ti-6Al-4V alaşımına uygulanmıştır. Kutu sementasyon ile alüminyumlama işlemi sonucunda, alüminyum açısından zengin ve artan işlem sıcaklığı ile kalınlaşan titanyum alüminid tabaka elde edilmiştir. TiAl2 fazından oluşan alüminid tabakanın, en yüksek sertlik değeri 800 °C' de alüminyumlama yapılmış örnekte 616 HV0,025 olarak ölçülmüştür. Termal oksidasyon işlemi sonrasında, Ti-6Al-4V alaşımı, oksit tabakası ve oksijen difüzyon bölgesinden oluşan bir yapıya sahip olup, en geniş oksit tabakası 6 μm kalınlığında, 700 °C' de 30 saatlik termal oksidasyon işlemi sonrasında gözlemlenmiştir. En yüksek sertlik ise, yine aynı numunede 700 HV0,025 olarak ölçülmüştür. XRD ile oksit tabakasının rutil fazdan oluştuğu tespit edilmiştir. 25, 350 ve 550 °C'de yapılan darbeli kayma aşınma testleri sonucunda, 700 °C' de 30 saat termal oksidasyon işlemi her üç deney sıcaklığında da en düşük aşınma hızı sergilediği, sırasıyla %54, %34 ve %37 oranında azalan toplam (darbe+kayma) aşınma hızı değerleri belirlenmiştir. Her üç sıcaklıkta yapılan kutu sementasyon ile alüminyumlama ve termal oksidasyon işleminin kuru kayma ileri-geri aşınma direncini de iyileştirdiği tespit edilmiştir. Sıcak daldırma alüminyumlama ve ardından difüzyon tavlama işlemi sonucunda, 461 HV0,025 sertliğine sahip kompozit tabaka elde edilmiştir. Kuru kayma ileri-geri aşınma sonuçları incelendiğinde kayma hızı arttıkça aşınma direnci azalmıştır.
Soğuk iş takım çeliklerinin frezelenmesinde çözünebilir SiO2 katkılı nanoakışkanların işlenebilirlik özelliklerine etkisinin incelenmesi
Bu çalışmada, CPOH soğuk iş takım çeliğinin işlenmesinde yenilikçi ve sürdürülebilir soğutma-yağlama metotlarının işleme parametreleri üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Deneyler Al-TiN kaplamalı bir freze takımı kullanılarak CNC freze makinasında gerçekleştirilmiştir. Deneyler iki farklı kesme hızında (100 m/dak-130 m/dak), iki farklı ilerleme hızında (0,08 mm/dev-0,1 mm/dev) ve sabit kesme derinliğinde (0,7 mm) gerçekleştirilmiştir. Nanoakışkanlar, sentetik yağa SiO2 nano partiküllerin eklenmesiyle hazırlandı. İşlenebilirliği değerlendirmek için yüzey pürüzlülüğü (Ra), kesme sıcaklığı (Tc), takım aşınması (Vb) ve güç tüketimi değerleri ele alınmıştır. Tüm parametreler değerlendirildiğinde işleme performansına etki eden en iyi soğutma yağlama koşulu, ağırlıkça %0,2 oranında SiO2 içeren nanopartikül katkılı nanoakışkan olduğu tespit edilmiştir.
