35
Arşivlenen Tez
0
DOI Atanmış
0%
DOI Oranı
Anabilim Dalı
Soğuk basınç kaynak işleminde çoklu işlem parametrelerinin mikro yapı ve mekanik özellikler üzerindeki etkilerinin istatistiksel olarak değerlendirilmesi
Bu çalışmada saf bakır çubukların (Cu-ETP, Çap Ø8 mm) soğuk basınç kaynağı ile birleştirilmesinde iki farklı vuruş sayısı (4 ve 12), vuruş süresi (0 ve 5sn) ve kaynak basıncı (4 ve 6 bar) için çoklu kalite karakteristikleri istatistiksel olarak araştırılmıştır. Taguchi'nin L8 ortogonal dizisi esas alınarak gerçekleştirilen direnç, çap, mikro sertlik ve çekme (Rm-MPa) mukavemeti deney sonuçları varyans ve regresyon analizi ile değerlendirilmiştir. Mikro sertlik incelemelerine göre, İlk üç bölgede (KB1, KB2 ve KB3) regresyon analizi ve ANOVA'ya göre anlamlı sonuçlar elde edilememiştir. KB4, KB5 ve KB6 için faktörlerin ana ve ikili etkileşimlerinin sertlik üzerindeki etkileri sırasıyla %99,92, %99,93 ve %99,71'lik belirleme katsayısında modellenmiştir ve oldukça tatminkardır. KB4, KB5 ve KB6 için optimum sertlik değeri vuruş sayısının birinci (A=4), vuruş süresinin ikinci (B=5sn) ve kaynak basıncının ikinci seviyesinde (C=6 bar) sırasıyla 96, 90.1 ve 84.1 HV olarak elde edilmiştir. Çekme dayanımı incelemelerine göre, faktörlerin ana ve ikili etkileşimlerinin çekme dayanımı üzerindeki etkileri %99,84'lük belirleme katsayısında yüksek doğrulukta modellenmiştir. Optimum çekme dayanımı vuruş sayısının birinci (A=4), vuruş süresinin birinci (B=0 sn) ve kaynak basıncının ikinci seviyesinde (C=6 bar) 233,6 MPa olarak elde edilmiştir. Elektriksel direnç analizlerine göre, faktörlerin ana ve ikili etkileşimlerinin direnç üzerindeki etkileri %99,99'lük belirleme katsayısında modellenmiştir ve mükemmele yakındır. En düşük direnç değeri vuruş sayısının birinci (A=4) vuruş süresinin ikinci (B=5sn) ve kaynak basıncının birinci seviyesinde (C= 4 bar) 49,13 µΩ olarak belirlenmiştir.
Endüstriyel robot kol geliştirilmesi ve prototipinin üretilmesi
Yapılacak olan çalışmalardaki amaç gündelik hayatta gezgin insansı robotların kullanımını arttırarak, insan-robot etkileşimini arttırmaya yönelik programlanabilen, görüntü ve sese duyarlı, konuşabilen, konumunu kendisi bulabilen hedefe en kısa yolu bularak ulaşabilen, eğitim, sağlık ve eğlence gibi çeşitli sektörlerde insanların temel ihtiyaçlarını karşılamasına yardımcı olabilecek endüstriyel robot kol mekanik ve yazılımsal olarak tasarlanması ve prototipinin üretilmesidir. Bu çalışmada yapılması planlanan robot kolun tasarım kısmında redüktör üretimi diğer robot kollardan farklı olarak sikloid redüktör olarak tasarlanmış ve redüktörün daha kısa mesafede daha yüksek çevrim oranı ile kaldırılan yükün artması hedeflenmiştir. Çalışmanın yazılım kısmında ise robot işletim sistemi (ROS) ile konum kontrolü ve hız kontrolünü çeşitli sensörler ile kontrol ederek otonom çalışabilen ve kolay optimizasyon sağlayabilen bir robot kolun prototipinin üretilmesi sağlanmıştır.
Metal eklemeli imalat yöntemiyle üretilen alüminyum alaşımlarının aşınma özelliklerinin araştırılması
Additive manufacturing (AM) is gaining attention in the industry as it allows the production of material types with desired mechanical properties and parts with complex geometric shapes and is constantly evolving. This manufacturing method can consist of many different manufacturing techniques. In these production techniques, there are many different parameters to produce materials with the desired properties. Depending on the properties of the part we will produce, production can be done at low cost. One of the main reasons for the widespread use of additive manufacturing is that parts with special design can be produced with this method. Laser additive manufacturing, one of the additive manufacturing methods, is the process of joining different metal powders by melting/sintering with the help of laser beams. In this study, samples produced by Direct Metal Laser Sintering (DMLS) technology were taken as ready-made In this study, AlSi10Mg samples were fabricated by DMLS method using fixed fabrication parameters (laser power (w), energy density (j/mm³), layer thickness (mm), process speed (mm/sec)). An experimental study was carried out by surface roughness measurement, surface abrasion (volume loss) calculation and surface hardness measurements. For this purpose, cylindrical specimens of AlSi10Mg alloy were produced using DMLS method at appropriate parameters and different angles (0°, 45° and 90°). Hardward surface hardness measurement with HV 0.1 (100gr. pressure) was performed on these materials, followed by surface roughness measurement and then surface abrasion of the samples at different loads with 320 mesh sandpaper on TURKYUS device and volume losses were measured. These measurement experiments on materials produced in different geometric parameters (production direction) were compared and it was determined which samples and under which load had more wear and new information about AlSi10Mg alloy was provided to the literature.
Akıllı depolama sistemi tasarımı ve rafta oluşacak statik yükleme sonucu oluşan gerilmelerin sonlu elemanlar yöntemi ile incelenmesi
Bu çalışmasında, akıllı depolama sistemi tasarımı gerçekleştirdi ve raflara uygulanan statik yüklerin sonuçları, Sonlu Elemanlar Yöntemi (SEY) ile incelenmiştir. SEY, yapıların maruz kaldığı yükler karşısında oluşan gerilme ve deformasyonları sayısal olarak analiz etmek için yaygın olarak kullanılan güçlü bir analiz yöntemidir. Çalışma kapsamında, örnek kullanılan bir raf sistemi belirlenmiş ,kesit kalınlığı, destek noktalarının optimizasyonu ve malzeme seçiminin yapısal performansa etkileri ayrıntılı olarak ele alınmıştır. Tasarımın performansı, farklı profil kalınlıkları ve destek noktaları kullanılarak optimize edilmiş ve raf sistemlerinin mukavemeti artırılmıştır. SEY ile yapılan analizler sonucunda elde edilen veriler, raf sistemlerinin hangi bölgelerinde gerilme yoğunlaşmaları ve deformasyonların oluştuğunu göstermiştir. Bu sonuçlar doğrultusunda örnek kesitte 4mm ve tek destekli raf sistemi bütün sonuçlara uygun görüldü.
A study on comparison of bolt tensioning applied by conventional torque method and hydraulic tension method
Bolted assemblies are the most commonly used joints in mechanics and bolted joint requires preloading to perform its function successfully. Preloading is usually generated immediately after tightening the bolt by conventional torque wrench method. Other than torque wrench method, hydraulic tensioning a new method of bolt tightening has been used in industry recently. In this study, an experimental investigation on two types of tightening methods (conventional torque wrench and hydraulic tensioning) is performed. Bolt's behavior during tightening, and advantages-disadvantages of both tightening methods are investigated. The study comprises two tightening varieties of experiment; static bolt behavior and dynamic bolt behavior in a bolted joint. A total of 24 bolts, consisting of 8.8 grades and three different diameters (M14, M16 and M18) with almost the same (150 mm) lengths, were tested by employing both tightening methods. Static tests/investigations were performed in laboratory site of Mechanical Engineering of Gaziantep University of Turkey while dynamic tests/investigations were performed by applying cyclic load in laboratories of Karabuk University of Turkey.
