LEE- Malzeme ve İmalat-Yüksek Lisans

Bu koleksiyon için kalıcı URI

http://hdl.handle.net/11527/19381

Gözat

Cam kalıplarının ideal soğutulması için sonlu elamanlar yöntemi ile cam kalıp tasarımı ve analizi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2024-11-25) Şengül, Mehmet Umut ; Tabanlı, Ramazan Murat ; 503211310 ; Malzeme ve İmalat

Günümüzün rekabetçi cam endüstrisinde, cam kalıplarının hızlı ısıtılması ve soğutulması son derece önemlidir. Bu çalışma, cam eşya sektöründe, öncelikle pres-üfleme yöntemi kullanılarak çay bardaklarının üretimine odaklanmaktadır. Pres-üfleme üretim sürecinde, ilk şekillendirme kalıbına 'boş kalıp' denir ve oluşturduğu yarı mamul ürüne 'parison' denir. Daha sonra, yarı mamul ürüne 'üfleme kalıbında' son şekli verilir. Üfleme kalıplarının ısıyı eşit şekilde dağıtma yeteneği, ürün oluşum süreci ve nihai ürünün kalitesi için çok önemlidir. Üfleme kalıplarının verimli bir şekilde soğutulması, ürünlerin yüzey kalitesini önemli ölçüde artırabilir ve üretim sürecini hızlandırabilir. Ayrıca, uygun soğutma deliklerinin tasarımı kalıpların ömrünü uzatabilir ve bakım maliyetlerini azaltabilir. Bu çalışmada, kalıplara boydan boya açılan soğutma deliklerinin malzeme seçimini ve geometrisini optimize etmek amacıyla sonlu elemanlar yöntemleri kullanılarak, termal analizleri yapılmıştır. Endüstride yaygın olarak kullanılan çeşitli kalıp malzemeleri analiz edilmiştir. Ek olarak, kalıp içinde daha homojen ve etkili bir soğutma elde etmek için soğutma deliklerinin konumları ve boyutları optimize edilmiştir. Sonuç olarak, bu çalışmada çay bardağı üretiminde kullanılan üfleme kalıplarının ideal bir soğutma sağlayarak ürün kalitesini artırmayı amaçlamaktadır. Bu tür çabalar, cam endüstrisinde rekabet avantajı elde etmek ve ürün kalitesini iyileştirmek için çok önemlidir.
Çamaşır makinası kapak menteşesi tasarımı

(Graduate School, 2024-12-04) Karaçanlı, Burak ; Gökşenli, Ali ; 503211303 ; Malzeme ve İmalat

Her geçen gün teknolojik gelişmelerin yaşandığı ve çevre duyarlılığının arttığı günümüzde, beyaz eşya sektöründe de yüksek rekabet ortamı ve müşteri taleplerinin de etkisiyle yenilikçi çalışmalara ihtiyaç doğmaktadır. Bu doğrultuda ürünlerde kullanılan parçalara daha ucuz, daha hafif ve daha sürdürülebilir alternatifler geliştirilmeye çalışılmaktadır. Çamaşır makinası kapak menteşeleri için şekillenen bu çalışma; malzeme bilimi, yenilikçilik ve sürdürülebilirliğe dayanan yeni bir tasarımının geliştirilmesine yönelik kapsamlı bir araştırma sunmaktadır. Mevcut parçaların incelenmesi, literatür taraması, rakip ürün inceleme çalışmaları, malzeme araştırması, yapısal analiz, yenilenen parça tasarımı, kalıp tasarımı, testler ve sürdürülebilirliği kapsayan bir yaklaşımla; beyaz eşya endüstrisinde yenilikçiliği hedeflerken karbon salınımını da en aza indirmeye yönelik sürdürülebilir bir bakış açısı sunmaktadır. Özellikle kompozit kullanımı tercihi, çevresel zararları azaltırken parçanın dayanımını artırma potansiyelini ortaya koyan bir nokta olarak ortaya çıkmıştır. Çalışmanın merkezinde, geleneksel yaklaşımların sorgulandığı ve zorlayıcı koşullara karşı en uygun şekilde görevini yerine getirebilecek yeni bir tasarım vardır. Buna bağlı olarak kalıp tasarımı ve kalıp akışı analizi, üretim süreçlerine uyum sağlayarak verimliliği en uygun hale getirirken israfı da en aza indirmektedir. Çalışma, yeni menteşe tasarımının bütünlüğünü ve güvenilirliğini sağlayan sıkı bir test ve doğrulama deneyiyle sonuçlanmıştır. Yaşam döngüsü değerlendirme yöntemlerini de içeren sürdürülebilirlik hesaplamaları, önerilen tasarımın çevresel etkisine ilişkin sayısal bilgiler sunarak, karbon salınımını azaltma ve beyaz eşya endüstrisinde çevre bilincine sahip uygulamaları teşvik etme potansiyelinin altını çizmeyi amaçlamıştır. Sonuç olarak bu çalışma, sürdürülebilir üretimin geliştirilmesinde disiplinlerarası iş birliğinin gücünün bir kanıtı olarak hizmet etmektedir. Çalışma; çamaşır makinası kapak menteşesi gibi bir parçayı kompozit malzemeyle yeniden tasarlayarak yalnızca sektördeki zorluklara somut çözümler sunmakla kalmamakta, aynı zamanda beyaz eşya sektörü için daha sürdürülebilir bir geleceğin şekillendirilmesinde çevre bilincinin önemli rolünün altını çizmektedir. Çalışma sonucunda %50 cam elyaf katkılı poliamid kullanak yeniden tasarlanan menteşe; mevcut tasarıma göre %62,5 daha hafif, %55 daha düşük maliyetli ve %60 daha az karbon salınımına sebebiyet verecek şekilde hayata geçmiştir. Hali hazırda Arçelik Global (yeni adıyla Beko Corporate) bünyesindeki fabrikalarda yıllık 5 milyon adet civarında üretilerek 130 farklı ülkeye gönderilecek ürünlerde kullanılmaktadır.
Elektron ışın kaynağının farklı kaynak havuzu geometrilerindeki ısıl davranışlarının sonlu elemanlar yöntemi ile modellenmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2025-01-22) Kıpçak, Mertcan ; Vural, Murat ; 503161314 ; Malzeme ve İmalat