Antalya ili için güneş enerjisi destekli desalinasyon sisteminin termoekonomik analizi
Bu çalışmada, Antalya ili koşullarına uygun olarak tasarlanan 5 efektli bir MED-TVC (Multi Effect Distillation – Thermal Vapour Compression) desalinasyon sistemi, vakum tüplü ve parabolik oluklu güneş kolektörleriyle entegre edilerek sistem enerji, ekserji ve termoekonomik analiz yöntemleri ile detaylı bir şekilde incelenmiştir. Sistem, deniz suyunu çok aşamalı buharlaştırma ve yoğunlaştırma prensibiyle saf suya dönüştürmekte, buhar sıkıştırma ünitesi (TVC) ile düşük basınçlı buharı yeniden değerlendirerek termal verimliliği artırmaktadır. Isı kaynağı olarak doğal gaz yerine vakum tüplü güneş kolektörleri kullanılarak, sistem hem çevre dostu hem de uzun vadede ekonomik bir yapıya kavuşturulmuştur. Sistemin termodinamik analizi, ikinci yasa (ekserji) analizi ile desteklenmiştir. Sistemde her noktanın sıcaklık, basınç, entalpi, entropi, kütlesel debi verileri kullanılarak her bileşenin ekserji verimliliği ve ekserji yıkımı hesaplanmıştır. Ayrıca sistemin toplam yıllık maliyeti, yatırım ve işletme maliyetleri dikkate alınarak bir termoekonomik analiz gerçekleştirilmiştir. Güneş kolektörleriyle entegrasyonun işletme ve yatırım maliyetine etkisi değerlendirilmiştir. Antalya ili gibi yüksek güneş potansiyeline sahip bölgelerde güneş enerjisinin uzun vadede ekonomik bir çözüm olabileceği analiz sonuçlarına göre gösterilmiştir. Ayrıca sistemde vakum tüplü güneş kolektörleri yerine parabolik oluklu güneş kolektörlerinin kullanılması durumda sistemin performansı karşılaştırılmıştır ve her ne kadar sistem performansını artırdığı düşünülse de ekonomik yönden parabolik oluklu güneş kolektörlerin yatırım maliyetini artırdığı görülmüştür. Sonuç olarak, vakum tüplü güneş kolektörleriyle desteklenmiş MED-TVC sistemi, Antalya ili koşullarında sürdürülebilir, ekonomik ve çevresel açıdan uygulanabilir bir yapıdır. Bu sistem, özellikle turizm bölgeleri, adalar ve kıyı yerleşimlerinde su temini için pilot tesis olarak kurulabilir. İyileştirme önerileri arasında 1. efekt ısı eşanjörü optimizasyonu, TVC ünitesi tahrik buhar basıncının ayarlanması, atık tuzlu sudan mineral geri kazanımı ve sistem performans izleme sistemi yer almaktadır.
Yapışma bağlantılı kompozit levhalar üzerinde çevresel şartların etkisi
Bu çalışmada, yapışma bağlantılı kompozit levhalar üzerinde çevresel şartların etkisi deneysel olarak incelenmiştir. Yapışma bağlantılı olarak hazırlanan, tek tesirli bindirme bağlantılı, tek tesirli yamalı bağlantılı, çift tesirli yamalı bağlantılı ve levhalar olmak üzere dört farklı numune geometrisi üzerinde sıcak suyun etkisi incelenmiştir. Çalışmada, her geometride fiber takviye açısı (örgülü) [00]8 ve [450/-450/00/900]s olmak üzere iki çeşit cam fiber takviyeli epoksi kompozit levha kullanılmıştır. Tek tesirli bindirme bağlantısında, bindirme uzunluğu her iki oryantasyona sahip kompozit numuneler için 25 mm ve 35 mm olarak belirlenmiştir. Tek ve çift tesirli yamalı bağlantılarda kullanılan yamalar için ise levha ile aynı ve levha ile farklı fiber oryantasyonları kullanılmıştır. Levhaların her iki oryantasyonda genişlikleri 25 mm ve 30 mm olarak ele alınmıştır. Bütün numuneler 40 0C, 60 0C ve 80 0C sıcaklığa sahip suyun içerisinde 15 gün, 30 gün ve 45 gün süre ile bekletilmişlerdir. Süre sonunda numunelerin nem emilim oranları tespit edilerek, kendi aralarında karşılaştırılması yapılmıştır. Aynı zamanda süre sonunda çekme testine tabi tutulan numunelerin hasar yükleri de tespit edilerek, karşılaştırılmaları yapılmıştır. Yapılan deneysel çalışmada; fiber takviye açısı [00]8 olan cam fiber takviyeli epoksi kompozit numunelerden elde edilen hasar yük değerlerinin, fiber takviye açısı [450/-450/00/900]s olan cam fiber takviyeli epoksi kompozit numunelerden elde edilen hasar yük değerlerinden daha fazla olduğu tespit edilmiştir. Çekme testi sonucu kuru numunelerden elde edilen maksimum hasar yük değerinin, sıcak suda bekletilen numunelerden elde edilen hasar yük değerlerinden daha fazla olduğu tespit edilmiştir. Numunelerin en fazla nem emilim oranının ve en düşük hasar yük değerlerinin 80 0C sıcak suda 45 gün süre ile bekletilen numunelerden elde edildiği tespit edilmiştir. Bu anlamda sıcak suda bekleme süresi ve suyun derecesi arttığı zaman numunelerin emilim oranlarının arttığı ancak maksimum hasar yük değerlerinin sıcaklık derecesine de bağlı olarak düştüğü tespit edilmiştir.