Kompozit malzemelerin mekanik özelliklerine yaşlandırma parametrelerinin etkisinin araştırılması ve yanıt yüzey metodu ile optimizasyonu
Deniz taşıtlarında ve akışkan taşıma işlerinde yaygın olarak kullanılan metal malzemelerin ağır yapıtlar oluşturması ve bu metal malzemelerin akışkan ile temasından kaynaklı korozyona uğraması araştırmacıları alternatif malzemeler arayışına itmiştir. Kompozit malzemelerin yüksek özgül dayanıma, yorulma direncine, akma dayanımına sahip olması ve aynı zamanda hafif ve korozyona karşı dirençlerinin iyi olması, sektörde kompozit malzeme kullanımının artmasına neden olmuştur. Bu tez çalışmasında temel olarak, vakum infüzyon yöntemiyle farklı kürlenme sıcaklıklarında (20°C, 60°C ve 100°C) cam fiber takviyeli kompozit malzemeler üretilmiş ve üretilen kompozit malzemelerin mekanik özelliklerine yaşlandırma parametrelerinin (sıcaklık ve tuzluluk oranı) etkisi araştırılmıştır. Bir deneysel tasarım metodu olan merkezi kompozit tasarım (central composite design) yöntemi ile deneyler tasarlanmış ve yanıt yüzey yöntemi kullanılarak bu parametreler optimize edilip yaşlandırma işlemi için optimum parametre değerleri belirlenmiştir. Bu tez çalışmasında temel olarak üç kısımdan oluşmaktadır. Birinci kısımda vakum infüzyon yöntemiyle farklı kürlenme sıcaklıklarında (20°C, 60°C ve 100°C) cam fiber takviyeli kompozit plaka üretimi gerçekleştirmiştir. Üretilen plakalardan kesilen çekme test numuneleri ve düşük hız darbe test numuneleri 1416 saat süresince yaşlandırma işlemine tabi tutulmuştur. Yaşlandırma parametreleri 20°C, 45°C ve 70°C su sıcaklığı ve %3, %19 ve %35 tuzluluk oranıdır. Numunelere uygulanan yaşlandırma işlemleri ve mekanik testler, merkezi kompozit tasarım yöntemi kullanılarak oluşturulmuş deneysel tasarıma uygun olarak gerçekleştirilmiştir. Yaşlandırma işlemi süresince numuneler tuzlu sudan çıkarılarak belirli aralıklarla numunelerin ağırlıkları ölçülmüş ve nem emme sonucu ağırlıklarındaki artış kaydedilmiştir. Yaşlandırma işlemi sonrasında numunelere çekme ve düşük hız darbe testleri uygulanmıştır. Ayrıca, çekme test numunelerinin kopma yüzeyleri (hasar bölgeleri) taramalı elektron mikroskobu (TEM) ile incelenmiştir. Bu tez çalışmasında elde edilen sonuçları incelendiğinde, su sıcaklığının ve kürlenme sıcaklığının su emilimine olumsuz etkisi vardır. Kürleme sıcaklığı ve su sıcaklığı arttıkça su emilimi de artmaktadır. Tuzluluk oranın ise numunelerin su emiliminden meydana gelen ağırlık artışına pozitif yönde vardır, yani tuzluluk oranı artıkça numunelerin emdiği su miktarı azalmaktadır. Yaşlandırma sıcaklığı çekme dayanımındaki yüzdece değişim üzerinde ikinci dereceden bir etkiye sahipken, tuzluluk oranı doğrusal bir etkiye sahiptir. Yaşlandırma sıcaklığı, 20°C-40°C yaşlandırma sıcaklığı aralığında çekme dayanımındaki değişim üzerinde önemli bir etkiye sahip değilken, yaşlandırma sıcaklığındaki daha fazla artış, çekme dayanımı değişiminde negatif bir artışa, yani çekme dayanımının düşmesine neden olmaktadır. Artan kürlenme sıcaklığı elastisite modülünün yüzdece değişimi üzerinde olumlu bir etkiye sahiptir, bu da kürleme sıcaklığının arttıkça elastisite modülünün yaşlanma sürecinden daha az etkileneceğini göstermektedir. Aksine, artan yaşlandırma sıcaklığı elastisite modülünün yüzdece değişimi üzerinde olumsuz bir etkiye sahiptir, yani yaşlandırma sıcaklığı arttıkça elastisite modülü yaşlandırma sürecinden daha fazla etkilenmektedir. 20°C ile 45°C arasında, artan kürlenme sıcaklığı tepe kuvvetinin yüzdece değişimi üzerinde olumsuz bir etkiye sahiptir, bu da kürlenme sıcaklığının yükseldikçe tepe kuvvetinin azaldığını göstermektedir. Orta seviye kürlenme sıcaklığında (60°C) minimum yaşlandırma sıcaklığı ve maksimum tuzluluk oranı için tepe enerjideki kayıp minimumdur. Yapılan deneyler sonucunda malzemelerin mekanik özelliklerinde azalma gözlenmiştir. Taramalı elektron mikroskobu ile incelemesi sonucunda mikro yapıda ara yüz ayrılmaları, reçine kopması ve fiber kopması ve fiber sökülmesi gözlemlenmiştir Bunun en önemli nedenin matris malzemesi ile fiberler arasında ara yüzün zayıflaması ve matris malzemesinin kimyasal özelliklerinin bozulması olarak gösterilmektedir. Yanıt yüzey yöntemi kullanılarak elde edilen optimum kürlenme sıcaklığı, tuzlu su sıcaklığı ve tuzluluk oranı sırasıyla 100°C, 20°C ve %19,8'dir. Doğrulama testleri için bu parametrelere uygun olacak şekilde kompozit plaka üretimi ve yaşlandırma işlemi gerçekleştirilmiştir ve bu plakadan uygun boyutlarda kesilen numunelere çekme ve düşük hız darbe testleri uygulanmıştır. Yapılan testler sonucunda bulunan değerlerin tahmin edilen değerler ile yüksek yakınlıkta olduğu görülmüştür. Anahtar Kelimeler: Yaşlandırma, Optimizasyon, Deneysel tasarım, Yanıt yüzey yöntemi, Kürlenme sıcaklığı
Plastik enjeksiyon kalıp imalatında kullanılan çeliklerin farklı yüzey işlemleri ile korozyon dayanımının artırılması
Molds, which play an important role in mass production, are scrapped before reaching the production amount targeted by the manufacturers due to wrong material selection and incorrect surface treatment. During this process, the need for maintenance in molds increases due to problems such as corrosion and wear. Production costs increase due to production stoppages, mold maintenance and inability to reach targeted production quantities. When choosing a material, the effects and problems that both the plastic raw material and the mold steel will be exposed to should be taken into consideration. Research and studies aim to improve wear resistance, corrosion resistance and strength with appropriate surface treatments, as well as correct material selection. In this way, it is possible to ensure that the molds have a longer life and do not require maintenance in longer periods. In this study, a literature study was conducted on plastics and plastic mold steels that are frequently used in the molding industry. In addition, the selection of appropriate plastic mold steels and the surface treatments applied on them were examined according to the types of plastic used. In addition, experiments were carried out on the selection of appropriate mold steel by comparing the corrosion resistance of plastic injection mold steels with material numbers 1.2311 and 1.2316, surface treatments, wear tests.
Kardan milinde kullanılan alt birim parçalarının tasarımı ve optimizasyonu
Kardan mili ya da diğer adıyla kardan şaftları, motor tarafından üretilen ve vites kutusu üzerinden iletilen güç sonucu ortaya çıkan döndürme momentini ve döndürme hareketini, sabit ya da değişken açısal pozisyonlarda diferansiyele iletme görevini üstlenirler. Kısaca, Kardan mili, taşıtı harekete geçirmek için motordan aldığı torku diferansiyele iletmek için kullanılan bir güç aktarma organıdır. Kardan milindeki açısal hareket mafsal grubu tarafından sağlanmaktadır. Mafsal grubunun bir alt bileşeni olan çatallı flanş çalışma koşullarında yüksek, değişken ve bileşke gerilmelere maruz kalmaktadır. Bu çalışmada halihazırda üretimi gerçekleştirilen mevcut çatallı flanş için; bilgisayar destekli tasarım (CAD) programlarından CATIA V5 ortamında yeniden tasarlanmış akabinde yoğunluk metodu kullanılarak Altair İnspire yazılım programı ile topoloji optimizasyonu yapılmış ve programın işaret ettiği alanlar ile birlikte bilgi ve birikime dayalı olarak birkaç alandan daha malzeme çıkarılarak son seviye optimize edilmiş çatallı flanş ortaya koyulmuştur. Optimizasyon sunucunda mevcut çatallı flanşa kıyasla optimize edilmiş yeni çatallı flanşın ağırlığı %19 azaltılmıştır. Ortaya koyulan optimize edilmiş çatallı flanş sonlu elemanlar analizi (FEA) programlarından Altair HyperWorks kullanılarak lineer statik analizi ile sanal olarak test edilmiş, komple kardan mili prototip üretimi sonrasında da ürün, proses doğrulama testlerine tabi tutulmuştur. Ayrıca, ürün, proses doğrulama testleri sırasında çatallı flanş üzerinden strain gauge yardımıyla gerinim verisi toplanmış ve elde edilen veriler ilgili asal gerilim dönüşüm formüllerinden faydalanarak gerilim değerlerine çevrilmiş ve lineer statik analiz sonucunda elde edilen gerilim değerleri ile ölçülen gerilim değerleri karşılaştırılmıştır.