Bu tez çalışmasında, elektron ışın kaynağı süreçlerinde ortaya çıkan ısıl davranışların kapsamlı bir şekilde incelenmesi hedeflenmektedir. Özellikle, farklı kaynak havuzu geometrilerindeki ısıl davranışların sonlu elemanlar yöntemi ile modellenmesine odaklanılmaktadır. Bu tezde, elektron ışın kaynağı işlemi sırasında meydana gelen ısı transferi ve sıcaklık dağılımlarının ayrıntılı bir şekilde anlaşılması amaçlanmaktadır. Bu derinlemesine anlayışın, kaynak değişkenlerinin optimizasyonu ve kaynak kalitesinin güvence altına alınması açısından ne denli kritik olduğuna dikkat çekilmektedir. Ayrıca, doğru ısıl modelleme süreçlerinin metalurjik değişimleri, kalıntı gerilmeleri ve genel kaynak performansını tahmin etmede oynadığı vazgeçilmez rolün altı çizilmektedir. Çalışma, elektron ışın kaynağının teorik altyapısını detaylı bir şekilde ele alarak başlamaktadır. Elektron ışınının nasıl oluşturulduğu, hızlandırıldığı ve hassas bir şekilde odaklandığı, malzeme ile etkileşim mekanizmalarının neler olduğu gibi temel konular titizlikle incelenmektedir. Elektron ışın kaynağının sunduğu yüksek nüfuziyet derinliği, dar ısı tesiri altındaki bölge (ITAB) oluşumu, en az seviyede çarpılma ve geniş kaynaklanabilir malzeme çeşitliliği gibi hususlar detaylı bir şekilde açıklanmaktadır. Ancak, bu teknolojinin sunduğu faydaların yanı sıra; beraberinde getirdiği yüksek ilk yatırım maliyeti, karmaşık kurulum süreçleri ve potansiyel ışınım tehlikeleri gibi dezavantajlar da dikkatle ele alınmaktadır. Böylelikle, elektron ışın kaynağı teknolojisinin hem güçlü yönleri hem de olası zorlukları dengeli bir bakış açısıyla sunulmaya çalışılmaktadır. Çalışmanın ilerleyen bölümlerinde, elekton ışın kaynağının pratik uygulama alanlarına yoğunlaşılmaktadır. Kaynak kalitesini doğrudan etkileyen hızlandırma gerilimi, ışın akımı, odaklanma akımı, odak mesafesi, kaynak hızı ve vakum basıncı gibi çeşitli işlem değişkenlerinin etkileri titizlikle incelenmektedir. Elektron ışın kaynağının metalurjik etkileri de etraflıca değerlendirilmektedir. Özellikle, kaynak birleşme bölgesi (BB) ve ısı tesiri altındaki bölge (ITAB) oluşumu ve bu bölgelerdeki mikroyapısal değişimler üzerinde durulmaktadır. Kaynaklı birleştirmelerin nihai özelliklerini anlamak ve kontrol etmek için bu bölgelerdeki ısıl geçmişi ve sıcaklık dağılımını doğru bir şekilde tahmin etmenin kritik önemi vurgulanmaktadır. Çalışmanın en önemli bölümlerinden biri, kaynak havuzunun simüle edilmek istenen karmaşık dinamiklerinin incelenmesine ayrılmıştır. Ergimiş metal üzerinde etkili olan temel kuvvetler detaylı bir şekilde ele alınmaktadır. Bu kuvvetler arasında; elektron ışını geri tepme basıncı, yüzey gerilimi ve ısıl-kılcallık etkisi (Marangoni taşınımı), hidrostatik basınç, kaldırma kuvveti ve elektromanyetik kuvvetler yer almaktadır. Her bir kuvvetin, kaynak havuzunun şekillenmesinde ve kararlılığının sağlanmasında oynadığı rol ayrıntılı olarak açıklanmaktadır. Ayrıca kısmi nüfuziyet, anahtar deliği ve kum saati geometrisi gibi farklı kaynak havuzu geometrilerinin oluşum mekanizmaları da incelenmektedir. Elektron ışın kaynağının ısıl davranışlarının modellenmesinde kullanılan sonlu elemanlar yöntemi, diğer analitik ve sayısal yöntemlerle birlikte detaylı bir şekilde değerlendirilmektedir. Bu yöntemlerin temel prensipleri, matematiksel formülasyonları, avantajları, sınırlamaları ve kaynak işleminin modellenmesine uygunlukları gibi konular adım adım açıklanmaktadır. Bununla birlikte, kaynak simülasyonlarında yaygın olarak kullanılan çeşitli ısı kaynağı modelleri de incelenmektedir. Normal dağılımlı (Gauss) ısı kaynağı, çift-elipsoid (Goldak) ısı kaynağı ve hacimsel ısı kaynağı modelleri gibi farklı yaklaşımların avantajları ve dezavantajları karşılaştırılmaktadır. Bu inceleme, ısı kaynağı modeli seçiminin simülasyon sonuçlarının doğruluğunu önemli ölçüde etkileyebileceği gerçeğinin altını çizmektedir. Tezin esas odak noktası, elektron ışın kaynağı süreçlerinin modellenmesi için geliştirilen özel bir termal modelin sunulması ve doğrulanmasıdır. Bu model, bir sonlu elemanlar analizi yazılımı olan ANSYS Workbench platformunda geliştirilmiştir. Model, kaynak işlemi esnasındaki ısı transferi süreçlerini zamana bağlı olarak dikkate alan geçici hal ısı transferi süreçlerine dayanmaktadır. Model kurulumunun her aşaması (geometri oluşturma, malzeme özelliklerinin tanımlanması, çözüm ağı oluşturma, sınır koşullarının uygulanması ve ısı kaynağının modellenmesi gibi) adım adım açıklanmaktadır. Elektron ışınından kaynaklanan ısı girdisini temsil etmek amacıyla seçilen çift-konik ısı kaynağı modelinin seçiminin gerekçelendirmesi ve yapılandırma metodolojileri detaylı bir biçimde açıklanmıştır. Model değişkenleri, önceden yapılan deneysel çalışmalardan elde edilen veriler kullanılarak hassas bir şekilde belirlenmiştir. Geliştirilen ısıl modelin doğrulanması da simülasyon sonuçlarının önceki çalışmalardan elde edilen deneysel verilerle karşılaştırılması yoluyla gerçekleştirilmiştir. Özellikle; kısmi nüfuziyet, anahtar deliği ve kum saati geometrileri gibi farklı kaynak havuzu geometrileri üzerinde yoğunlaşılmıştır. Simülasyon sonuçları, başta birleşme bölgesinin şekli olmak üzere kaynak boyutlarının deneysel ölçümleriyle karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma sonuçları; geliştirilen ve yeniden yapılandırılan ısıl modelin, elektron ışın kaynağı süreci esnasındaki kaynak havuzu geometrisini ve sıcaklık dağılımını yüksek bir doğrulukla tahmin edebildiğini göstermektedir. Bu tez kapsamında gerçekleştirilen analiz sonuçları, geliştirilen modelin elektron ışın kaynağı süreçlerinin ısıl etkileri hakkında kapsamlı bir içgörü sunabildiğini ortaya koymaktadır. Elde edilen bulguların kaynak kalitesini ve verimliliğini artırmak, potansiyel hataları en aza indirmek ve süreç maliyetlerini düşürmek için elektron ışın kaynağı işlem değişkenlerini optimize etmekte kullanılabileceği ifade edilmektedir. Ayrıca, bu modelleme yaklaşımının maliyetli ve zorlu kaynak senaryolarının simüle edilmesi ve gerçek ortamlarda elde edilmesi zor olan deneysel verilere ulaşılması için de kullanılabileceği belirtilmektedir. Çalışma, mevcut modelin sınırlamalarını vurgulayarak ve gelecekteki araştırma alanlarına yönelik öneriler sunarak sonuçlanmaktadır. Akış dinamikleri, metalurjik dönüşümler ve termomekanik etkileşimler gibi daha karmaşık fiziksel olguların dahil edilmesiyle modelin daha da geliştirilebileceği ifade edilmektedir. Modeli daha da iyileştirmek ve doğruluğunu teyit etmek için sağlam ve kapsamlı veri toplama sistemlerinin geliştirilmesinin önemi vurgulanmaktadır. Özetle; bu çalışma, elektron ışın kaynağı süreçlerinin sayısal olarak modellenmesine kapsamlı bir yaklaşım sunmaktadır. Geliştirilen model, kaynak değişkenlerinin optimizasyonunda, süreç kontrolünde ve daha iyi malzeme özelliklerine sahip birleştirmelerin elde edilmesinde değerli bir araç olarak hizmet edebilir. Bu tez, elektron ışın kaynağı ve benzeri yüksek enerji yoğunluğuna sahip kaynak süreçlerinde daha detaylı araştırmalar yapılabilmesi için bir temel teşkil etmekte ve gelecek araştırmalar için bazı önemli noktaların altını çizmektedir.
Gaz türbinli motorların rotordinamik analizlerinin esnek modellerle incelenmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023-08-28) Eren, Yiğit Can ; Muğan, Ata ; 503191316 ; Malzeme ve İmalat Mühendisliği

Gaz türbinli motorlar kendi aralarında farklı sınıflara ayrılmakla beraber, bu motorlar çekirdek motor üzerine eklenen özelliklerle beraber birbirlerinden ayrılmaktadırlar. Gaz türbinli motorlar, türbin komponentine sahip motorları kapsayacak şekilde çok geniş bir motor ailesini tanımlar. Bugün içinde yaşadığımız dünyanın verim ve enerji ihtiyacı günümüz mühendisliğinin sınırlarını zorlanmasını da beraberinde getirmektedir. Bunun için ise mühendislik ürünlerinin git gide daha iyi, daha verimli, daha maliyet-etkin daha çevre dostu bir hale gelmesi beklenmektedir. Tüm bu isterleri sağlamak için ise mühendislik çalışmasını bir ürün olarak ele almamızı sağlayan tasarım, analiz, üretim, geliştirme, test ve entegrasyon aşamalarını sürekli olarak optimize edecek ve ek olarak günümüz mühendisliği en önemli sınırlarından biri olan malzemenin dayanabileceği çalışma ve mukavemet sınırına yaklaştıracak ve de zaman ve maddi kısıtları zorlamayacak daha iyi analiz ve mühendislik yöntemlerine olan ihtiyaç ortaya çıkmaktadır. Bu sorun ise bu tez kapsamında gaz türbinli motorların tasarım sürecindeki rotordinamik sınırların daha iyi belirlenebilmesi konusuna yoğunlaşılarak ele alınmış olacaktır. Ancak gaz türbinli motorlar günümüz dünyasında malzemelerin dayanım sınırı ile endüstrinin zaman ve maliyet kısıtlarıyla sınırlanmaktadır. Bir gaz türbinli motorun tasarım süreci farklı adımların birbirine girdi yaparak katkı sağlamasıyla ilerler. Çoğu zaman bu adımların belli bir olgunluk seviyesine ulaşması bir sonraki adımlarım başlaması için yeterli olur. Bu tez çalışmasında, rotordinamik hesaplamalar ve sınırlamaların daha doğru değerlendirilmesi için, doğrusal ve doğrusal olmayan olmak üzere iki farklı analiz metoduna ait matematiksel modellerin birbirleriyle karşılaştırılması ve böylelikle hangisinin daha tutarlı ve literatürde daha önce değerlendirilmiş sonuçlara yakınsadığı incelenmiştir. Bu sayede de bir havacılık gaz türbinli motorunun tasarım sürecine girdi yapacak şekilde ön tasarım sürecine harcanacak zamanın kısaltılmasına katkı sağlanması amaçlanmıştır. Bunun için ise, rotor dinamiği hesaplamaları için yukarıda da bahsedildiği gibi 2 temel yöntemin karşılaştırılması yoluna gidilmiştir. Bir gaz türbinli rotorunun tasarımında rotor dinamiği, farklı motor parametrelerindeki optimum çalışma hızı ve tehlikeli çalışma sınırlarının belirlenmesi açısında son derece önemlidir. Bu sınırların yanlış belirlenmesi veya belirlenmemesi durumunda motor hasara uğrayıp fonksiyonunu yerine getirememesine ek olarak, kullanıldığı platform ve çevresi için son derece ciddi maddi kayıplara, zaman kaybına ve can kaybına sebep olabilmektedir. Bu olumsuz durumların önüne geçmek için de rotordinamik sınırların ve hesaplama yöntemlerinin doğru ve kullanılabilir bir şekilde karşılaştırılması için bu çalışmada, tasarım sürecindeki yol haritasının daha verimli gelmesine yardımcı olacak şekilde farklı yöntemler birbiriyle karşılaştırılmıştır. Günümüz mühendislik dünyasında 4 ana başlık altında ilerleyerek motor tasarımı süreci tamamlanmaktadır. Bunlar; konsept tasarım, ön tasarım, nihai tasarım ve detay tasarım süreçleridir. Tasarım süreci ilerledikçe farklı disiplinlere ve bileşenlere ait çalışmalar belli bir olgunluğa ulaştıkça bu çalışmalar birbirini besleyerek ilerler. Ancak bazı çalışmalar doğası ve karmaşıklığı gereği daha fazla mühendislik saatine ihtiyaç duyarken, bazı çalışmalar daha kısa sürede sonuçlanmaktadır. Bununla birlikte bu uzun soluklu mühendislik çalışmalarının çıktıları, kısa dönemli tasarım süreçlerine girdi sağlayacak ise, kısa sürede tamamlanması mümkün olan tasarım adımlarının, uzun süreli iş kalemlerini beklemesinden dolayı, genel pencerede tüm tasarım sürecinin uzun ve maliyetli olduğu bir sonuçla karşı karşıya kalırız. Başka bir ifadeyle; aynı anda başlayan gaz türbin motora ait alt tasarım süreçlerinde, diğer tasarım gruplarına ön çalışma yapacak şekilde donmuş bir tasarım limiti için girdi sağlanması, diğer tasarım grupları bu limitler ile sürece devam ederken yataklama konusunda diğer tasarım süreçlerinin bitiş süresini de etkilemeyecek bir şekilde çalışmasına imkân sağlayacak metotlar geliştirilmesi hedeflenmiştir. Genel olarak makinalarda dengesizlik ve dengesizliğin kabul edilebilir seviyelerde görülme yöntemleri iyi biliniyor olmasına rağmen bu adımlar makinalarındaki dengesizlik probleminin kontrol altına alınabilmesi için ön aşamaları oluşturmaktadır. Bu durumun önüne geçmek ve mühendislik açısında daha maliyet-etkin bir tasarım süreci ortaya koymak adına da bu süreçlerin kısaltılması hedeflenmiştir. Bu amaçla bu çalışma kapsamında ele alınan doğrusal ve doğrusal olmayan analiz matematik modellerine ait denklemler koda dökülerek bu kodların sonuçları grafikleştirilmiş ve rulman ile şaft hareketi görselleştirilmiş, sonrasında ise farklı parametrelere bağlı olarak bu hareketlerin nasıl değiştiği incelenmiş ve yorumlanmıştır. Doğrusal ve doğrusal olmayan matematik modeller birbirleriyle kıyaslanırken hazırlanan kodlardaki parametrelerden, rulmana ait bilya sayısı ve radyal boşluk baz alınırken, gaz türbinli motora ait özelliklerden disk kütlesi hesaba katılmış ve seçilen bu 3 parametre üzerinden bu iki modelin grafik çıktıları ile rulman ve şaft deplasmanı incelenmiştir. Bu 3 parametreye ek olarak hazırlanan bu hesaplama aracı ile ihtiyaç duyulduğu anda elastisite modülü, rulman iç ve dış çapı, dengesiz ağırlık, bilya katılığı, disk eylemsizlik momentleri, şaft katılığı, şaft sönümü, rulman ağırlığı ve hız (rpm) parametrelerinin hesaba katılması yeteneği de kazanılmıştır. Son olarak ise, disiplinler arası ve motor komponentleri arası mühendislik çalışmalarının daha verimli ve daha hızlı ilerleyebilmesi için hedeflenmiştir. Bu hedef için ise çalışma şaft ve rulman tasarımı konusunda konsept olarak yapılan çalışmaların bir ön incelemesine yönelmiştir. Bu konsept ve karşılaştırmanın parametreleri ve sonuçlarıyla beraber ortaya konulması için rotordinamik çalışma koşullarının incelenmesinde kullanılan matematiksel modellerin karşılaştırılması ile gaz türbinli motor tasarım sürecine girdi sağlayabilecek bir inceleme yapılmıştır.
Hexagonal boron nitride reinforced thermal conductivity improved composite material design applications in electric vehicles