Bakır matrisli kompozitlerin üretimi ve karakterizasyonu
Bu çalışmada Sark Plazma Sinterleme (SPS) yöntemi kullanılarak argon atmosferinde 900 oC sıcaklık, 35 MPa basınç altında 4 dakika bekleme süresi boyunca işleme tabi tutularak in-situ Cu matrisli Cr ve C ilaveli kompozit malzemeler üretilmiştir. Üretilen bu malzemelerin mikroyapı, mekanik özellikleri ve yoğunlukları incelenmiştir. Mikroyapı incelemeleri; XRD, SEM ve SEM/EDS ile gerçekleştirilmiştir. Mekanik özellik incelemeleri; üç nokta eğilme testi ve sertlik ölçümü ile yapılmıştır. Üretilen kompozit malzemelerde Cr ile C SPS işlemi sırasında reaksiyona girmemişlerdir. Cr ayrı bir faz olarak, C ise grafit fazı olarak mikroyapıda kalmıştır. İlave edilen Cr miktarı arttıkça üretilen malzemelerin de sertliğinin arttığı gözlemlenmiştir, en yüksek sertliğe yüzde 30 Cr ilave edilen malzemede ulaşılmıştır. İlave edilen Cr miktarı arttıkça üretilen malzemelerin eğilme dayanımı azalmıştır. Yoğunluk değerleri Arşimet prensibine göre ölçülmüştür, Cr miktarındaki artışla birlikte elde edilen bağıl yoğunluk değerinin de arttığı görülmektedir. En yüksek bağıl yoğunluk değerine yüzde 30 Cr ilave edilen malzemede ulaşılmıştır. Tez çalışmasında SPS ile daha düşük Cr-C ilavelerinde bile daha yüksek bağıl yoğunluklara ulaşılmıştır.
Yüksek hızlı tren kaynaklı (YHT) toplu taşıma karbon ayak izi kestirimi; Bilecik YHT Garı örneği
Demiryolu ulaşımının, Sanayi Devrimi sonrasında Buharlı Lokomotifler ile toplu ulaşımın bir parçası olması akabinde, fosil yakıt kullanımının gelişen teknoloji ile birlikte yerini önce dizel lokomotiflere şimdilerdeyse yerini Katener (Elektrik) hatlı ve Sinyalli yolların yapımıyla Elektrikli setler almıştır. Ülkemiz özelinde kullanımı, farklı hat güzergahları ve de aktarma olanakları gün geçtikçe artan gerek hızı gerekse kullanılan tren setlerinin (vagonlarının) ergonomik olması, gibi avantajları sebebiyle de tercih edilirliği artmakta olan Yüksek Hızlı Tren hatları ilk olarak Ankara – Eskişehir hat kesiminde kullanıma açılmıştır. Ankara – İstanbul Yüksek Hızlı Tren hattı ise ülkemizde yapımına başlanana II. Güzergâh olmuştur. Güzergaha ait imalatları, İnönü- Köseköy (II. Etap) projesi kapsamında, Bilecik ili özelinde yatırım ve yapım işlerinin tamamlanması sonrasında mevcut şehirlerarası yolcu taşımacılığı yöntemlerine alternatif olan projenin, Bilecik ilinde imalatı yapılan, Bilecik Yüksek Hızlı Tren Garı irdelenmiştir. Demiryolu ulaşımının çevreci boyutunun incelenmesinden sonra, Bilecik ilinde kurulu bulunan Yüksek Hızlı Tren garında, mevcut idari, teknik ve hizmetli personelin yanı sıra yolcu sayısı kaynaklı Hızlı Tren Garında meydana gelen Karbon Emisyonları, IPCC (Hükümetler arası İklim Değişikliği Paneli), TS EN IS 14064, yaklaşımları da irdelendikten sonra, GHG (Sera Gazı Protokolü) kapsamında hesaplanmıştır. GHG Metodolojisi Scope(Kapsam) 1, Scope II ve Scope III – Ulaştırma kaynaklı emisyonlar hesaplanmıştır. 2022 yılı Ocak – Aralık dönemindeki toplam Karbon Ayak İzi, 740,68 tonCO2e, yolcu başına oranı; 3,35 kişi kg CO2e , 2023 yılı Ocak – Aralık dönemindeki toplam Karbon Ayak İzi, 768,02 tonCO2e toplam emisyonun yolcu başına oranı; 2,89 kişi kg CO2e olarak hesaplanmıştır. Ayrıca Scope III kapsamında yıldan yıla (Ocak – Ağustos Dönemi İçin) yolcu kaynaklı oluşan dolaylı emisyonların oranları ise 2024 yılında %27 – 2023 yılında %23 – 2022 yılında %19 olarak değişim göstermektedir.