Kaynaklanmış 316L paslanmaz çeliklerin mekanik özelliklerinin ve gerilmeli korozyon davranışının incelenmesi
316L paslanmaz çelikler, sadece korozyon dayanımı değil, kolay şekil verilebilme, yüksek mukavemet dayanımı, farklı sıcaklıklarda çalışabilme gibi özelliklerinden dolayı endüstride sıklıkla kullanılmaktadır. Bunların yanında, imalat sanayinin en çok istediği özellik kaynaklanabilirliktir. 316L östenitik paslanmaz çelikler, iyi kaynaklanabilirliğinden dolayı endüstride kendine geniş bir yer bulmaktadır. Bu malzemelerdeki en büyük handikap, onlara paslanmazlık özelliğini kazandıran Cr elementinin kaynaklanma esnasında tane sınırlarında CrC çökeltileri meydana getirmesidir. Kaynak bölgesine gerilme uygulanması durumunda, malzemenin tane sınırlarından ayrılarak gerilmeli korozyon çatlağına neden olduğu görülmektedir. Bu çalışmada, 316L paslanmaz çeliklerin gerilmeli korozyon davranışları incelenmiş ve sanayiye bu noktada ışık tutulması amaçlanmıştır. 316L paslanmaz çelik levhalar TIG ve Lazer kaynak yöntemleriyle birleştirilmişlerdir. Fiber lazer yöntemiyle kesilmiştir. Birleştirilmiş numunelere mikroyapı, sertlik, çekme ve üç nokta eğme testleri gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlar hem TIG kaynağıyla birleştirilmiş numuneler hem de lazer kaynağıyla birleştirilmiş numunelerle karşılaştırılmıştır. Çalışmanın ikinci aşaması, gerilmeli korozyon davranışının incelenmesidir. Gerilmeli korozyon davranışı TIG ve lazer kaynaklı numunelere uygulanmıştır. Bükülerek gerilme işlemi uygulanan numunelerin bir kısmına 600°C'de 4 saat bekletilerek hassaslaştırma işlemi uygulanmıştır. Ardından tüm numuneler %10 HCl çözeltisinde, sırasıyla 48-336 saat aralığında bekletilmiş ve numunelerde gerilmeli korozyon çatlağı oluşup oluşmadığı incelenmiştir. Anahtar Kelimeler: AISI 316L Paslanmaz Çelik, TİG kaynağı, Lazer kaynak, Hassaslaştırma, Korozyon, Gerilmeli korozyon çatlağı
6 serbestlik dereceli robot kolun ters kinematik analizinin yapay zeka yöntemleri ile gerçekleştirilmesi
Ters kinematik (TK) manipülatörün yönelimi ve konumunu dikkate alarak eklem açılarının hesaplanmasıdır ve robotiğin en temel problemlerinden biridir. Meta-sezgisel algoritmalar mühendisliğin birçok alanında karmaşık problemleri çözmek için kullanılmaktadır. Son yıllarda robot manipülatörlerin ters kinematik problemini çözmek için meta-sezgisel algoritmalar uygulanmaktadır. Sürü zekası tabanlı meta-sezgisel algoritmaların kullanımı birçok mühendislik alanında önemli bir artış göstermiştir. Bu çalışmada robotik manipülatörün uç efektörünün konumu, yeni geliştirilen sürü zekâsı tabanlı algoritmalardan Kara Dul Örümceği Optimizasyon Algoritması (KDÖO), Balina Optimizasyon Algoritması (BOA) ve Yusufçuk Algoritması (DA) kullanılarak tahmin edilmiştir. Test edilen algoritmaların başarısını kanıtlamak için ileri kinematik (İK) modelinin girdisi olan 6 eklem açısı değiştirilerek robotik manipülatörün çalışma alanında rastgele seçilen birkaç nokta hesaplanmıştır. Test edilen algoritmalar kullanılarak hedef kartezyen koordinatları sağlayan en uygun açı seti elde edilmiştir. Ayrıca İK modeli kullanılarak deney tablosu oluşturulmuş ve bu tablonun verileri ile yapay sinir ağları modelleri oluşturularak TK modelleri elde edilmiştir.
Tendon tahrikli sürekli robot tasarımı ve analizi
Belirli ve tekrarlayan görevleri yerine getirebilen geleneksel tip endüstriyel robotlar, yapıları, mekanik tasarımları ve sınırlı hareket kabiliyetleri gibi kısıtları nedeniyle ihtiyaç duyulan birçok kullanım alanında yetersiz kalmaktadır. Geleneksel tip endüstriyel robotların erişemeyeceği yerlere kolaylıkla erişebilen, çalışma uzayındaki engellere çarpmadan rahatlıkla hareket edebilen ve uç işlevcisinin çalışma uzayında eğrisel bir yörünge takip edebildiği "Sürekli Robot" olarak adlandırılan robotlar tasarlanmaktadır. Bu kapsamda, gelişen ve değişen endüstriyel ve teknolojik ihtiyaçlar göz önüne alınarak, uzay araştırmaları, askeri operasyonlar, nükleer teknoloji, mikrocerrahi, denizaltı ve denizcilik sektörü, altyapı ve endüstriyel tesislerde muayene ve kontrol, bakım/onarım, arama ve kurtarma çalışmaları gibi alanlarda faaliyet gösterebilmek maksadıyla geçmişten günümüze farklı mekanik tasarımlar ve kinematik çözümler üzerine sürekli robot alanında birçok çalışma yapılmaktadır. Bu çalışmada, altı serbestlik dereceli, uç işlevcisi konumlandırma hassasiyetine ve faydalı yük taşıma kapasitesine sahip, esnek bağlantıları sayesinde kendi şeklini ayarlayarak sarma/açma, çevreleme, gezinme yapabilen, karşılaştığı engelleri aşabilen, dolambaçlı yollardan geçebilen ve yörünge takibi yapabilen kompakt ve modüler yeni tip bir tendon tahrikli sürekli robot tasarımı ve analizi yapılmıştır.
Çift fazlı yapılandırılmış borlu çeliğin mekanik özellikleri
Bu çalışmanın amacı, ara su verme ve kritik sıcaklıklar arası bölgede tavlama ısıl işlem uygulamalarıyla çift fazlı yapılandırılacak olan orta karbonlu yüksek mukavemetli düşük alaşımlı borlu çeliğin mukavemetten feragat etmeden sünekliğinin geliştirilebilme imkanlarını incelemektir. Ara su verme ve kritik sıcaklıklar arası bölgede tavlama ısıl işlemleriyle geliştirilecek olan çift fazlı mikro yapıya sahip (ferritik -martenzitik) borlu çeliklerin mekanik özellikleri sertleştirilmiş ve temperlenmiş numunelerle kıyaslanmıştır. Isıl işlemler öncesi ve sonrasında numunelerin sertlik, mikroyapılarında meydana gelen değişimler ve mekanik özellikleri incelenmiştir. Faz oranlarının belirlenmesinde Clemex Vision Lite image analiz programından yararlanılmıştır. Yapılan çalışma sonucunda; en yüksek ortalama sertlik hızlı soğutulmuş martenzit mikroyapı sahip numunelerde, en düşük ortalama sertlik ısıl işlem görmemiş numunelerde ölçülmüştür. Ara su verme işlemi (Q1: 870 oC, 25 dakika / Su + Q2: 760 oC, 5 dakika / Su) ısıl işlem yapılmamış numuneye yakın bir süneklik sağlarken çekme ve akma mukavemetini geliştirmiştir. Kritik sıcaklıklar arası tavlama yapılan numuneler ısıl işlem yapılmamış numunelere göre çekme direncinde bir miktar gelişme sağlarken, bu numunlerede % kopma uzaması ısıl işlem görmemiş numuneye göre %58-74 oranında arttırmıştır. Çift fazlı yapılandırmanın mukavemetten feragat etmeden sünekliğinin geliştirilebilmesine imkân sağladığı saptanmıştır.
Düşük sıcaklık ve oda sıcaklığı koşulları altında darbe yüklerine maruz kalan yapışkanla birleştirilmiş kompozit bağlantıların mod I / kırılma tokluğu davranışlarının incelenmesi
Bu tez çalışmasında düşük sıcaklık ve oda koşulların altında darbe yüklerine maruz bırakılan ve yapışkan ile birleştirilmiş kompozit bağlantıların Mod I kırılma tokluğu davranışları incelenmiştir. Çalışmanın hedefi farklı sıcaklıklar altında ve darbe yüklerinin yapıştırıcı ile gerçekleşen bağlantıların kırılma mekanizması ve enerji salınımlarını incelemektir. Deneysel araştırmalar ile kompozit malzemelerin numuneleri üretilerek ASTM D5528 test standardına göre yapışkan bağlantılar oluşturulmuştur. Sonrasında yine bu standarda göre farklı sıcaklıklar ve enerji seviyeleri altında darbeler uygulanmıştır. Uygulanan darbelere göre çatlak yayılma hızı ve kırılma enerjisi incelenmiştir. Çıkan verilere göre yapışkan malzemenin davranışı ve sıcaklık etkisinde iken gösterdiği performans incelenmiştir. Özellikle düşük sıcaklıklardaki malzeme performansında gerçekleşen değişiklikler ve darbe yüklemesinin kırılma tokluğuna olan etkisi deneysel sonuçlar ile incelenmiştir. Literatür incelenerek teorik çalışmalar ve yapılan deneysel çalışmalar yorumlanmıştır. Bu çalışmanın amacı, düşük sıcaklık ve darbe etkisi altında yapışkan ile birleştirilmiş kompozit bağlantıların mekanik dayanımını arttırmak için tasarım çalışmalarına, malzeme seçimine katkı sağlamak ve teknik çalışmalara destek vermektir.