(Graduate School, 2024-08-02) Cebe, Emrullah ; İrez, Alaeddin Burak ; 503211306 ; Materials and Manufacture

Electric vehicles are essential for ensuring the sustainability of transportation and have the advantage of not emitting environmentally detrimental gases due to their lack of reliance on fossil fuels, such as internal combustion engines. Consequently, they provide a significant contribution to the reduction of air pollution. Multiple studies have been conducted to promote the utilization of electric vehicles in order to capitalize on this characteristic. Nevertheless, battery performance remains a significant barrier to wider use. The functioning of batteries leads to an increase in temperature due to the Joule effect, which in turn negatively impacts the efficiency of the battery. Consequently, ongoing research is being conducted on the thermal regulation of batteries, with a focus on the development of materials that can efficiently disperse heat throughout the battery. The objective of the project is to create a polymer-based hybrid composite material that enhances thermal conductivity and impact strength. This material will be used to manufacture battery module casing for electric vehicles. Polyamide 6 (PA6) was chosen as the matrix material because of its extensive usage and ease of fabrication. Hexagonal boron nitride (h-BN) was used to enhance thermal conductivity. Furthermore, a Styrene-ethylene-butylene-styrene (SEBS) elastomer supplement has been included to enhance protection against probable ground impact damage. Furthermore, graphene nanoplate (GnP) was employed to enhance the mechanical and thermal characteristics, so achieving a synergistic effect with the h-BN reinforcing material. Following the production of the compounds through extrusion and injection molding, samples underwent physical, mechanical and thermal characterization.The addition of 30wt.% h-BN increased 38.7% the elastic modulus. The results demonstrate that the thermal conductivity had a significant rise of 194.3% when 30wt.% h-BN. The addition of 2.5wt.% GnPs led to an 8.9% enhancement in the elastic modulus and a 4.97% improvement in the tensile strength value. The addition of 5 wt.% SEBS led to a significant 45% enhancement in the impact strength. Subsequently, a scanning electron microscope (SEM) was employed to examine the cracked surfaces for the purpose of analyzing the mechanisms that cause the damage to the material. Afterwards, the thermal conductivity and elastic constants of the compositions were determined utilizing analytical methods. The Maxwell-Eucken and Cheng-Vachon models were employed for the analysis of thermal conductivity, while the Halpin Tsai (HT) model was utilized to determine the elastic constants. Furthermore, the mechanical and thermal characteristics of these compositions were assessed by creating a representative volume element (RVE) using Digimat FE. To verify the accuracy of these models, they were compared to experimental data. In the end, the compositions were evaluated based on several qualities which are tensile strength, elastic modulus, impact strength, thermal conductivity, and price to determine the most effective composite that could be used as battery module casing material. The optimization study utilized the response surface method (RSM) in combination with a Python-based optimization tool. Once the most suitable composite material was chosen, it was utilized for the ground impact investigation during the last phase of the study. The investigation was conducted with the simulation software Abaqus CAE. A simulation model was developed to replicate the ground impact, and an analysis was conducted using two distinct situations. In the first situation, an aluminum battery module casing was utilized, while in the second scenario, a battery module casing with a honeycomb structure incorporating PHS30 was employed. By utilizing the honeycomb form of PHS30 battery module casing, a significant weight reduction of 26.9% was attained, while ensuring the integrity of the battery cells in the design.
Karbür takımlar üzerinde oluşturulan mikrokanalların takım aşınması ve tezgah kuvvetleri üzerine etkisi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-11-04) Dokel, Caner ; Parasız Güleryüz, Canan Gamze ; 503181305 ; Malzeme ve İmalat

Havacılık motorları endüstrisinde kullanılan malzemeler çoğunlukla işlenmesi zor malzemeler sınıfında yer almaktadır. Uçak motor parçaları yüksek basınç, yüksek sıcaklık ve yüksek hız koşulları altında çalıştıkları için yüksek mekanik özelliklere sahip malzemeler ile üretilmektedir. Nikel esaslı süperalaşımlar, sahip oldukları yüksek mekanik özellikler nedeni ile uçak motoru parçalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Nikel esaslı süperalaşımlar, yüksek yalıtkanlığa sahiptir ve işleme sırasında oluşan yüksek sıcaklıkları kesici takıma ve kesme ortamına verme eğilimindedir. Kesim performansının iyileştirilmesi için, kesim ortamı ve kesici takımın oldukça iyi soğutularak kesim sırasında ortaya çıkan ısının ortamdan uzaklaştırılması gerekmektedir. Yeterli soğutmanın sağlanmadığı durumda kesici takım aşırı ısınma eğilimi gösterir ve bu durum kesici takımın mukavemetinin azalmasına sebep olur. Aşırı ısınma, kesici takım üzerindeki aşınmanın artmasına ve takımın mukavemetinin azalmasına neden olarak; kesici takım kırılmalarına sebebiyet verdiği bilinmektedir. Talaşlı imalat sırasında meydana gelen takım kırılmaları, özellikle havacılık endüstrisinde istenilen işleme toleransı düşük parçalar üzerinde geri dönülemez hatalara sebep olduğu bilinmektedir. Aynı zamanda ortamdan atılamayan ısı, iş parçası üzerinde boyutsal değişmelere sebebiyet vererek yüzey kalitesini de düşürdüğü bilinmektedir. İşleme ortamında gerekli soğutmanın sağlanması imalat sürecinde her zaman kritik bir öneme sahiptir. Bu soğutmanın sağlanması için genellikle özel amaçlı kimyasal yağlar kullanılmaktadır. Bu yağların gerekli soğutmayı sağlamaları için periyodik olarak yenilenmesi gerekmektedir ve bu durum işletmelere ciddi bir mali gider olarak yansımaktadır. Öte yandan bu tür kimyasal yağları uzun süre solumanın insan sağlığına çeşitli (cilt ve akciğer fonksiyonlarının bozulması vb.) zararları olduğu da bilinen bir durumdur. Literatürde; talaşlı imalat süreçlerinde kesme koşullarının iyileştirilmesi, sürtünme ve aşınmanın azaltılması, kesme ortamının soğutulması ve soğutma sıvılarının daha az kullanılması amacı ile çeşitli bilimsel çalışmalar yapıldığı bilinmektedir. Bu çalışmada, talaşlı imalat yöntemleri ile işlenen malzemelerde kesim performansını iyileştirdiği bilinen mikro desenli kesici takımların tornalama işlemi açısından teorik ve deneysel araştırmalarının yapılması hedeflenmiştir. Deneysel çalışmalar TUSAŞ Motor Sanayi A.Ş Eskişehir yerleşkesinde yapılmıştır. Kullanılan CNC torna tezgahı, karbür kesme takımları, mikro kanal işlenmesi için kullanılan lazer markalama tezgahı ve ölçüm cihazları gibi ekipmanlar TUSAŞ Motor Sanayi A.Ş tarafından sağlanmıştır.
Karşı gaz basınçlı plastik enjeksiyon kimyasal köpürtme üretim yönteminde proses parametrelerinin gözenek yapısı ve yüzey parlaklığına etkilerinin incelenmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-02-28) Erkan, Burak ; Gökşenli, Ali ; 503191301 ; Malzeme ve İmalat