Sac metal şekillendirme proseslerinde iz yürümesinin deneysel ve nümerik olarak incelenmesi
Otomotiv endüstrisinde rekabetin artmasıyla beraber markaların birbirine üstünlük sağlaması temeline dayanan agresif görünümlü araçlar artmaktadır. Araçlar, agresif stil hatlarına sahip olduklarında beraberinde fizibilite sorunlarını da getirmektedirler. Bu çalışmada, araçların görünür sac parçalarında, şekillendirme esnasında meydana gelen deformasyonlardan biri olan iz yürümesi davranışının tespiti için deneysel ve nümerik olarak çalışmalar yapılmıştır. Bu doğrultuda, panel parçalarda sıklıkla kullanılan 0.73 mm kalınlığında CR4 malzeme, 1000 mm x 80 mm'lik numune tipi seçilmiştir. Sorunun tespiti için deneysel çalışmalarda 3 piston yardımıyla hidrolik test cihazı kullanılmıştır. Numuneyi sıkıştırmak için üst tampon kuvveti değişken (40 kN, 50 kN, 60 kN) olarak belirlenmiştir. Üst tampon sac parçayı tuttuğu esnada aynı anda hem çektirme çelikleri 100 mm/s hızla sacı bir yönde 110 mm hareket ettirmiştir, hem de R8 zımba, sacı 50 mm kurs ve 100 mm/s hızla şekillendirmeye zorlamıştır. Bu çalışma neticesinde sacın altında ve üstünde oluşan deformasyonlar ölçülmüştür. Sonlu elemanlar analizi programında ise aynı hız ve kuvvet parametreleri ile Hill48 plastite modeli kullanılmıştır . Bu çalışma neticesinde ise sonlu elemanlar analizi programındaki iz yürümesi, bükülmezlik deformasyonu ve temas basıncı çıktılarıyla sorunun tespiti ölçüsel olarak ortaya koyulmuştur. Deneysel ve numerik yöntemlerin sonuçları karşılatırılmıştır. Karşılaştırmalar sonucunda sonlu elemanlar yazlımındaki iz yürümesi, bükülmezlik deformasyonu ve temas basıncı çıktılarının deneysel sonuçlardaki farklılıkları tespit edilmiştir.