AISI 316L paslanmaz çelik malzemelerin delinmesinde çoklu işlenebilirlik parametrelerinin araştırılması
AISI 316L paslanmaz çeliği, özellikle havacılık, sağlık, biyomedikal cihazlar ve gıda işleme gibi sektörlerde yaygın bir şekilde kullanılmakta olup, düşük işlenebilirlik özellikleri nedeniyle kesme işlemleri sırasında zorluklar yaşanmakta ve bu da düşük kaliteli delik yüzeylerine yol açmaktadır. Bu bağlamda, çalışmanın temel amacı, ortopedik implant sektöründe de yaygın olarak kullanılan bu çelik malzeme üzerine delik delme işlemi öncesinde farklı ezerek parlatma işlemleri uygulanarak artan yüzey sertliği ve mikroyapının, çapak oluşumu, kesme kuvvetleri ve yüzey pürüzlülüğü gibi özelliklere etkilerinin incelenmesidir. Çalışmada öncelikle yüzey kalitesini iyileştirmek amacıyla Krom Karbo-Nitrür Kaplamalı (CrCN) sinterlenmiş karbür küresel takım ile 2 ve 3 paso ezerek parlatma işlemi gerçekleştirilmiştir. Sonrasında çap 9,8 kaplamalı HSS matkap ile farklı delik delme yöntemleri ile yöntemleri ile 30mm derinliğinde kör delikler delinmiştir. Ezerek parlatma işleminin malzemenin mikrosertlik değerlerini ve sertlik derinliğini arttığı, delik delme yönteminin ve ezerek parlatma koşullarının kesme kuvvetlerini etkilediği, 2 paso ezerek parlatma işlemi uygulanan numunelerde, sabit adımla gagalayarak delik delme yönteminde en düşük Fz değerlerinin elde edildiği gözlemlenmiştir. Sertliğin artmasıyla çapak genişliği, çapak kök genişliği ve çapak yüksekliğinin azaldığı belirlenmiştir. Ayrıca ezerek parlatma işleminin delik iç yüzeylerinin yüzey pürüzlülük değerlerini de iyileştirdiği ve en iyi sonuçların 2 paso ezerek parlatma yapılan koşullarda elde edildiği görülmüştür.
Sonlu elemanlar analizi ile haddeleme parametrelerinin eniyilenmesi
Haddeleme, kendi eksenleri etrafında birbirine zıt yönde dönen silindirler arasından iş parçasının geçirilerek yeniden şekillendirilmesi veya boyutlandırılmasıdır. Haddeleme kütlesel plastik şekil verme yöntemlerinden birisidir ve dünya üzerinde çelik üretiminin büyük bir kısmı haddeleme ile gerçekleştirilmektedir. Haddeleme işlemi süresince, işlem ve son ürün kalitesini etkileyen birçok parametre vardır. Bu parametrelerin denenmesi için prototip imalat yapılması çok ciddi yatırımlar gerektirmektedir. Bundan dolayı, üretim aşmasına geçmeden önce, parametre sonuçlarının ön görülmesi maliyet açıdan ciddi önem taşımaktadır. Bu tez çalışmasında, haddelemeyi etkileyen bazı parametreler sonlu elemanlar yöntemi ile modellenip analiz edilmiş ve optimum parametrelerin bulunması amaçlanmıştır. Bu parametreler, iş parçasının malzeme türü, haddeleme sırasında büyük önem taşıyan sürtünme katsayısı ve merdane çapıdır. Her bir durum göz önüne alınarak, toplam doksan adet sonlu eleman modeli kurulup analiz edilmiştir. Üç farklı malzeme türü, her bir model için on farklı sürtünme katsayısı ve üç farklı merdane çapı incelenip bu parametrelerin haddeleme sürecini nasıl etkilediği araştırılmıştır.
Dişi geometriye sahip titanyum alaşımı malzemelerin frezelenmesinde yaklaşma hareketlerinin takım ömrüne etkilerinin incelenmesi
Ti6Al4V alaşımlarının işlenebilirliği zayıftır fakat iyi akma mukavemeti/yoğunluk oranı, yüksek ısı ve korozyon dayanımı özellikleri nedeniyle uçak ve uzay, biyomedikal, kimya, denizcilik ve gıda endüstrisinde geniş kullanım alanı bulmaktadırlar. Bu çalışmada Ti6Al4V alaşımlarının optimum kesme parametrelerinin elde edilebilmesi için Ti6Al4V alaşımının cep frezelenmesinde yaklaşma hareketlerinin geometrisi ve ilerleme miktarının takım ömrüne etkilerinin incelenmesi amaçlanmıştır. Çalışmada önce deney numunelerine kamara fırında, iki farklı ısıl işlem uygulanmıştır. Birinci grup numuneler, 955°C'de 1 saat tutulduktan sonra suda soğutulmuş ve devamında 550°C'de 4 saat bekletildikten sonra havada soğutulmuştur. İkinci grup numuneler ise 955°C'de 4 saat tutulduktan sonra fırında soğutulmuştur. İşlenebilirlik deneylerinde CNC Routerda gerçekleştirilmiş ve helisel, rampa ve dalma olmak üzere üç farklı yaklaşma hareketi ile 366, 732, 1098 mm/dk olarak üç farklı ilerleme miktarı işlem değişkeni olarak kullanılmıştır. Deneylerde kesici takım olarak AlTiCrN kaplamalı Ø4 mikro taneli yekpare karbür freze çakısı tercih edilmiştir. Yüzey pürüzlülüğü ve takım aşınması deneyler için performans kriteri olarak seçilmiştir. Deney sonuçları içyapıdaki β-fazı oranı arttıkça hem işlenebilirliğin hem de sertliğin arttığını, ilerleme miktarı arttıkça yüzey pürüzlülüğü artarken takım ömrünün azaldığını, helisel giriş hareketinin düşük ilerleme miktarlarının kullanıldığı şartlarda en iyi sonucu verirken dalma giriş hareketinin tüm ilerleme miktarı için optimum sonuç verdiğini göstermiştir.
Fotovoltaik termal hibrit güç sisteminin performans değerlendirmesi, optimizasyonu ve ekonomik analizi
Bu çalışmada fotovoltaik/termal (PV/T) kolektörlerin elektriksel/termal verim analizi Manisa ili iklim koşullarında gerçekleştirilmiştir. Ayrıca yapılan çalışma, 4 kişinin yaşadığı bir ev için yıllık enerji üretimi ve sistem yatırım geri dönüş süresinin hesaplandığı teorik uygulama analizi içermektedir. Bu amaçla, ilk aşamada sıcak su ve elektrik enerjisi üretimi için uygun olan Sıvı Tip Düz PV/T Kolektör sistemi tercih edilmiştir. Bu tip sistemlerin maksimum verimle çalışabilmesi için sızdırmazlık faktörü, ışınım, giriş sıcaklığı, ortam sıcaklığı, emici plaka parametreleri (tüp aralığı, boru çapı, kanatçık kalınlığı vb.), emici plakadaki akışkanın termal iletkenliği gibi çeşitli parametreler göz önünde bulundurulmalıdır. PV/T kolektörlerin termal verimliliği, giriş sıcaklığı ile ortam sıcaklığı (Ti-Ta) arasındaki sıcaklık farkının, kolektör yüzeyine düşen global güneş ışınımına (G) oranından önemli ölçüde etkilenmektedir. (Ti-Ta)/G oranının artması termal verimin düşmesine sebep olmaktadır. Ayrıca, termal verime etki eden diğer faktörler sızdırmazlık faktörü (s) ve farklı kanatçık oranı (d/w) değerleridir. d/w oranının artması kolektör alanının artması ve PV panel sıcaklığının düşmesine sebep olduğundan elektriksel verim artışı da sağlamaktadır. PV/T kolektörlerdeki önemli sorun, optimum verim elde edebilmek için tüm bu parametrelerin göz önünde bulundurulma zorunluluğudur. Çalışmanın ilk bölümü için, PV/T kolektörün MATLAB/Simulink modeli, matematiksel eşitliklerden faydalanılarak hazırlanmıştır. Bu model üzerinde, tasarım parametreleri ile bunların termal ve elektriksel verime etkileri incelenmiştir. Yapılan çalışma ile PV/T kolektörden elde edilen maksimum termal verim %64,5, elektriksel verim %13,5 ve toplam verim %78 olarak tespit edilmiştir. İkinci aşamada, yapılan ekonomik analiz için yüksek elektrik çıkışı baz alınarak PV/T kolektör seçimi yapılmıştır. Seçilen sistemin enerji üretim modeli (Et), sistemin kurulum ve kullanım ömrü boyunca, seviyelendirilmiş enerji maliyeti (LCOE) hesaplanarak, kurulacak sistemin yıllık elektrik üretimi, termal enerji üretimi ve sistem nakit akışı şemaları oluşturulmuştur. Kullanılan PV/T Kolektör 30o eğim açısı ve güney cephesi yönünde 10 m2'lik bir alana sahip bina çatısı için incelenmiştir. Termal sistem için 10 m3 hacminde depolama tankı kullanılmıştır. Yapılan hesaplamalarda 4 kişilik bir evin ısı ve elektrik talebi Manisa ili iklim koşulları için değerlendirilmiştir. Enerji üretim modeli oluşturulurken; güneş ışınımı, elektrik/termal verim ve çalışma süresi boyunca yoğunlaştırıcı performansındaki azalma dikkate alınmıştır. Yapılan incelemede sistemin ilk yıldaki elektrik enerjisi üretim miktarı 2168,97 kWh, ilk yıldaki termal enerji üretim miktarı 10395,4 kWh, LCOE değeri 0,044 Euro/kW ve NPV değeri 2494,5 Euro olarak bulunmuştur. Ayrıca sistemin kendini amorti etme süresi 7 yıl olarak hesaplanmıştır.