Plastik endüstrisinde maliyet iyileştirme çalışmaları kapsamında ham madde tasarrufu ile maliyet kazançları sağlanmaktadır. Hurda ham maddelerin geri dönüştürülmesi yaygın bir maliyet iyileştirme yöntemi olarak öne çıksa da parça kesitinde gözenekli bir yapı oluşturarak ham madde kazancı sağlanması son yıllarda popüler bir uygulama haline gelmiştir. Plastik enjeksiyon kalıplama, plastik parçaların üretiminde kullanılan en yaygın yöntemlerden biridir. Bu yöntemde, katı haldeki plastik ham madde bir huni yardımıyla dönen bir vidanın içerisine doğru akar. Vida, elektrikli ısıtıcılar tarafından ısıtılan bir kovan içerisinde bulunur. Katı haldeki ham madde, dönen vidanın oluşturduğu meydana getirdiği sürtünme ve elektrikli ısıtıcılar tarafından üretilen ısı ile eriyerek vidanın ön bölgesine doğru akar. Üretilecek plastik parçanın ağırlığı kadar erimiş ham madde vidanın ön bölgesinde birikir. Yeteri kadar erimiş plastik ham madde, vidanın ön bölgesinde birikince vidanın dönüşü durur. Erimiş ham madde, vidanın doğrusal hareketi ile kalıbın içerisine enjekte edilir. Kalıp içine dolan ham madde kalıp içerisinde dolaşan soğutma kanallarının içindeki soğutma sıvısı ile soğutulur. Erimiş plastiğin sıcaklığı, kalıptan çıkma sıcaklığına düştükten sonra, katı plastik kalıbın açılması ile kalıptan dışarıya çıkarılır. Akrilonitril bütadien stiren ham maddenin köpürme davranışının incelenmesi ve kimyasal köpürtücü kullanılan plastik enjeksiyon prosesinin yüzey parlaklığına etkisinin irdelenmesi amaçlanmıştır. Deneyler öncesi yapılan literatür araştırmasında, ham maddenin bozunmaması için gerekli şartlar öğrenilerek, ham madde için uygun şartlarda proses parametreleri belirlenmiştir. Ham maddenin neminin uzaklaştırılması, proses esnasında köpürtücü katkı malzemesinin doğru proses edilebilmesi için önemliydi. Ayrıca ham madde ve köpürtücü katkı malzemesi teknik formlarında tavsiye edilen proses önerileri göz önünde bulundurulmuştur. Geleneksel enjeksiyon kalıplama yönteminde olduğu gibi kimyasal köpürtücülü plastik enjeksiyon yönteminde de polimer ham madde, plastikleştirme ünitesinde eritilir. Gözenek oluşumundan emin olmak için, proses sıcaklığı, kimyasal köpürme reaksiyon sıcaklığının, en az 10 oC üzerinde olacak şekilde makineye ayarlanır. Köpürtücü ağırlığı, genellikle granül polimer ağırlığının %1 ile %5 arasında bir değerde seçilir. Eğer prosesteki köpürtücü oranı artarsa, maliyet artar. Diğer yandan, köpürtücü reaksiyonu sonrasında oluşabilen yan ürünler de artmış olur. Yan ürünlerin fazla oluşması da parçanın mekanik ve kozmetik özellikleri üzerinde olumsuz etkiler oluşturabilir. Yapılan incelemelerde, %20 mertebesine kadar kütle kazancı elde edilen çalışmalar görülmüştür. Kimyasal köpürtücü katkı malzemelerinde sodyum bikarbonat ve sitrik asit karışımı bulunmaktadır. Bu karışım inhibitör ile belli bir aktivasyon sıcaklığı altında reaksiyona girmeden kalabilir. Bu sıcaklık üzerinde sodyum bikarbonat ve sitrik asit reaksiyona girerek karbondioksit gazı açığa çıkarır. Karbondioksit gazı süperkritik faz özellikleri gösterdiği sıcaklık ve basınç değerleri üzerinde içinde bulunduğu çözeltide yüksek yayınım hızı ve yüksek çözünürlük özellikleri gösterir. Bu özelliğinden ötürü plastik enjeksiyon kovanı içinde sağlanan yüksek basınç ve sıcaklık ile, eriyik plastik içinde yüksek oranda karbondioksit gazı çözündürülebilir. Bu karışım kalıp içine girdikten sonra; karışım basıncı ve sıcaklığı azaldığı için karbondioksit gazı çökelir ve malzeme içerisinde gözenekli bir yapı oluşur. Baloncukların iç basıncı sayesinde tutma basıncı uygulanmadan ürünün hacimsel çekmesi tolere edilmiş olur. Bu sayede beklenen kalitede bir ürünün oluşturulması için daha az plastik kullanılır ve kullanılan ham maddeden tasarruf sağlanır. Ancak kimyasal köpürtücülerin birim maliyeti polimer ham madde maliyetinden daha fazla olduğu için, kimyasal köpürtücü oranı olabildiğince düşük seviyelerde tutulur. Deney sonuçları varyansların analizi (ANOVA) yöntemiyle değerlendirilmiştir.
Kelebek vana tasarımında yapısal optimizasyon ve alternatif malzeme kullanımının değerlendirilmesi

(Graduate School, 2023-06-22) Karaaslan, Metin ; Bakkal, Mustafa ; 503201327 ; Malzeme ve İmalat