Yüksek alaşımlı paslanmaz çeliğin sürdürülebilir işlenebilirliğinin araştırılması
Paslanmaz çelikler, termal iletkenliklerinin düşüklüğü, yüksek sertleşme ve mukavemet sebebiyle talaşlı şekillendirilmeleri çok zordur. Talaşlı şekillendirmeleri zor olmasına rağmen kimya, gıda, otomotiv gibi farklı alanlarda talaşlı imalat uygulanarak karşımıza çıkmaktadır. Bazı kesme sıvılarının uygulanması ile talaşlı şekillendirilmeleri gerçekleştirilebilir. Fakat doğa, insan sağlığı açısından ve işleme maliyeti yüksek olması nedeniyle dezavantajlıdır. Literatürde paslanmaz çeliklerin sürdürülebilir ortamlarda MMY yöntemi uygulanarak yapılan çalışmalar oldukça azdır. Bu çalışmada iş parçası olarak seçilen yüksek alaşımlı X33CrS16 paslanmaz çeliğini farklı işleme parametreleri kullanılarak beş farklı sürdürülebilir ortamlarda frezeleme işlemi yapılarak işleme parametreleri üzerindeki etkileri tespit edilmesi amaçlanmıştır. Bu kapsamda işlenebilirlik deneyleri için çalışma parametreleri olarak iki farklı kesme hızı (120 ve 150 m/dak), iki farklı ilerleme hızı (0,08 ve 0,15 mm/dev) ve sabit kesme derinliği (0,6 mm) seçilmiştir. Ayrıca, deneylerde soğutma ve yağlama ortamı olarak beş farklı [kuru, MMY-Mineral Yağ, N1-MMY Emülsiyon, N2-MMY Emülsiyon ve MMY-Emülsiyon (mineral yağ + su) ] ortam kullanılmıştır. Beş farklı ortam ve dört farklı işleme parametrelerinden oluşan toplamda 20 adet deney gerçekleştirilmiştir. Her bir deney için kesme sıcaklığı, yüzey pürüzlülüğü, takım aşınması ve güç tüketimi değerleri ölçülüp kaydedilerek işlenebilirlik parametrelerinin çıktı parametreleri üzerindeki etkileri incelenmiştir. Ayrıca, pH, viskozite, SEM, EDX analizleri ve temas açısı ölçümü analizleri yapılmıştır. Tüm deney sonuçlarında kaydedilen en iyi işleme performansı ağırlıkça %0,5 oranında Al2O3 içeren nanotoz ilaveli nanoakışkan (N1-MMY Emülsiyon) koşullarında elde edilmiştir.
Benzinli motorda benzin-kerosen ve nitrometan karışımlarının kullanımının motor performansı ve emisyonlara etkisinin deneysel olarak incelenmesi
Enerjinin önemi, nüfusun ve sanayileşmenin artmasıyla beraber giderek artmıştır. Enerji günlük hayatımızın vazgeçilmezi haline gelmiştir. Artık enerji tüm dünya için zorunlu hale gelmiştir. Enerji üretiminin bir kısmı da fosil yakıtlardan elde edilmektedir. Fosil yakıtların oluşumu uzun sürmekte ve yakıt tüketimi de hızlı olduğu için zamanla rezervler (kömür, petrol ve doğal gaz) azalmaktadır. Rezervlerin her geçen gün azalması ve bu kaynakların yeniden elde edilememesi gibi unsurlarla birleşince farklı enerji arayışları başlamıştır. Fosil yakıtların kullanımından dolayı iklimde meydana gelen değişiklikler, çevre kirliliği, hava kirliliği yeni enerji kaynakları arayış sürecini hızlandırmıştır. Çevreye ve insan sağlığına zarar vermeyen, verimli ve ucuz enerji üretimi arayışı başlamıştır. Bu sebepten dolayı yenilenebilir enerji, çevre dostu enerji, yeşil enerji, enerji verimliliği, alternatif yakıtlar gibi yeni kavramlar ortaya çıkmıştır. Bu çalışmada, JP 8, Jet A1, nitrometan ve benzin yakıt karışımlarının, tek silindirli, hava soğutmalı, dört zamanlı bir benzin motorunda performans, yakıt tüketimi ve emisyon özellikleri araştırılmaktadır. Motor, 2500 RPM sabit hızda ve değişen tork yükleri (0 Nm, 2,5 Nm, 5 Nm, 7,5 Nm ve 10 Nm) altında çalıştırılmış ve özgül fren yakıt tüketimi (FÖYT), termal verimlilik, egzoz gazı sıcaklığı (EGT) ve egzoz emisyonları (CO, CO₂, NOx, HC) gibi ana performans göstergeleri ölçülmüştür. JP 8 ve nitrometan içeren karışımlarda özellikle daha yüksek tork koşullarında termal verimliliğin iyileştiği gözlemlenmiştir. 