Gözlem faaliyetleri için gerekli optimum insansız hava araçları sayısının tespiti
Bu tez çalışmasının amacı havadan gözlem faaliyeti yürütülecek olan bir bölgede en az kaç adet insansız hava aracı (İHA) kullanılması gerektiğini hesaplamaktır. Bu hesabı yapmak için öncelikle bir İHA'nın sabit bir hızda hareket ediyorken sergilediği enerji tüketimi incelenmiş ve İHA'nın metre başına tükettiği % enerji seviyesi yaklaşık olarak elde edilmiştir. Bir İHA'nın üzerinde hareket edeceği yörüngenin uzunluğu dikkate alınarak İHA'nın bu yörüngede 1 turu tamamlaması durumunda enerjisinin % kaçını tüketeceği tahmin edilmektedir. Eğer 1 İHA'nın atandığı yörüngeyi tamamlayamayacağı tespit edilir ise kullanılan her İHA'nın yörüngesini tamamlayabileceği durum oluşuncaya dek İHA sayısı arttırılmaktadır. Bu tez çalışmasında İHA yörüngelerini hesaplamak için araç rotalama problemi kullanılmıştır. Araç rotalama probleminin (ARP) çözümü için metasezgisel optimizasyon yöntemlerinden olan genetik algoritma metodu kullanılmıştır. Geliştirilen algoritma Matlab ortamında çalıştırılmıştır. Genetik algoritma (GA) metodundaki parametrelerden popülasyon sayısı ve çaprazlama oranı değiştirilerek bir bölgede gözlem faaliyeti yürütmeye yeterli en düşük İHA sayısı mümkün olan en kısa İHA yörüngeleriyle elde edilmeye çalışılmıştır.
Yüksek mukavemetli sacların şekillendirilmesinde meydana gelen incelmenin etüd edilmesi
Beyaz eşya sektörü günümüzde 3000000 adet/yıl üretim miktarına yaklaşmaktadır. Beyaz eşya ürünleri olan çamaşır makinası, buzdolabı, fırın, televizyon gibi eşyalarda çok sayıda sac parça birleştirilerek ürünler meydana getirilmektedir. Makinaların yapımında kullanılan saç parçaların üretim adetlerinin yüksek olması nedeniyle saç kalıpçılığının, üretim metotlarının, kullanılacak sac malzeme boyutların, uygun saç kalıbı tasarımının yapılması büyük önem kazanmıştır. Diğer yandan yıllık üretim adetlerini yüksek olması kullanılan parçalardaki birim maliyetleri etkilemektedir. Birim maliyeti etkileyen en önemli faktörlerden biri kullanılan malzeme cinsi ve malzeme kalınlığıdır. Bu tez çalışmasında, çamaşır makinasında kullanılan tamburun ön kapak parçası incelenmiştir. Ön kapak parçasının üç farklı malzeme cinsi ANSI 430, DX54D, DC04 üzerinde sac inceltme çalışması yapılmıştır. 0,5 mm kalınlığındaki sac malzemeler, 0,37 mm kalınlığa indirilerek; ANSI 430, DX54D, DC04 malzemelerin formlanabilirlik (Şekillendirilebilirlik) analizi, incelme analizi, buruşma analizi, kenar çatlak analizi, geri yaylanma analizi, kalıp üzerinde oluşacak kuvvetler analizinin değerlendirilmesi yapılmıştır. Sonuç olarak; 0,37 mm, 0,5 mm kalınlık değerlerine sahip ANSI 430, DX54D, DC04 malzeme tipleri için şekillendirme işlemleri güvenli olarak gerçekleştirilmiştir. Sac kalınlığı azaldıkça akma ve çekme dayanımın azaldığı görülmüştür. Sac kalınlığı azaldıkça incelme miktarı, geri esneme ve kenar çatlaklarının arttığı gözlemlenmiştir. Analiz çalışmaları sonucunda ön kapak malzemesi olarak 0,37 mm kalınlığındaki AISI 430 malzemesinin kullanılmasına karar verilmiştir. Böylece dünya çapında hammadde sıkıntısı yaşandığı da dikkate alındığında parça başı 212 gr, yıllık üretim miktarı 3000000 adet/yıl üzerinden hesaplandığında ise 636000 kg tasarruf sağlanması mümkün hale gelebilir. Bu değer üretici firma için yıllık yaklaşık 849060 $ olarak hesaplanmıştır.
Meşe palamut çekirdeği yağı ekstraksiyonunun motor performans ve emisyonlara olan etkilerinin araştırılması
Bu çalışmada, atık meşe palamudu çekirdeği (pelit) yağı ekstraksiyonunu dizel yakıtı motorine hacimsel olarak %5, %10, %15 ve %20 oranlarında karıştırılıp tek silindirli atmosferik dizel bir motorda test edilerek motor performans ve egzoz emisyonlarına olan etkileri incelenmiştir. Motor testleri tam yük şartlarında motor devri 3500 d/dk' dan başlayıp 500 d/dk aralıklarla dinamometre ile yükleme yapılmış ve devir 1500 d/dk ya düşünceye kadar devam edilmiştir. Bu devirden sonra titreşim ve vuruntu artması sebebiyle test sonlandırılmıştır. Test verileri bu şartlarda ilk etapta motorin için alınmış daha sonra PLT05 (%5 Pelit Yağı Ekstraksiyonu + %95 Motorin), PLT10 (%10 Pelit Yağı Ekstraksiyonu+ %90 Motorin), PLT15 (%15 Pelit Yağı Ekstraksiyonu+ %85 Motorin) ve PLT20 (%20 Pelit Yağı Ekstraksiyonu + %80 Motorin) test yakıtları ile ölçümler tekrarlanmıştır. Yapılan ölçümlerde test yakıtlarının motorine göre kıyaslamalarında karışım oranları arttıkça tork ve güç değerlerinde artış tespit edilmiştir. Tüm motor devirlerinde ortalama olarak fren özgül yakıt tüketim değerlerinde motorine göre azalış tespit edilmiştir. Test yakıtlarının emisyon değerlerine bakıldığında ise genellikle artış eğiliminde olduğu görülmüştür.
Ortopedik kemik delme işlemlerinde vakum yoluyla kemik talaşı toplama sisteminin tasarımı ve prototip imalatı
Bu proje çalışmasında, ortopedik cerrahide kemik delme işlemleri sırasında oluşan kemik talaşlarını toplayan yeni bir vakum sistemi geliştirilecektir. Böylelikle ısının büyük bir miktarını üzerinde tutan bu kemik talaşları bir an önce delme bölgesinden uzaklaştırılarak kemik ve çevre dokularında oluşacak nekroz önlenmiş olacağı gibi bu kemik talaşları kemik yapımı ya da başka amaçlarla kullanılabilecektir. Özellikle yaşlı hastalarda osteoporozdan dolayı kemik mineral yoğunluğunun azaldığı görülmekte ve bu tip hastaların kırık stabilizesinde kendi kemik talaşları cerrahlar tarafından kırık bölgesine uygulanabilecek ve kırık kaynama süreci hızlandırılmış olacaktır. Ayrıca, kemik delme işlemi parametrelerinin sıcaklık artışına ve delme sürecine etkisi de deneysel tasarım metodu kullanılarak optimize edilecektir.
Traktörlerde üç nokta askı düzenine ait alt kol elemanının tasarımı ve yorulma analizi
Bu çalışmada, bir traktörde bulunan üç nokta askı düzeninin bir elemanı olan alt kaldırma kolunun tasarımı ve 55Cr3 ile 42CrMo4 çelikleri ele alınarak farklı konumlarda etkisi altında olduğu kuvvetler ile bunlara bağlı oluşan statik gerilme ve yorulma analizlerinin gerçekleştirilmesi amaçlanmıştır. Alt kaldırma kolunun tasarımı Solidworks programı ile gerçekleştirilmiştir. Analiz işlemeleri için Ansy Workbench yazılımı kullanılmıştır. Analizler için sisteme etki eden kuvvetler, alt kaldırma koluna ait maksimum yük kaldırma durumu, alt konum durumu, yatay konum durumu, üst konum durumu ve çeki durumu olacak şekilde ele alınmıştır. Ansys Workbench yazılımında malzemelerin özellikleri ve sınır şartları tanımlanmıştır. Buna göre, statik gerilme analizi çözüm bilgisi olarak toplam deformasyon asal gerilme ve elastik asal birim şekil değişim seçilmiştir. Ayrıca yorulma analizinde çözüm bilgisi olarak, x ve y eksenlerinde oluşan toplam deformasyonlar, yorulma ömrü, güvenlik faktörü seçilmiştir. Öncelikli olarak, maksimum yük kaldırma, alt konum, yatay konum, üst konum ve çeki olmak üzere farklı durumlarda statik gerilme analizleri yapılmıştır. Statik gerilme analizlerinin ardından yorulma analizleri gerçekleştirilmiştir. Analizler sonucunda, toplam deformasyon, asal gerilme, elastik asal birim şekil değişim gradyanları ile yorulma ömürleri, güvenlik faktörleri farklı her konum için belirlenmiştir. Buna göre; en yüksek asal gerilme maksimum yük kaldırma durumunda, en düşük asal gerilme ise çeki durumunda oluşmaktadır. Malzemelerdeki akma dayanımlarının farklılığından dolayı, aynı konumda elde edilen gerilmeler yaklaşık değerde olsa da malzemelerin sağladığı emniyet katsayıları farklıdır. Yorulma ömrü her iki malzeme içinde 10 6 çevrim olarak elde edilmiştir. Minumum güvenlik faktörü 55Cr3 çelik için 3,41; 42CrMo4 çelik için 2 olarak belirlenmiştir. Anahtar Kelimeler: 55Cr3, 42CrMo4, asal gerilme, toplam deformasyon
Seramik fırınlarında atık baca gazından enerji geri kazanımı ve bir uygulama
Bilindiği gibi ülkemizde enerji kullanımı sanayi, binalar ve ulaştırma olmak üzere üç ana grupta gerçekleştirilmektedir. Bunlardan sanayi sektörü, ülkemizdeki nihai enerji tüketimi içindeki yaklaşık %36 ve elektrik tüketimindeki %55 düzeyindeki payı ile önemli bir yere sahiptir. Sanayi sektörü, gerek yüksek enerji tasarruf potansiyeline sahip olması, gerekse de sanayide tüketilen enerjinin çoğunlukla ticari enerji olması sebebiyle enerji tasarrufu çalışmalarında öncelikle ele alınması gereken bir sektördür. Bu çalışmada da yoğun enerji tüketen endüstri kollarından biri olan seramik sektöründe, bir vitrifiye seramik fırınında enerji verimliliğini arttırmak için fırın atık ısısından yararlanarak, sıcak su eldesi için bir ekonomizer tasarlanmış ve uygulaması yapılarak sonuçları ve faydaları değerlendirilmiştir.