Günümüz dünyası ve endüstriyel koşullarında, enerji ve hammadde fiyatlarında tasarrufa gidebilmek ciddi önem arz etmekte ve makine-imalat sanayisindeki üreticileri bu konuda araştırma yapmaya teşvik etmektedir. Talaşlı imalat sonucu ortaya çıkan hurda talaşlar ve diğer prosesler sonucu ortaya çıkan malzemeler, ciddi bir malzeme kaybı ve bertaraf problemi oluşturmaktadır. Bunun için, özellikle dökme demir ve çelik talaşlarının yeniden kullanılabilmesini sağlayacak metotlar geliştirilmesi önem arz etmektedir. Bu çalışmada, kelebek vana üretiminde sıklıkla kullanılan SDD talaşları ve araldit malzeme kullanılarak, alternatif malzeme üretimleri yapılmış, ayrıca var olan tasarım optimize edilerek, malzeme kullanımı azaltılmak istenmiştir. Kelebek vanalar, basınç ve çap sınıflarına göre tanımlanırlar, bu sınıfların belirlenmesi ise, vananın kullanılacağı sektör ve çalışma koşullarına bağlı olarak değişebilmektedir. Standart bir kelebek vananın çalışma sıcaklık aralığı -10°C ile 110°C arasındadır. Basınç ve çap sınıfları ise, kullanılacak olan alana ve akışkan basınç değerine göre çok sayıda alternatif içermektedir. Kelebek vanaların geniş kullanım alanından dolayı, özellikle sıvı dağıtım sistemleri, gemicilik, petrol endüstrisi ve diğer çok sayıda alanda akışkan kontrol maliyetleri ciddi oranda artırmaktadır. Bu sebepten, mümkün ise kelebek vana üretim maliyetlerini azaltmak, yapısal tasarım optimizasyonu sağlamak ve alternatif malzemeleri değerlendirmek bu sektörler için ciddi önem arz etmektedir, ancak kelebek vananın yapısal bütünlüğü bozulmamalıdır. Standart bir kelebek vana temel olarak gövde, klape, ayna-kol takımları, sızdırmazlık elemanları, üst ve alt mil bölümlerinden oluşmaktadır. Özellikle, malzeme kullanım miktarının fazla olduğu gövde, klape ve üst-alt mil bölümlerinde optimizasyon sağlamak önemli bir adım olacaktır. Bu çalışmada, özellikle su arıtma sistemleri ve kâğıt endüstrisinde geniş bir kullanım alanı olan, maksimum 16 bar basınçta çalışabilen ve 65 mm anma çapına sahip olan, DN65 vulkanize kelebek vana incelenecektir. Sızdırmazlık elemanı olarak, vulkanizasyon ile elde edilmiş polimer contalar kullanıldığından, kelebek vana bu şekilde adlandırılmaktadır. Çalışma sistematiği belirlenirken, iki farklı tip çalışma yürütülmüştür. İlk çalışmada, hali hazırda var olan kelebek vana tasarımı incelenmiş ve bu tasarıma sonlu elemanlar analizi metodları uygulanarak, yapı üzerine gelen yükler ve gerilme değerleri belirlenmiştir. Sınır koşulları ve yapısal bütünlüğü bozmamak amacı ile değişiklik yapılmayacak bölgeler tanımlanmış, topoloji optimizasyonu ile kalınlık azaltılacak alanlar tespit edilmiştir. Temel olarak, kelebek vana gövdesi, klape ve üst-alt mil bölümlerinde çalışmalar yürütülebileceği belirlenmiş, inceltilmiş tasarıma tekrar sonlu elemanlar yöntemleri uygulanarak, sonuçların doğruluğu teyit edilmiştir. Literatürde yapılan benzer çalışmalardan farklı olarak, inceltilmiş vana numunesinin üretimi gerçekleştirilmiş, üretim koşullarında maruz kalınan kuvvetler ile vana test edilmiş, gövdede ortaya çıkan deformasyon değerleri ve yapısal bütünlük konusu teyit edilmiştir. Yapılan bu ilk çalışmada ortaya çıkan temel bir konu ise, özellikle üst-alt mil ve klape kısmında yapılabilecek optimizasyon çalışmalarının, üretim yöntemi ve tasarım kısıtları sebebi ile deneysel olarak gerçekleştirilememiş olmasıdır. Bu bölüm, ileride üzerine çalışılabilecek bir konu olarak belirlenmiştir. İkinci çalışmada ise, kelebek vana üretim süreçlerinde kullanılan veya atık olarak ortaya çıkan malzemeler kullanılarak, deney numuneleri hazırlanmış, bu numunelere çekme ve basma testleri uygulanarak mekanik özellikleri tespit edilmeye çalışılmıştır. Burada ilk olarak, döküm ile üretilen kelebek vana gövdesi için, döküm modeli yapmakta kullanılan ve termoset bir malzeme olan araldit kullanılmıştır. Döküm yöntemi ile araldit malzemeden basma testi numuneleri oluşturulmuş ve mekanik özellikleri deneyler ile belirlenerek, gövde üretiminde kullanılabilirliği tartışılmıştır. Daha sonrasında ise, talaşlı imalat süreçleri sonucunda ortaya çıkan sfero dökme demir talaşları ve araldit malzeme karıştırılarak, polimer matrisli bir kompozit malzeme üretimi denemesi yapılmış ve basma testi numuneleri üretilmiş, deneyler sonucunda mekanik özellikler elde edilerek, vana gövdesinde kullanılabilirliği tartışılmıştır. Buna ek olarak, araldit-sfero dökme demir talaşı ve dolgu kumu karışımından basma testi numuneleri üretilerek deneyleri gerçekleştirilmiştir. Yapılan bu üç malzeme üretim denemesinde, test standardı olarak DD695-15 kullanılmıştır. Üretilen malzemelerin yapısında gözenek bulunması, homojen olmaması ve numunelerinin silindirik olmasından kaynaklı olarak, basma testi tercih edilmiştir. Bu çalışmanın bir kapsamı olarak, üretim aşamaları sonucunda ortaya çıkan ve pik dökme demir talaşları, herhangi bir yüzey temizleme ve ayrıştırma işlemine tabi tutulmadan, bağlayıcı kullanımı olmaksızın farklı kuvvetlerdeki soğuk/ılık presleme sonucunda briket numuneleri haline getirilmiştir. Son olarak, sfero dökme demir ve bağlayıcı malzeme kullanımı ile, soğuk/ılık presleme metodları kullanılarak, kübik numuneler elde edilmiştir. Tüm testler için, ASTM D3039 standardı kullanılarak basma testi gerçekleştirilmiştir. Basma testinin tercih edilme sebebi ise, elde edilen numunelerin homojen olmayan ve gözenekli yapısıdır. İkinci çalışmada ortaya çıkan temel sorunlar, genel olarak üretilen malzeme ve numunelerin çoğunun ilk defa deneniyor olması ve literatürde örneğinin olmamasından kaynaklanmaktadır. Ayrıca hurda talaşların malzeme içindeki yönlenmesinin farklı olması ve yöne bağlı olarak numune dayanımının etkilenebilmesi, standart bir ölçüm yapmayı zorlaştırmaktadır. İlk aşamada, alternatif malzeme denemelerinin seri üretime uygun bir şekilde üretilememesi de ayrı olarak araştırılması gereken bir konudur. Elde edilen bulgularda, özellikle soğuk/ılık presleme ile elde edilen numunelerin, bazı proses iyileştirmeleri ile vana gövdesi olarak kullanılabileceği görülmüştür. Diğer yöntemler sonucu üretilen malzemeler ise, vana gövdesi olarak kullanılamasa da kuvvete maruz kalmayan vana elemanlarının üretiminde kullanılabilir. Yapılan iki farklı tip çalışma sonucunda, vulkanize kelebek vana yapısal tasarım optimizasyonu ve alternatif malzeme geliştirilmesine yönelik bir metodoloji elde edilmiş, bunun sonucu olarak da gerek var olan tasarımın iyileştirilmesi, gerekse tasarım malzemelerinin değiştirilmesi hususunda belirli bir birikim oluşturulmuştur. Yapılan incelemelerin, endüstrideki seri üretime uygunluğu, elde edilen malzemelerin ekonomik olarak üretilip üretilemeyeceği, farklı sektörlerdeki uygulamaları konusunda pratik oluşturulması, ileride incelenebilecek konular olarak tespit edilmiştir. Buna istinaden, akışkan kontrolü sağlayan vanalar üzerinde yapılacak optimizasyon ve alternatif malzeme belirleme çalışmalarına yönelik bir sistematik oluşturma amacı güdülmüştür. DN65 vana için uygulanan çalışmalar, diğer vana tipleri için de benzer koşullarda sürdülebilir.
Metallerle elyaf takviyeli termoplastik kompozitlerlerin sıcak baskı yöntemi ile birleştirilmesinin araştırılması

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022) Kılıç, Burak ; Vural, Murat ; Kuzu, Ali Taner ; 733599 ; Malzeme ve İmalat Bilim Dalı

Farklı malzemelerin birleştirilmesi, mühendislik açısından ilgi çekici ve zorlu bir konudur. Günümüzde metallerin elyaf takviyeli termoplastik kompozitlerle birleştirilmesi ve hibrit yapılar olarak kullanılması, başta otomotiv ve havacılık endüstrileri olmak üzere oldukça yaygındır. Bu çalışmanın literatür bölümünde metallerin elyaf takviyeli termoplastik kompozitlerle birleştirilmesi alanındaki çalışmaların bir özeti sunulmuştur. Bu özette farklı malzemeleri birleştirmek için kullanılan geneneksel yöntemler ve ileri birleştirme yöntemleri incelenmiştir. Sık kullanılan yöntemlerin tarihinden, çalışma prensiplerinden, yöntem parametrelerinden, avantajlarından ve dezavantajlarından bahsedilmiştir. İleri birleştirme yöntemlerinden Sıcak Baskı Birleştirmesi (HPJ), diğer termomekanik birleştirme yöntemleri arasında ucuz olmasıyla öne çıkan oldukça güncel bir termomekanik birleştirme yöntemidir. Günümüzde diğer yöntemlerin bir çoğuna kıyasla çok az çalışmaya rastlanmaktadır. Bu tez kapsamında termoplastik matrisli cam elyaf takviyeli kompozit olarak GF30 PA66 ve metal olarak da AISI 304 paslanmaz çelik seçilmiş ve bu malzemelerin ilgili sıcak baskı tekniği kullanılarak birleştirilmesi incelenmiştir. Malzemelerin fiziksel özellikleriyle ilgili ilave bilgi verilmiştir. Oluşturulan deney düzeneğinde sıcak baskı yönteminin parametreleri olan baskı kuvvetini, sıcaklığı ve uygulama zamanını kontrol etmek mümkündür. Deney düzeneği ve testin yapılışıyla ilgili ayrıntılı bilgi verilmiştir. Literatürdeki çalışmalar dikkate alınarak seçilen çeşitli sıcaklık (220 – 260 °C arasında), basınç (2 – 6 bar arasında) ve zaman (30 – 180 saniye arasında) değerlerinde öncül deneyler gerçekleştirilmiştir. Öncül deneyler sonlu elemanlar analizi ile desteklenerek iyileştirilmiş test parametreleri belirlenmiştir.
Nanoparçacık takviyeli epoksi malzemelerin teorik ve deneysel incelemesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2024-07-09) Dikicioğlu, Can ; Tüfekci, Ekrem ; 503211304 ; Malzeme ve İmalat