10 Nm'de %18,46 ile en yüksek termal verimlilik, 90B5NM5JP8 karışımında gözlemlenirken, saf benzin (B100) için bu değer %16,67 olmuştur. Benzer şekilde, tüm yakıt karışımları için özgül fren yakıt tüketimi değerleri artan yükle önemli ölçüde azalmıştır. NOx seviyeleri artan yükle birlikte artmış ve 90B5NM5JP8 karışımı 10 Nm'de 2000 ppm'ye ulaşarak daha yüksek yanma sıcaklığı göstermiştir. Öte yandan, CO ve HC emisyonları, tüm karışımlar için daha yüksek yüklerde azalmıştır. 90B5NM5JP8 yakıt karışımı en düşük CO emisyonlarını %3,026 ve HC emisyonlarını 76 ppm olarak göstermiştir. Jet A1 ve nitrometan içeren yakıt karışımları, daha yüksek CO₂ emisyonları sergilemiştir. Çalışma, JP 8 ve nitrometan karışımlarının motor performansını ve verimliliğini önemli ölçüde artırdığını, ancak daha yüksek NOx emisyonlarına yol açtığı sonucuna varmıştır. Yakıt karışımlarının yüksek performanslı uygulamalar için potansiyel sunduğunu, ancak daha geniş pratik kullanım için emisyonları yönetmek amacıyla daha fazla çalışmaya ihtiyaç duyulduğunu göstermektedir.
RT20 faz değişim malzemesi ile doldurulmuş bir konut duvarının ısıl performansının incelemesi
Bu çalışma, faz değiştiren malzemeler (FDM) ile doldurulmuş yalıtımlı konut duvarlarının termal performansını incelemeyi amaçlamaktadır. Enerji tasarrufu ve sürdürülebilirlik günümüz bina sektöründe önemli bir konu haline gelmiştir ve FDM'lerin binalarda kullanımı enerji verimliliğini artırmak için umut verici bir çözüm sunmaktadır. FDM'ler, faz değişimi sırasında ısıyı emerek veya serbest bırakarak bina iç sıcaklıklarını dengeleyebilir ve böylece enerji tüketimini azaltabilir. Bu çalışmada, FDM'lerin bina duvarlarındaki farklı konumlarının sistemin termal performansı üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Çalışma kapsamında üç farklı konfigürasyon analiz edilmiştir. Bunlar, FDM'nin iç sıva ile tuğlalar arasına yerleştirildiği (FDM-1), yalıtım malzemesi içerisine yerleştirildiği (FDM-2) ve dış sıva ile yalıtım arasına yerleştirildiği (FDM-3) durumlardır. Hesaplamalı akışkanlar dinamiği yaklaşımıyla sayısal analizlerle bu konfigürasyonların enerji tasarrufu ve ısı kaybı azaltımı üzerindeki etkileri değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlar, FDM-1 konfigürasyonunun en düşük hacim ortalamalı sıcaklık değerlerine ve en düşük ısı kaybına sahip olduğunu göstermiştir. Bu durum, FDM'nin iç sıva ile tuğlalar arasında yer aldığı konumda daha etkili termal enerji depolama sağladığını ve ısı akışını azalttığını ortaya koymuştur. Buna karşın, FDM'nin dış sıva ile yalıtım arasına yerleştirildiği FDM-3 konfigürasyonunda ise sınırlı bir fayda sağlanmıştır. Bu durum, dış sıvanın yüksek termal iletkenliğinin FDM'nin termal performansını olumsuz etkilediğini göstermiştir. Sonuç olarak, faz değişim malzemelerinin bina duvarlarında kullanımı, enerji verimliliğini artırma ve ısı kaybını azaltma potansiyeli taşımaktadır. Ancak, bu malzemelerin maksimum verimle çalışabilmesi için stratejik bir yerleşim planlaması gereklidir. Bu tez çalışması, FDM'nin bina duvarlarında optimum konumunun belirlenmesine ve sürdürülebilir yapı tasarımlarına katkı sağlamayı hedeflemektedir.