AZ91 magnezyum alaşımlarında soğuma hızlarının mekanik ve korozyon özelliklerine etkisinin incelenmesi
Bu çalışmada, ağırlıkça %0.5 Pb veya %0.5 Ti içeren AZ91 Magnezyum (Mg) alaşımlarında soğuma hızının mikroyapı, mekanik ve korozyon özellikleri üzerine etkisi araştırılmıştır. Bu amaçla alaşımlar; dört farklı katılaşma hızı veren kademeli dökme demir kalıba dökülmüştür. Mg numunelerin mikroyapıları; optik mikroskop, taramalı elektron mikroskobu (SEM), mekanik testleri; sertlik, çekme deneyleri ve korozyon davranışları; daldırma deneyi ve potansiyostat/galvanostat cihazından elde edilen polarizasyon eğrileri yardımı ile değerlendirilmiştir. Korozyon deneylerinde %3.5 NaCl çözeltisi kullanılmıştır. AZ91 Mg alaşımına ağırlıkça %0.5 Pb ve %0.5 Ti ilavesi taneler arası β (Mg17Al12) intermetalik fazının dağılımını, sürekliliğini ve genişliğini azaltmıştır. Mekanik deney sonuçları, soğuma hızının artmasına bağlı olarak alaşımların çekme ve akma dayanımlarının arttığını göstermiştir. AZ91 Mg alaşımı, ağırlıkça %0.5 Pb ve %0.5 Ti içeren AZ91 Mg alaşımlarına göre daha düşük çekme ve akma dayanımları göstermiştir. Daldırma deneyi sonuçları, soğuma hızı arttıkça alaşımın korozyon dayanımının arttığını göstermiştir. AZ91 alaşımına ağırlıkça %0.5 Pb ilavesiyle en hızlı katılaşan bölge dikkate alındığında korozyon kaybının %70 ve ağırlıkça %0.5 Ti ilavesiyle %90 oranında azaldığı görülmüştür. SEM analizleri, Pb veya Ti içeren alaşımlara göre korozyona en hassas alaşımın AZ91 olduğunu göstermiştir. AZ91 alaşımının Pb ve Ti içeren alaşımlara göre daha yüksek korozyona maruz kalmasının nedeni, mikroyapı içerisindeki Mg17Al12 intermetalik fazının miktarı ve morfolojisine dayandırılabilir. Polarizasyon testleri, soğuma hızının artması ile AZ91 ve ağırlıkça %0.5 Pb içeren alaşımlarının Ikor değerlerinin azaldığı buna karşılık ağırlıkça %0.5 Ti içeren Mg alaşımında Ikor değerlerinde ise çok az düşüş olduğu görülmektedir.
AA6XXX serisi alüminyum alaşımlarının yaşlandırma işlemine bağlı olarak işlenebilirliğinin incelenmesi
Bu çalışmada, AA6013 ve AA6082 alüminyum alaşımlarında yaşlandırma işleminin alaşımın mekanik özellikleri ve işlenebilirlik özellikleri üzerine etkileri incelenmiştir. Bu amaçla, deneyde kullanılan AA6082 ve AA6013 alüminyum alaşımı numuneler 520oC'de ısıl işlem fırınında (8 saat) çözeltiye (solüsyona) alma işleminden sonra sıcak suya atılmış (75oC'de) daha sonra ısıl işlem fırınında (180oC'de) farklı sürelerde (1, 3, 6, 9, 12 ve 24 saat) bekletilerek suni yaşlandırma işlemi yapılmıştır. Yaşlandırma işlemi uygulanan numunelerin mekanik özellikleri ve işlenebilirlik özellikleri incelenmiştir. Yaşlandırma işlemi sonunda her iki alaşımın mekanik özelliklerinde artış gözlenmiştir. Yaşlandırma süresinin artmasına bağlı olarak alaşımların işlenmesi sırasında oluşan kesme kuvvetlerinde artış görülmüştür. Alüminyum alaşımlarında 6 saat yaşlandırma işlemi sonunda yüksek mekanik özellikler elde edilmiştir. Alaşımlarda, 6 saat yaşlandırma süresi sonunda elde edilen mekanik özellikler ve işlenebilirlik özellikleri ile 24 saat sonunda ulaşılan değerler arasında önemli bir artış gözlenmemiştir.
Magnezyum alaşımlarının işlenebilirliğinin incelenmesi
Bu çalışmada, AS serisi magnezyum (Mg) (AS11, AS21, AS41, AS61, AS91)alaşımlarında Al içeriğinin işlenebilirliğine etkisi araştırılmıştır. Mikroyapısal karakterizasyon mikroskop incelemeleri ve x-ışını difraksiyonu (XRD) analizleri ile gerçekleştirilmiştir. Mekanik özellik karakterizasyonu, sertlik ve çekme testleriyle yapılmıştır. Alaşımların işlenebilirliğinde farklı işleme parametreleri seçilerek işlenebilirlik özellikleri incelenmiştir. İşlenen yüzeylerin yüzey pürüzlülük ve kesme kuvveti değerleri, alaşımların işlenmesi ile oluşan talaşlar ve kesici uç yüzeylerinde meydana gelen aşınma ve talaş yığılması incelenerek sonuçlar değerlendirilmiştir. Alaşımların mikroskobik incelemeleri, mekanik test sonuçları ve işlenebilirlik verileri literatür ışığında değerlendirilmiştir. Sonuçlarda, AS serisi magnezyum alaşımlarının mikroyapısında gözlemlenen intermetalik fazların miktarı alaşım içerisinde bulunan %Al miktarındaki artışa bağlı olarak arttığı gözlenmiştir. Al miktarındaki artış ile mikroyapıda bulunan intermetalik fazların alaşımların işlenebilirliği ve mekanik özellikleri üzerinde etkili olduğu gözlenmiştir. Al ilavesi ile alaşımların akma ve kopma mukavemetinin ve sertliği artarken, % uzama azalmaktadır. Hem Al miktarındaki artış hem de kesme hızındaki artışa bağlı olarak alaşımların işlenebilirliği azalmaktadır. Ayrıca, bütün alaşımlarda kesme hızı arttıkça kesme kuvveti ve yüzey pürüzlülüğü artmıştır.
Dizel partikül filtre karakterizasyonu
Yapılan tez çalışmasında, dizel araçların egzoz gazı arıtma sistemlerinde kullanılan dizel partikül filtrenin üretim süreçlerinin tespiti, kimyasal kompozisyonun belirlenmesi ve yapı çözümlenmesi için farklı karakterizasyon teknikleri ile analizler gerçekleştirilmiştir. Çalışmada optik mikroskop, taramalı elektron mikroskobu ikincil elektron detektörü (SEM-SE), geri yansıyan elektron detektörü (SEM-BSE ), enerji saçınımlı x-ışını detektörü (SEM-EDX) ve x-ışınları saçınımı (XRD) karakterizasyon teknikleri kullanılmıştır. Optik mikroskop ile dizel partikül filtrenin makroyapı analizi yapılmış olup kare şeklindeki açık ve kapalı hücrelerden oluştuğu ve ekstrüzyon şekillendirme tekniği ile üretildiği bilgisine ulaşılmıştır. Taramalı elektron mikroskobu (SEM-SE-BSE-EDX) ile elementel analiz ve mikroyapı analizi yapılmış olup, temel olarak silisyum ile karbon elementlerinden oluştuğu, SiC tanelerinin 10-50 µm tane boyutu aralığında, keskin köşeli morfolojide olduğu ve reaksiyon bağlamalı üretildiği tespit edilmiştir. XRF cihazı ile elementel analizi yapılarak SEM-EDX sonuçlarını destekler nitelikte sonuçlar elde edilmiştir. Termal, mekanik ve fiziksel testler yapılarak mukavemeti, yoğunluğu, ısıl iletkenlikleri hakkında bilgi edinilmiştir. Toplam % gözenek miktarı ve bulk yoğunluğun belirlenmesinde Arşimet prensibi uygulanmıştır. XRD ile yapılan analiz sonucunda ana faz SiC olarak tespit edilmiştir. Yapılan çalışma bu tür parçaların yerli üretiminin yapılması için ilk adımı oluşturmaktadır. Dizel partikül filtreler hakkında detaylı teknik bilgiler elde edilerek ülkemizde üretimi için önemli bir aşama kaydedilecektir.