Günümüzde kullanılan geleneksel malzemelerin mühendislik uygulamaları için yetersiz kalması, yaygın olarak kullanılan çelik benzeri metal alaşımların istenen özellikleri karşılamaması, yeni malzemelerin araştırılıp geliştirilmelerine sebep olmuştur. Geleneksel olarak kullanılan yetersiz malzemelere alternatif olarak üretilecek ve mühendislik uygulamalarında kullanılacak malzemelerin, yeterince hafif ve yüksek dayanımlı olması ve aynı zamanda mekanik, termal, kimyasal ve elektriksel özelliklerinin daha üstün olması ve maliyetlerinin daha düşük olarak kullanımlarının kolay bir hale gelmesi amaçlanmaktadır. Bu amaç için kompozit malzemeler, araştırılmaya ve geliştirilmeye başlanmıştır. Matris ve bir veya birden fazla takviyeden oluşan kompozit malzemeler, yapısında farklı fazlarda bulunan malzemelerin olumlu özelliklerinin bir araya gelmesi sonucunda geleneksel malzemelere göre daha üstün özellikler göstermektedirler. Matris içerisinde beraber bulunan takviye malzemeler, kendilerine özgü özellikleri koruyarak kompozit yapısı içerisinde yer alırlar. Takviye malzemelerin matris ile olan etkileşimini malzemenin boyutları ve geometrik özellikleri de etkilemektedir. Takviyelerin boyutlarının küçülmesi sonucunda artan yüzey alanı-hacim oranları, takviyelerin matris ile oluşturduğu etkin yüzeyini artırarak malzemenin mekanik özelliklerini daha iyi bir duruma getirmektedir. Nano ölçekte olan takviyeler, bu sebeplerden dolayı kompozit imalatında daha yaygın olarak tercih edilmeye başlanmıştır. Kompozitler günümüzde, havacılık, savunma, otomotiv, denizcilik, inşaat, enerji, sağlık, elektronik, makine gibi sektörlerde farklı amaçlar doğrultusunda sıklıkla kullanılmaktadır. Bunların yanı sıra, dünyanın sağlığı, gelecekte daha yaşanılabilir bir çevre için yenilenebilir kaynaklar, sürdürülebilir malzemeler ve teknolojiler oldukça önemlidir. Gelişen teknoloji doğrultusunda malzeme biliminde ve mühendislik uygulamalarında aranan üstün malzeme özellikleri ile birlikte sürdürülebilirlik, bir zorunluluk haline gelmiştir. Teknolojide, yeni gelişmelerin gerçekleşmesi ve ilerleme kat edilmesi için kullanılacak malzemelerin çevreye olan etkisi incelenip doğa için uygun olan malzemeler kullanılmalıdır. Bu çalışma kapsamında kompozit malzemeyi oluştururken takviye malzemesi seçimlerinde sürdürülebilirlik özellikleri de dikkate alınmıştır. Çalışmada epoksi matrisli, selüloz nanofiber (CNF) ve halloysit nanotüp (HNT) takviyelerinin ağırlıkça farklı oranlarda birlikte ve ayrı ayrı bulunduğu nanokompozit malzemeler imal edilmiş ve bu doğrultuda incelemeler yapılmıştır. İmal edilen nanokompozit malzemelerin mekanik özelliklerinin belirlenmesinin, çalışmada kullanılan sayısal modelleme yöntemleriyle, deneysel yöntemlerle ve taramalı elektron mikroskobu kullanılarak gerçekleştirilen iç yapı incelemeleri ile gerçekleştirilmesi amaçlanmıştır. CNF ve HNT takviyelerinin birlikte bulunma durumunun epoksi reçine matris malzemeli nanokompozitlerdeki sinerjik etkileri araştırılmıştır. İlk bölümde, kompozit malzemelerin geleneksel malzemelere göre üstün özelliklerinden, kompozit malzemelerin kullanım alanlarından, nano ölçekteki takviye malzemelerin kompozit yapısına kazandırdığı özelliklerden, çalışmada tasarlanan ve üretilen nanokompozit malzemelerde kullanılan epoksi reçine, CNF ve HNT takviyesi hakkında bilgi verilmiştir. CNF'nin takviye olarak nanokompozit malzemelerde kullanılmasının, malzemenin sürdürülebilirlik üzerindeki etkisi ve çevreye olan olumlu etkilerinden bahsedilmiştir. Literatürdeki çalışmalar incelenerek, CNF ve HNT takviyesinin, epoksi bazlı nanokompozit imalatında kullanılmasının malzeme özellikleri üzerindeki etkileri ve sonuçları incelenerek sunulmuştur. Çalışma kapsamında ayrıca kompozit malzemelerin tasarımının yapılması aşamasında mekanik özelliklerinin belirlenmesi için kullanılan sayısal modellemelerden ve deneysel yöntemlerden bahsedilmiştir. Malzemelerin mekanik özelliklerinin belirlenmesi hakkında literatürde gerçekleştirilen çalışmalar incelenerek sunulmuştur. Bölümün sonunda, kompozit malzemelerin yaygın olarak kullanılan imalat yöntemleri hakkında bilgi verilmiştir. İkinci bölümde, bu çalışma kapsamında kullanılan, kompozit malzemelerin mekanik özelliklerinin belirlenmesi için tercih edilmiş sayısal modelleme yöntemleri ve deneysel yöntemler hakkında bilgi verilmiş, ayrıca iç yapı incelemelerini gerçekleştirmek üzere kullanılan taramalı elektron mikroskobu yöntemi açıklanmıştır. Sayısal yöntemler için kullanılan modeller, yapılan hesaplamalar ve çalışmada yapılan deneysel çalışmaların prosedürlerine detaylı bir şekilde yer verilmiştir. Çalışmada tasarımı ve imalatı yapılan nanokompozit malzemelerin içeriğindeki matris ve takviye malzemeleri, imalat prosedürleri, üretilen malzemelerin mekanik özelliklerinin belirlenmesi için gerçekleştirilen deneysel çalışmalar açıklanmıştır. Deneysel çalışma kapsamında üretilen numuneler kullanılarak çekme, üç noktadan eğme ve çentik darbe deneyleri gerçekleştirilmiştir. Sayısal yöntemler olarak Mori-Tanaka homojenleştirme yöntemi ve sonlu elemanlar yöntemi kullanılmıştır. Ayrıca, kendi içerisinde ve birbirleriyle karşılaştırmalı olarak tutarlı sonuçların elde edilmesi için imalat sürecinde dikkat edilmesi gereken önemli hususlara değinilmiştir. Nano takviye içeren epoksi matrisli kompozit imalatından ve deneylerin standartlarına uygun numunelere göre tasarlandığından bahsedilmiştir. Üçüncü bölümde, çalışmada üretilen nanokompozit malzemelerin mekanik özelliklerinin belirlenmesi için gerçekleştirilen deneysel çalışmaların sonucuna, yazılım yardımı ile yapılan sayısal modellemelerin sonucuna ve malzemelerin taramalı elektron mikroskobu yardımı ile alınmış iç yapı görüntülerine yer verilmiştir. Deneysel sonuçların olduğu kısımda, farklı malzeme grupları için gerçekleştirilen çekme, üç noktadan eğme ve çentik darbe deneylerinin sonuçları sunulmuştur. Ayrıca çalışmada kullanılan Mori-Tanaka homojenleştirme yöntemi ve sonlu elemanlar yönteminin farklı malzeme grupları için hesaplanan sonuçları karşılaştırmalı olarak sunulmuştur. Taramalı elektron mikroskobu yardımı ile gerçekleştirilen iç yapı incelemelerinde, malzemelerde önemli olacak süreksizliklerin bulunmadığı ve takviye malzemelerin matris içinde düzgün ve homojen bir şekilde dağıldığı belirtilmiştir. CNF ve HNT takviyesinin ağırlıkça farklı oranlarda birlikte ve ayrı ayrı bulunduğu nanokompozit malzemelerin, statik deformasyon hızı altında gerçekleştirilen deneylerin sonuçları incelenmiş ve malzemelerin davranışları gözlemlenmiştir. Sonuçlar doğrultusunda CNF takviyesinin epoksi matrisli nanokompozit malzemelerin rijitliğini önemli ölçüde artırdığı, HNT takviyesinin de malzemenin rijitliğini olumlu yönde etkilediği belirtilmiştir. Takviyelerin birlikte bulunma durumunda da sinerjitik etkilerle birlikte takviyelerin, nanokompozit malzemelerin mekanik özelliğini geliştirdiği sonuçlarla sunulmuştur. Sayısal yöntemler kullanılarak elde edilen sonuçların deneysel sonuçlara paralellik gösterdiği ancak daha yüksek olduğu, bu durumun yazılımda gerçekleştirilen sayısal modelleme için yapılan, takviyelerin matris içerisinde içerisinde homojen dağılım kabulünden dolayı gerçekleştiği açıklanmıştır. Deneysel sonuçlar özetlendiği zaman, çekme deneyi sonuçları için HNT takviyesinin ağırlıkça %0,5 ve %1 olduğu durumlarda malzemenin elastisite modülü değerlerinin %49,87 ve %62,28 oranında arttığı, CNF takviyesinin ağırlıkça %0,5 ve %1 olduğu durumlarda elastisite modülü değerlerinin %19,87 ve %52,99 oranında arttığı görülmüştür. Üç noktadan eğme deneyi sonuçları için HNT takviyesinin ağırlıkça %0,5 ve %1 olduğu durumlarda malzemenin eğilme modülü değerlerinin %14,42 ve %20,94 oranında arttığı, CNF takviyesinin ağırlıkça %0,5 ve %1 olduğu durumlarda eğilme modülü değerlerinin %20,59 ve %39,04 oranında arttığı görülmüştür. Takviyelerinin birlikte bulunma durumlarında, malzemenin rijitliğinde farklı oranlarda artış gerçekleşmesine sinerjik etkinin takviyelerin yalnız bulunma durumu referans alınarak karşılaştırıldığında beklenenin altında olduğu yorumlanmıştır. Çalışmanın dördüncü bölümü olan son bölümünde, çalışma hakkında genel bir değerlendirme yapılarak ve sonuçların özetlenmesi ile birlikte yapılan çıkarımlardan bahsedilerek kapanış bölümü sunulmuştur. Ayrıca gelecekte yapılacak çalışmalar ve gerçekleştirilecek mühendislik uygulamaları için önerilerde bulunulmuştur. Süregelen çalışmalarda ve gelecekte, bu çalışmada kullanılan nanokompozitlere benzer olarak matris ve takviye malzemelerinin kullanılması durumunun aranan üstün mekanik özellikleri karşılayacağı ve doğanın korunması için kullanılan malzemelerin sürdürülebilir olduğu düşünülmektedir. Bu sebeplerden dolayı, çalışmaya paralel öneriler yapılmıştır.
Optimization of a composite-based belleville spring system for racing vehicles

(Graduate School, 2023-06-09) Eren, Mert Caner ; Üstündağ, Ersan ; 503191312 ; Materials and Manufacturing

Motorsports has a critical role in the application of new technologies developed by engineers for the automotive industry. Issues such as weight reduction studies, products with new types of materials, and the implementation of different designs are extremely important to win a race. Composites are materials that are created by blending two or more natural or synthetic elements (with various physical or chemical qualities) to create a new material that is stronger than the sum of its parts. The constituent parts merge and contribute their most advantageous features to enhance the result or finished product, but they do not totally blend or lose their own identities. Composites are frequently created with a specific purpose in mind, such as increased durability, efficiency, or strength. The designer must consider and calculate material specifications and combinations, enviromental conditions, maximum stress and deflection results of the system. The suspension system is a group of components that connect the wheels of the car together and work to maintain the highest levels of comfort, driving safety, and road holding under all types of braking and unexpected directional changes. It has traditionally served two purposes: ensuring the safety of the vehicle's handling and braking, and protecting passengers from vibrations and other influences. The suspension of a wheeled vehicle is a mechanical system of springs or shock absorbers connecting the wheels and axles to the chassis. Springs have important characteristics such as geometry, material and assembly type. In this study, the most commonly used springs in racing and automotive industry were investigated in order to design a composite-based Belleville disc spring. Design development was supported with a combination of previous works and feasibility studies. Optimization studies were then conducted for finding the most efficient, lightweight and adjustable disc spring. Results showed that Belleville disc springs are a very realistic alternative to steel helical coil springs with variety of designs, good material properties and a decreased weight of the system without any compromise.
Optimization of plastic injection process parameters using the Taguchi method, machine learning and genetic algorithm

(Graduate School, 2021) Sel, Burak ; Üstündağ, Ersan ; 706985 ; Materials and Manufacturing Programme

Plastics are shaped by many different shaping methods according to their types and intended purpose. One of these methods is injection molding. Plastic injection is a production method that involves the injection of molten polymer into a mold cavity where the polymer later cools and is removed. Dimensional and visual errors (sink marks, flow marks, warpage, short shot, burn marks, weld line, air bubbles, jetting, etc.) occur in parts produced by the plastic injection method due to various reasons. In this thesis, a study was conducted on the warpage problem, which is one of the critical quality problems of injection molded parts and results in both structural and visual defects. Warpage can be defined as deviations and dimensional distortions compared to those in the original part design. The main cause of warpage is the development of uneven internal stresses during the filling, compression and cooling phases of the injection process. However, direct measurement or accurate modeling of these stresses is rather difficult. For this reason, the present study employed an indirect approach to determine the optimum values for the input parameters of the plastic injection process that minimize warpage. Firstly, using the Taguchi method, the most influential process parameters were determined (from the most influential onward): packing pressure, cavity steel temperature, cooling time, packing time and back pressure, respectively. Next, using the Taguchi experiment design, a full factorial experiment design set containing a more comprehensive dataset was created with parameters whose number and range of values were limited. According to this set of experiments, a second trial was made and the warpage values of the piece were measured. A machine learning (ML) model was then created using all the data. This model served as the simulation of the process and was employed by the genetic algorithm (GA) in the search for optimum process parameters that yield minimum warpage. As a result of the studies, it has been determined that the most influential parameters on warpage are packing pressure, cooling time, packing time, back pressure and cavity steel temperature. On the other hand, it was observed that parameters such as melt temperature and injection pressure had little effect on the process. An interesting observation was that, in contrast with literature, an increase in applied pressure had a negative effect on the warpage of the part.
Östemperlenmiş küresel dökme demir (ADI) krank millerinin östemperleme ısıl işleminin sonlu elemanlar yöntemi ile incelenmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2024-06-27) Soydemir, Hakkı Berke ; Yılmaz, Şafak ; 503201309 ; Malzeme ve İmalat

Dökme demir malzemeler yapısında %2-5 arasında karbon elementi bulunduran demir-karbon-silisyum alaşımlarıdır. Endüstride çok fazla uygulamada kullanılan bu malzemelerin mekanik ve fiziksel özelliklerini iyileştirmek için çeşitli ısıl işlem yöntemleri kullanılmaktadır. Küresel dökme demir malzemelerin mekanik özelliklerini iyileştirmek için tuzda soğutma yöntemiyle yapılan ısıl işleme östemperleme ısıl işlemi ve oluşan ürüne östemperlenmiş dökme demir denir. Östemperlenmiş dökme demir (ADI) malzemeler, yüksek dayanım, süneklik ve aşınma direnci gibi özellikleri nedeniyle otomotiv ve savunma sanayi gibi endüstrilerde dövme çelik alternatifi olarak giderek daha fazla tercih edilmektedir. Ancak, ADI malzemelerin üretiminde kritik bir aşama olan östemperleme ısıl işleminin tasarımı deneysel maliyeti yüksek olduğu için zorlu bir süreçtir. Bu nedenle, östemperleme prosesinin tasarımını daha ekonomik hale getirmek için sayısal ve analitik yöntemler kullanılmaktadır. Östemperleme ısıl işleminin sonlu elemanlar yöntemi ile incelenmesi, literatürde çeliklerin su verilmesi ısıl işleminin incelenmesine göre daha az araştırılmıştır. Ayrıca, döküm işleminin malzeme özelliklerini etkilemesinden kaynaklı, dökme demir malzemelerin ısıl işlem simülasyonları için gerekli sıcaklığa bağlı sağlıklı malzeme verilerine ulaşmak oldukça zordur. Bu bağlamda, çalışmanın amacı, EN-GJS-700 malzemeden üretilmiş bir krank mili için sonlu elemanlar yöntemi kullanarak ısıl işlem simülasyonu gerçekleştirmek ve simülasyon sonuçlarını deneysel verilerle karşılaştırmaktır. Bu amaçla, ABAQUS yazılımı kullanılarak simülasyonlar gerçekleştirilmiştir. Sağlıklı malzeme verilerine ulaşmak amacıyla dilatometri, diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) ve lazer flaş yöntemi (LFY) analizleri gerçekleştirilmiştir. Analizler için gerekli numuneler, ENGJS-700 standardına uygun dökülmüş Y bloklardan elde edilmiştir. Analizler 10 ℃/dak ısınma hızlarıyla gerçekleştirilmiştir. Ölçülen değerler literatürdeki veriler ile karşılaştırılmış ve doğrulanmıştır. Sonlu elemanlar analizi, krank milinin 920 ℃ sıcaklıktan 280℃'e tuz banyosuna sokulması ve burada 2 saat bekletilmesi senaryosunu incelemiştir. Simülasyonda krank miline 5mm tetrahedral mesh atılmıştır. Analiz için gerekli ısı taşınım katsayıları AS-135 tuzu soğuma eğrilerinden elde edilmiştir. Sonlu elemanlar simülasyonu sonucu krank milinin kasnak, 1. ana yatak ve volan bölgesinin en yavaş soğuyan bölgeler olduğu görüşmüştür. Bu bölgelerde oluşacak fazların tahmini literatürden elde edilen sürekli soğuma diyagramını (CCT diyagramı) kullanılarak yapılmıştır. Yapılan tahminler sonucu, 920 ℃'deki östenit fazının 280℃'de 2 saat bekletilmesi sonucunda, kasnak ve 1. ana yatak bölgesinde %100, volan bölgesinde %99 ösferrite dönüşeceği öngörülmüştür. Yapılan tahminler, optik mikroskop ile alınan metalografik görüntüler ile karşılaştırılmıştır. Buna göre volan, kasnak ve 1. ana yatak bölgesinde %100 ösferrit oluştuğu gözlenmiştir. Bu sonuçlar, simülasyon çalışmasının kasnak ve 1. ana yatak bölgesi için %100 doğrulukla çalıştığını ve volan bölgesinde %1'lik hata oranıyla tahmin yaptığını belirtmiştir. Bu çalışma, literatüre EN-GJS-700 malzemenin ısıl karakterizasyonunu kazandırmakla kalmayıp, aynı zamanda karmaşık geometrili parçaların ısıl işlem süreci tasarımlarında sonlu elemanlar yönteminin kullanımını da hedeflemektedir.
Tel çekme matrislerinde aşınma mekanizmalarının incelenmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2024-05) Gökhan, Ahmet ; Gülmez, Turgut ; 503201320 ; Malzeme ve İmalat