Ön ısıtıcı ve kalsinatörlü çimento fabrikasına ait döner fırın prosesi üzerinde enerji ve ekserji analizlerinin uygulanması
Enerji tüketiminde en büyük pay, yüksek enerji maliyetleri ile sanayi sektörüne aittir. En çok enerji tüketen sektörlerden biri çimento endüstrisidir. Hızla gelişen dünyada hızla artan sanayileşmenin doğal bir sonucu olarak çimento sektörüne yönelik artan talep, bu sektörde kullanılan enerjinin de artmasına sebep olmaktadır. Bunun yanı sıra, enerjinin etkin kullanımı daha da önem kazanmaktadır. Bu nedenle çimento sektöründe üretilen ve üretime karşılık tüketilen enerjinin takibi büyük önem taşımaktadır. Dünyadaki diğer ülkelerde olduğu gibi, Türkiye'de de çimento sektöründe büyük miktarda enerji kullanılmaktadır. Toplam sisteme giren enerjinin ne kadar etkin kullanıldığının belirlenmesi söz konusu olduğunda enerji verimliliği büyük önem taşımaktadır. Enerji verimliliğinin belirlenmesi, daha kontrollü ve bilinçli enerji kullanımını sağlayacaktır. Enerjiyi etkin bir şekilde tasarruf etmek için enerji kayıplarının yaşandığı aşamanın tespiti ile, bu kayıp enerjilerin geri kazanımı için alternatif yöntemler sunulabilecektir. Bu çalışmada, bir çimento fabrikasında döner fırının enerji ve ekserji analizi dahil olmak üzere termodinamik analizler yapılmıştır. Bu nedenle çimento üretim prosesi için kütle ve enerji dengeleri hesaplanmıştır. Tüm veriler temel olarak saat alınarak değerlendirilmiştir. Yapılan hesaplamalara göre, enerji verimi % 62, ekserji verimi ise % 36 olarak bulunmuştur. Ayrıca enerji ve ekserji sonuçları kullanılarak yakıt enerjisi tükenme oranı, verimlilik eksikliği oranı, iyileştirme potansiyeli değerleri hesaplanmıştır.
Nitrürleme ve akımsız Ni-P ile ınconel 625 kaplamanın yüzey özelliklerinin geliştirilmesi
Yüksek sıcaklık ve yüksek korozif ortam gibi zorlu koşullarda deniz ve petrol endüstrisi gibi çeşitli uygulamalarda nikel esaslı süper alaşımlar içerisinde Inconel 625 yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak, bu malzemelerin aşınma ve korozyon dirençleri nispeten çok düşüktür. Bu nedenle süper alaşım üreticileri servis koşullarında nikel esaslı süper alaşımların aşınma ve korozyon direncini iyileştirmek için çeşitli yöntemler uygulamaktadır. Bu yöntemlerden biri parçanın tümünü aşınmaya ve korozyona dirençli özel malzemelerden imal etmektir, fakat bu da pahalı bir yöntemdir. Ancak, aşınma ve korozyon; yüzey hasarı olduğundan dolayı uygun bir yüzey modifikasyon tekniği ile maliyet azaltılabilir ve nikel esaslı süper alaşımların servis ömrü düşük maliyet ve seri üretim kolaylığı ile uzatılabilir. Son yıllarda yüzey birden fazla işleme tabi tutularak yüzey modifikasyon işlemi gerçekleştirilmektedir. Isıl püskürtme uygulanmış Inconel 625 kaplamalar tekrar yüzey işlemi görerek modifiye edildiklerinde ise servis ömürleri daha uzun ve çalışma performansları daha yüksek olabilir. Bu çalışmada, düşük karbonlu çelik (St 37) üzerine yüksek hızlı oksijen-yakıt (HVOF) püskürtme işlemi ile Inconel 625 kaplamanın yapısal, korozyon, mekanik ve aşınma davranışı incelenmiş, elde edile sonuçlar HVOF Inconel 625 kaplama + pulse plazma nitrürleme ve HVOF Inconel 625 kaplama + akımsız Ni-P kaplamanın birleşimi olan dubleks yüzey işlemleriyle karşılaştırılmıştır. HVOF yöntemi ile püskürtülen Inconel 625 kaplama üzerine pulse plazma ile nitrürasyon işlemi 520 C işlem sıcaklığı, 12 saatlik işlem süresi ve % 75 N2 - % 25 H2 gaz karışım oranında gerçekleştirilirken, akımsız Ni-P kaplama hazırlamak için ticari bir akımsız nikel kaplama banyosu kullanılmıştır. Bu işlemlerden sonra mekanik özelliklerin tespit edilmesi için mikrosertlik ölçümleri, tribolojik özelliklerin belirlenmesi için ileri-geri aşınma deneyleri yapılmıştır. Ayrıca elektrokimyasal çalışmalar için potansiyostat cihazı, yapısal özelliklerin tespit edilmesi için X-Işınları Difraksiyonu (XRD), Optik Mikroskop (OM) ve Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) kullanılmıştır. Yapılan çalışma sonucunda, uygulanan pulse plazma nitrürleme ve akımsız Ni-P yüzey işlemleri HVOF püskürtülen Inconel 625 kaplamanın korozyon ve tribolojik özellikleri üzerine olumlu etkileri olduğu belirlenmiştir.
Düşük karbonlu çeliğin yüzey özelliklerinin grafen içerikli kompozit kaplama ile iyileştirilmesi
Kompozit kaplamalar üstün özelliklerinden dolayı endüstriyel ve teknolojik alanlarda geniş uygulama alanlarına sahiptir. Mekanik, otomotiv, kâğıt mili, gıda ve imalat endüstrisinde kullanılan ve kullanım alanına göre kalınlığı nm seviyesinden başlayan ve mm seviyesine kadar kalınlığa ulaşan kaplama tabakalarına ihtiyaç duyulmaktadır. Bahsi geçen uygulamalar için üretilecek kaplamalardan üstün mekanik özellikler, yüksek aşınma direnci, yüksek termal kararlılık gibi özellikler istenmektedir. Kompozit kaplamalar bu tür uygulamalar için iyi bir adaydır. Bu çalışmada St37 çelik altlık üzerine Nikel ve Nikel/Grafen kompozit kaplama tabakaları Doğru Akım (DC), Pulse Akım (PC) ve Pulse Reverse Akım (PRC) olmak üzere üç farklı akım türünde ve farklı grafen miktarlarına bağlı olarak Watt tipi banyo kullanılarak üretilmiştir. Akım yoğunluğunun farklı akım türlerinde üretilen kaplamaların özelliklerine etkileri incelenmiştir. Üretilen kaplamalar taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve X-ışınları difraksiyonu (XRD) metodu kullanılarak karakterize edilmiştir. Akım türünün sertlik ve aşınma davranışına etkileri incelenmiştir.
Mikro alaşımlandırılmış az serisi magnezyum alaşımlarının in vitro biyoçözünürlük özelliklerinin incelenmesi
Bu çalışmada, AZ31 alaşımı ve Ti ile mikro alaşımlandırılmış versiyonunun (ağ. %0.1Ti, AZ31Ti) yapay vücut sıvısı (SBF) ortamında korozyon ve korozyona bağlı mekanik davranışları araştırılmıştır. Ayrıca, karşılaştırma amaçlı AZ91 Mg alaşımı da kullanılmıştır. Mikroyapı analizleri, Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ve X Işını Difraktometre (XRD) kullanılarak yapılmıştır. Mekanik test sonuçları; sertlik ve çekme deneyleri ile, korozyon deneyleri; daldırma deneyleri, SBF çözeltisinde, 37.5±0.5℃'de (24, 72 ve 336 saat) dinamik koşullar altında ve elektrokimyasal ölçümler ile değerlendirilmiştir. Bununla birlikte daldırma ve elektrokimyasal korozyon deneyleri süresince de hidrojen (H_2) gazı konsantrasyon ölçümleri yapılmıştır. Mikroyapı çalışmaları, AZ31 alaşımında β (Mg_17 Al_12) intermetalik fazlarının tane sınırlarında dağılmış ve nispeten köşeli parçacıklar halinde oluştuğunu Ti mikro alaşımlandırma ile söz konusu β fazlarının boyutlarının daha küçük boyutta ve küresel hale dönüştüğünü göstermiştir. AZ91 alaşımında ise β fazları tane sınırlarında çok daha büyük boyutlarda ve ağ yapısında oluşmuştur. AZ31 ve AZ31Ti alaşımlarının çekme dayanımları ve sertlikleri birbirine yakın değerler gösterirken Ti mikro alaşımlandırma ile alaşımının akma dayanımında dikkate değer artış gözlenmiştir. Al oranın artışı (AZ91) ile alaşımın sertlik, çekme ve akma dayanımlarının arttığı gözlenmiştir. Elektrokimyasal test sonuçları, AZ31Ti alaşımı ile kıyaslandığında AZ31 alaşımının korozyon akım yoğunluğunun (Ikor) daha büyük olduğunu buna karşılık Al oranın artışı ile Ikor'un azaldığını göstermiştir. Daldırma deneyi sonrası kesit SEM analizleri ise; Al oranının artışının korozyon ilerlemesindeki rolünün çok daha etkili olduğunu göstermiştir. AZ31 alaşımının Ti ile mikro alaşımlandırılması sonucu SBF ortamında mekanik dayanımlarının çok daha iyi olduğu görülmüştür. Elektrokimyasal testler ve uzun süreli daldırma deneyleri, en yüksek H_2 gazı konsantrasyonunun AZ91 alaşımında, en az H_2 gazı konsantrasyonunun ise AZ31Ti alaşımında meydana geldiğini göstermiştir.