Günümüzde imalat sektöründe plastik şekil verme yöntemleri sık kullanılmaktadır. Tel çekme işlemi de bu yöntemlerden biridir. Bir çok farklı malzeme farklı ihtiyaçlar doğrultusunda tel çekme işlemi ile şekillendirilerek kullanılmaktadır. Tel çekme işlemi esnasında kesiti daralan malzemenin uzunluğu artmakta ve mekanik özellikleri değişmektedir. Kesit daralma işlemi, malzemenin çekme matrisi adı verilen belirli geometrilere sahip kalıplardan çekme tamburları tarafından çekilmesi ile gerçekleştirilir. Çekme matrisleri genel olarak giriş açısı, matris açısı, silindir/yatak boyu ve çıkış açısı bölümlerinden oluşmaktadır. Bahsi geçen tüm bölümlerin proses üzerinde farklı görev ve etkileri mevcuttur. Özellikle matris açısı ve silindir/yatak uzunluğu bölümleri çekilen malzeme ile temas halinde olan bölümlerdir. Bu temas miktarlarının azaltılarak çekme işleminin daha kolay ve sürekli bir şekilde devam ettirilebilmesi amacıyla yağlayıcı adı verilen malzemeler kullanılmaktadır. Yağlayıcı malzemeler çekilen malzeme ile çekme matrisi arasında ince film tabakası oluşturmaktadır. Yağlayıcıların bu oluşturduğu film tabakasına rağmen bu işlem esnasında çekme matrisleri ile çekilen malzemeler arasında temas kaçınılmazdır. Bu temas noktalarında yüksek sıcaklık ve basınç oluşmaktadır. Çekme matrislerinin bu koşullar altında uzun süre hatasız olarak çalışması proses devamlılığı ve ekonomisi açısından çok kritik öneme sahiptir. Bu nedenle tungsten karbür malzemeler iletkenlik, aşınma direnci, kolay işlenebilirlik gibi bir çok üstün özelliği ve finansal açıdan sağlamış olduğu avantaj ile çekme matrisi imalatında yoğun olarak kullanılmaktadır. Son yıllarda imalat sektöründe artan rekabet ve maliyet baskısı firmaların daha verimli çalışma yollarını aramasına neden olmaktadır. Tel çekme işleminde çekme matrislerinin değişim sıklığı ve değişim sürelerinin verimliliğe etkisi oldukça yüksektir. Bu nedenle tel çekme işlemi esnasında çekme matrislerinde meydana gelen aşınmalar ve bunları tetikleyen konular üzerinde hem endüstri hem de akademik alanda bir çok çalışma gerçekleştirilmektedir. Çalışmaların bir çoğu tel çekme işlemi esnasında kullanılan yağlayıcılar ve çekme matrislerinin geometrisi üzerinde yoğunlaşmaktadır. Artan teknolojik gelişmeler ile tel çekme işleminde yüksek hızlı makineler kullanılmaya başlanmıştır. Bu gelişme ile birlikte verimlilik artışı sağlanmasına rağmen gerçekleşen bu hız artışı kesit daralması ile oluşan sıcaklık, basınç değerlerini ve aşınma hızlarının artışına neden olmuştur. Meydana gelen bu aşınma hızlarındaki artış çekme matrislerinin değişim periyotlarının kısalmasına bununla birlikte verimliliğin düşmesine neden olurken, arzu edilen nihai ürün çapı ve yüzey kalitesine de olumsuz etki yaratmaktadır. Tüm bu gelişmeler ile birlikte çekme matrislerindeki aşınma konusu çok daha önemli olmaya başlamıştır. Genel olarak bakıldığında aşınmalar adhesif ve abrazif olmak üzere iki ana türde gerçekleşmektedir. Her bir aşınma türü için geçerli farklı mekanizmalar olduğu görülmüştür. Meydana gelen bu aşınmaları iyileştirebilmek amacıyla bu çalışmada, öncelikle aşınma mekanizmaları ve bu mekanizmalara etki eden faktörler ayrıntılı şekilde ele alınmış ve incelenmiştir. Yapılan incelemeler sonucu çekme matrisinin yüzey pürüzlülüğü, sertliği ve kimyasal ilgi seviyesinin aşınma mekanizması üzerinde önemli etkiye sahip olduğu anlaşılmıştır. Bir çok plastik şekil verme işleminde takımlarda sertlik değerlerini yükseltmek ve aşınma performansını iyileştirmek için kullanılan PVD yöntemi ile 4.70mm çapında 15x14 mm boyutlarında tungsten karbür çekme matrislerinin yüzeyleri kaplanmıştır. Elde edilen kaplamalara ait kaplama kalınlığı ölçümleri gerçekleştirilerek hem kalınlık hem de homojenlik durumu irdelenmiştir. Aşınma mekanizması üzerindeki etkisi bilinen sertlik ve yüzey pürüzlülük değeri de ölçülmüş elde edilen sonuçlar değerlendirilmiştir. Yapılan aşınma testleri ile kaplanan yüzeylerin aşınma performansları hesaplanmış ve ilk durum ile karşılaştırmalar yapılmıştır.
Torna takımlarında mikro yüzey teksürü uygulamasının kesme kuvvetlerine etkisinin incelenmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023-07-28) Akı, Emre ; Parasız Güleryüz, Canan Gamze ; Kuzu, Ali Taner ; 503191302 ; Malzeme ve İmalat

Günümüz imalat teknolojileri dikkate alındığında talaşlı imalat yöntemleri en yaygın olarak kullanılan üretim yöntemlerinden biridir. Farklı mühendislik uygulamaları için istenilen çözümlerin bulunması yönünde talebin karşılanması ve bunu gerçekleştirirken talaşlı işleme prosesinin daha verimli hale getirilmesi ilk günden bugüne kadar yapılmış çalışmalarda ve gelecek çalışmalarda temel amaç olarak gözetilmektedir. Bu çalışmalara örnek verilecek olursa farklı malzeme ve kesici takımlar için optimum proses parametrelerinin belirlenmesi, talep edilen yüzey pürüzlülüğünü sağlayacak optimum proses parametrelerinin belirlenmesi veya takım ömrünün arttırılmasına yönelik çalışmalar verilebilir. Yapılan tez çalışması kapsamında birçok farklı uygulama alanı olan mikro yüzey tekstürü uygulamasının kesici takımlar üzerinde uygulanması ve kesme kuvvetlerine etkisinin incelenmesi amaçlanmıştır. Bu alanda yapılan deneysel çalışmalar ışığında mikro yüzey tekstürü uygulamasının prosesi geliştirebileceği ve kesme kuvvetlerinin düşmesi ile takım ömrünün arttırılabileceği görülmüştür. Ancak günümüz teknolojisi ile sonlu elemanlar yöntemi ile yapılan analizler ile birçok farklı mühendislik problemi bilgisayar ortamında simüle edilebilmektedir. Bunun sağladığı avantajlar ise bir parçanın üretilip test edilmeden önce bilgisayar ortamında çalışma koşullarını simüle edilebilir kılması nedeniyle çok daha düşük maaliyetler ve zaman ile işlemlerin sonuçlarının görülmesi kapsamında kayda değer bir ilerleme kaydedilebilmesidir. Yüzey tekstürü uygulamasının ana etkisi, aşınmayı, kesme kuvvetlerini, kayma açısını ve aşınmayı azaltarak takımların kesme performansını arttırmaktır. Genellikle kesici takımların eğim veya yan yüzeyine doku desenleri uygulanır. Bunun temel mantığı, bu yüzeylerdeki doku geometrilerinin, takım-iş parçası ve takım-talaş arayüzlerine havaya ve kesme sıvısına kolay erişim sağlamasıdır. Yüzey tekstürü uygulaması hem kuru hem de ıslak kesme işlemleri için faydalıdır. Kuru kesme koşullarında aşınma kalıntılarını yakalar ve takım-talaş arayüzündeki temas alanını azaltır. Islak kesme koşullarında doku kanalları kesme sıvısını depolar ve kesme sıvısının kesme bölgesine ulaşması için bir kanal oluşturur. Bu özellikle derin delme gibi işlemler için faydalıdır. Bunun yanı sıra, kuru kesme koşullarına benzer şekilde ıslak kesme koşulları için dokular aşınma kalıntılarını yakalar ve takım-talaş arayüzündeki temas alanını azaltır. Son parçanın kalitesi büyük ölçüde takım aşınmasına ve sürtünmesine bağlıdır. Yüksek kesme kuvvetleri ve şiddetli takım aşınması, final parçanın düşük yüzey kalitesine sahip olması ile sonuçlanacaktır. Yüzey tekstürü uygulamaları kesme kuvvetlerini ve bunun sonucunda takım aşınmasını azaltma fırsatı yaratır. Kesme kuvvetlerinde ve takım aşınmasında azalma, takım ömrü üzerinde olumlu etkilere sahiptir ve bu da proses verimliliğinin artmasına yardımcı olur. Bu bağlamda yapılan yüksek lisans tez çalışması kapsamında sonlu elemanlar analiz yöntemleri yardımıyla bilgisayar ortamında Inconel 718 malzemesinin tornalama işlemindeki davranışının tekstürsüz ve farklı tekstür parametrelerinin uygulanması durumundaki incelenmesi amaçlanmıştır. Bu amaca yönelik, ilk olarak literatürde yapılmış çalışmalar incelenmiş ve deneysel çalışmalar için deney senaryoları belirlenmiştir. Referans çalışmadaki kesici takım malzemesi, geometrisi, kesme parametreleri ve benzeri sınır koşulları dikkate alınarak tekstürsüz kesici takım için model kurulup modelin deneylerle kontrol edilmesi hedeflenmiştir. Modelin onaylanmasının ardından tekstür derinliği, tekstürler arası mesafeler vb. tekstür uygulama parametreleri kesici takımın 3 boyutlu modeline uygulanarak incelenmiştir. Bu çalışma kapsamında farklı kesme hızları ve ilerleme oranları dikkate alınarak dört farklı test koşulu tanımlanmıştır. Her test koşulu için üç test yapıldı ve ölçüm sonuçlarının ortalaması, simülasyon sonuçları için referans değerler olarak kullanıldı. Her test koşulu için, dokusuz takım geometrisi için simülasyonlar yapılmış ve deneysel sonuçlara göre hata oranı en düşük olan takım geometrisi için, doku geometrilerinin etkisini araştırmak amacıyla bu simülasyonun kesme sınır koşulları kullanılmıştır. Çalışmalar sırasında ABAQUS/Explicit programı kullanılmıştır. Literatürde de birçok benzer sonlu elemanlar analizi çalışmalarında kullanılmış olan Johnson-Cook malzeme modeli dikkate alınarak modelleme yapılmıştır. ABAQUS/Explicit programının ilgili arayüze sahip olması bu yazılımı ilgili problemin çözümü için kullanılabilir kılmaktadır. Günümüzde Deform, Advantedge gibi yaygın olarak kullanılan talaşlı imalat analiz programları yüksek lisans ücretlerinden dolayı tercih edilmemiştir.

Gözat

Başlık ile LEE- Malzeme ve İmalat-Yüksek Lisans'a göz atma

Sayfa başına sonuç

Sıralama Seçenekleri