Plastisite modellerinin sac metal formlama sonlu elemanlar analizleri üzerine etkilerinin tespiti
Sac metaller ağırlık/dayanım oranlarından ötürü başta otomotiv olmak üzere pek çok sektörde tercih edilmektedirler. İnce malzemelerle çalışıldığından ve karmaşık ürün formları hedeflendiğinden sac metal şekillendirme prosesleri genelde karmaşık prosesler olarak bilinmektedir. Çoğunlukla seri üretim ürünü olarak tercih edilmelerinden dolayı sac metal kalıp takımları oldukça pahalıdır. Bu nedenle kalıp takımlarının tasarım aşamasında telafi edilme zorunluluğu ortaya çıkmıştır. Günümüzde bu amaçla en sık kullanılan yöntem sonlu elemanlar analizidir. Sonlu elemanlar analizlerinin ise tahmin hassasiyetlerinin yüksek olması gerekmektedir. Hassasiyete etki eden en baskın parametre ise malzemelerin plastik davranışının tanımlandığı malzeme modelleridir. Yapılan tez çalışmasında sonlu elemanlar malzeme modellerinin tahmin performansına etkisi incelenmiş olup bu amaçla derin çekme, kare kutu çekme ve V-kalıpta eğme prosesleri 4 farklı malzeme (DP600, DP980, DC05, AA5754) için incelenmiştir. Çalışmada izotropik malzeme-izotropik pekleşme kabulü yapan (Power Law), anizotropik malzeme-izotropik pekleşme kabullü yapan (Hill-48, Barlat-89) ve anizotropik malzeme - kinematik pekleşme kabullü yapan (Yoshida - Uemori) dört farklı malzeme modeli kullanılmıştır. Gerçekleştirilen simülasyon sonrasında sonuçlar deneysel veriler ile kıyaslanarak sonlu elemanlar tahmin performansları ortaya konulmuştur. En hassas tahminlerin tüm modellerde kinematik pekleşme kabullü yapan malzeme modeli ile elde edildiği tespit edilmiştir.
Dizel partikül filtre uygulamaları için poroz SiC esaslı kompozitlerin üretimi
Motorlu taşıtlar, hava kirliliğinde önemli bir paya sahiptir. Bu handikap, emisyon kontrol teknolojilerinin geliştirilmesini zorunlu hale getirmektedir. İçten yanmalı dizel motorlarda, yanma sonucu oluşan egzoz gazındaki kirleticilerin en önemlileri; Partikül Madde (PM), Azot Oksitler, Hidrokarbonlar ve Karbon Monoksit'tir. Dizel Partikül Filtre (DPF); PM emisyonunun azaltılmasında kullanılan, teknik olarak en uygun çözümlerden biridir. Gerçekleştirilen Yüksek Lisans çalışmasında; ticari alanda kullanılan DPF'lere göre malzeme çeşitliliği anlamında alternatif olabilecek, gerek filtreleme performansının iyileştirilmesi, gerekse motor performansını artırmaya yönelik SiC (Silisyum Karbür) Esaslı Kompozit üretimi; mikroyapı – özellik – basınç farklılığı üçgeni baz alınarak araştırılmış, laboratuvar ölçeğinde DPF'nin birim ögesi sayılabilecek duvar yapısının üretimi gerçekleştirilmiştir. Ticari SiC DPF'lerin performansının artırılmasına yönelik iğnemsi tanelerin geliştirilmesiyle ilgili bir çalışma literatürde daha önce yapılmamıştır. Bu noktadan hareketle, çalışmanın özgün ve innovatif yön kazanabilmesi açısından, DPF'nin duvar gözenek yapısı içinde iğnemsi taneler meydana getirecek özgün komposizyonlar geliştirilmiştir. Çalışma sonrasında üretilen SiC esaslı kompozit yapılı DPF duvarının, basınç farklılığı testleri yapılmış ve mevcut ticari SiC DPF'lerin geçirgenlik özellikleri ile teknik olarak karşılaştırılmıştır. Bununla beraber; açık porozite oranı tayini, bulk yoğunluğu ölçümü, sinterleme sonrası ağırlık değişimi tayini, SEM'le mikroyapı analizi, EDX'le elementel analiz, XRD'yle faz analizi ve civa porozimetresiyle gözenek boyutu ve boyut dağılımı analizi yapılarak özellikler karakterize edilmiştir. Çalışmaların sonucunda gözenekler içerisinde ~1,4 m uzunluğunda, ~0,2 m çapında Si3N4 iğnemsi taneler içeren, %49,37 açık porozite ortalamasına, 5,03 m ortalama gözenek boyutuna, ortalama 6,57.10-14 m2 darcy geçirgenliğine sahip kimyasal kompozit malzeme geliştirilmiştir. Karşılaştırma yapıldığında; ticari SiC DPF'nin karakteristikleri ise sırasıyla %50-60 açık poroziteye, ~11-12 m ortalama gözenek boyutuna ve 3,91.10-12 m2 darcy geçirgenliğine sahiptir. Anahtar Kelimeler: Dizel Partikül Filtre, Gözenekli Seramik, Silisyum Karbür, Kompozit, Geçirgenlik
Jüt ve doğal keçe destekli kompozit malzemenin mekanik özelliklerinin incelenmesi
Bu çalışmada selüloz esaslı jüt lifinden dokunmuş "jüt kumaş" ve protein esaslı yün lifinden dokusuz kumaş "keçe" kullanılarak üretilen kompozitlerin mekanik özellikleri ve darbe dayanımları araştırılmıştır. Sadece jüt kumaş takviyeli, sadece keçe takviyeli ve karma, hem jüt kumaş hem de keçe takviyeli olmak üzere Vakum İnfüzyon yöntemi ile üç farklı tipte kompozit imal edilmiştir. Yüzey yapışma özelliklerinin arttırılması amacı ile jüt kumaşa alkali işlem uygulanmıştır. Çekme deneyleri ile üretilen kompozitlerin kopma gerilmeleri ve elastisite modülleri belirlenmiştir. Darbe dayanımlarının belirlenmesi amacı ile de kompozitler kademeli olarak farklı enerjiler ile delinme, nüfuziyet ve geri sekme davranışlarında test edilmiştir. Keçe ve jüt kumaştan hazırlanan karma kompozit' in darbe dayanımı her iki yüzey içinde test edilmiş ve keçe yüzün darbeyi karşıladığı durumda meydana gelen hasarın daha az olduğu görülmüştür.
Eklem aşınma simülatörü tasarımı, imalatı ve kalça eklemi uygulaması
Bu çalışmanın amacı; kalça, diz ve omurga eklemleri ve onların implantlarının aşınma davranışını incelemek için bir eklem aşınma simülatörü tasarlamak, imal etmektir. Ayrıca, imal edilen eklem aşınma simülatörünü test etmek amacıyla sığır eklem kıkırdağı numuneleri ve kuzu diz eklemi ile aşınma testleri gerçekleştirilmiştir. Öncelikle kalça, diz ve omurga eklemlerinin anatomic ve biyomekanik özellikleri incelenerek tasarımı yapılacak eklem simülayörünün tasarım parametreleri belirlenmiştir. Bu amaçla eklem simülatörü imal eden firmaların simülatörleri de incelenerek tasarım fikri oluşturulmuştur. Daha sonra bilgisayar destekli olarak simülayör tasarımı yapılmıştır. Tasarımı tamamlanan simülaörün imalatı gerçekleştirilmiştir. Simülatörün test edilmesi amacıyla üç farklı aşınma testi gerçekleştirilmiştir. İlk olarak, kayma ve dönme sürtünmesi ile eklem kıkırdağının aşınmasını değerlendirilmiştir. İkinci aşınma deneyinde kuzu kalça ekleminde yağlayıcının sürtünme ve aşınmaya etkisi de incelenmiştir. Bovine serumu kullanılarak bu solüsyonun kıkırdak aşınmasındaki etkisi araştırılmıştır. Üçüncü teste ise kuzu diz eklemlerinde menisküsün, aşınmaya etkisini incelemek amacıyla menisküslü ve menüsküssüz kuzu diz eklemleri eklem simülatörüne bağlanarak aşınma testleri gerçekleştirilmiştir.