Kuvvet dönüştürücülerinde yay elemanı malzemesi özelliklerinin performans üzerindeki etkisi
Effects of microstructural characteristics of spring material on the performance of force transducers
- Tez No: 127195
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET DEMİRKOL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2002
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Konstrüksiyon ve İmalat Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 197
Özet
kuvvet dönüştürücülerinde yay elemanı malzemesi ÖZELLİKLERİNİN PERFORMANS ÜZERİNDEKİ ETKİSİ ÖZET Kuvvet dönüştürücülerinin kuvvet altında elastik şekil değiştiren ve yay elemanı olarak tanımlanan parçasına uygulanan değişik ısıl ve termo mekanik işlemlerle kuvvet dönüştürücü performansı arasında ilişki kurulmaya çalışılmıştır. Bu amaçla deney malzemesi olarak AISI 4340 çeliği seçilmiş ve uygulanan ısıl işlemlerle malzemenin yapısı değiştirilmiş ve bu değişimin kuvvet dönüştürücünün performans özellikleri olarak nitelendirilen tekrarlanabilirlik, doğrusallık, histerisiz ve sürünme hataları üzerindeki etkisi belirlenmeye çalışılmıştır. Kolon tipindeki kuvvet dönüştürücü sadece çekme yönünde kuvvet ölçecek ve 100 kN kapasitesinde olacak şekilde tasarlanmıştır. Yay elemanının iç yapısal özelliklerini değiştirmek için uygulanan ısıl işlemler ve elde edilen sertlik değerleri şunlardır: a. 845°C'de 30 dakika ostenitleme, yağda su verme, 600°C de 1.5 saat temperleme, 35 RSD-C, b. 845°C'de 30 dakika ostenitleme, yağda su verme, 440°C de 1.5 saat temperleme, 45 RSD-C, c. 845°C'de 30 dakika ostenitleme, yağda su verme, 205°C de 1.5 saat temperleme, 55 RSD-C, d. 1000°C'de 4.5 saat ostenitleme, yağda su verme, 440°C de 1.5 saat temperleme, kaba martenzit yapı, 45 RSD-C, e. 845°C'de 30 dakika ostenitleme, 320°C'deki tuz banyosunda 40 dakika ostemperleme, beynitik yapı, 45 RSD-C. 45 RDS-C sertliğindeki numunelere uygulanan mekanik ve termo-mekanik işlemler şunlardır: a. 10-100 kN aralığında 105 tekrarlı çevrimsel zorlanma, b. 380°C'de 95 MPa gerilme altında 4 saat ön sürünme zorlanması, c. Oda sıcaklığında kapasitenin 3 katı ön gerilme uygulanması, d. Oda sıcaklığında % 0.4 ve % 4 kalıcı şekil değişimi uygulanması. XV11Bu işlemler uygulandıktan sonra numuneler tasarıma uygun olarak dirençli uzama ölçerler yapıştırılıp gerekli köprüler kurularak hazırlanmıştır. Numunelerin performans özelliklerini belirlemede 2x 10"5 (% 0.002) doğruluğa sahip ölü ağırlıklı kuvvet standardı makinası kullanılmıştır. Farklı işlemlerle değişik iç yapılar kazandırılmış numunelerin performans özelliklerinde görülen farklılıklar yorumlanmaya çalışılmıştır. Elde edilen sonuçları şu şekilde özetlemek mümkündür: I. Tekrarlanabilirlik ve doğrusallık hatasının malzemeye ve uygulanan termo- mekanik işlemlere bağlı olmadığı, büyük oranda dirençli uzama ölçerlerin deney numunelerine yapıştırma işlemine, dönüştürücünün tasarımına, yükleme koşullarına ve yükleme sırasında kullanılan aparatlara bağlı olduğu belirlenmiştir. 2. Histerisiz hatası malzeme sertliği veya dayanımı arttıkça düşmektedir. 3. Histerisiz hatası 45 RSD-C sertliğindeki martenzitik, beynitik ve kaba martenzitik yapıdaki numunelerde farklılıklar göstermekte olup en küçük histerisiz hatası beynitik yapılı numunelerde elde edilmiştir. 4. Martenzitik yapıya sahip numunelerden en düşük sertliğe sahip olanların çevrimsel zorlanma ile histerisiz hatasında iyileşme diğerlerinde ise kötüleşme görülmektedir. 5. Uygulanan ısıl ve mekanik işlem ne olursa olsun dislokasyon yoğunluğunu artırıcı ve dislokasyon hareketlerini kısıtlayıcı her olay, histerisiz hatasının iyileşmesine yani azalmasına neden olmaktadır. 6. Uygulanan ön şekil değişimi miktarı arttıkça histerisiz hatasında iyileşme görülmektedir. 7. Sürünme hatasının oluşumunda en etkin mekanizmanın atomsal yayınma olduğu, buna dislokasyon hareketlerinin de katkısının olduğu belirlenmiştir. Yayınma imkanının gelişmesi ise sürünme hatasında artışa sebep olmaktadır. 8. Malzeme sertliğine bağlı olarak sürünme hatası değişmekte olup sertlik arttıkça sürünme hatası küçülmektedir. 9. Aynı sertlikteki numuneler içinde en büyük sürünme hatasını beynitik yapıya sahip en küçüğünü ise kaba martenzit yapıya sahip numuneler vermiştir. 10. Histerisiz hatasına benzer şekilde martenzitik yapıya sahip numunelerden en düşük sertliğe sahip olanların çevrimsel zorlanma ile sürünme hatasında iyileşme diğerlerinde ise kötüleşme görülmüştür. 11. Sürünme hatası kalıcı ön şekil değişimine bağlı olarak değişmekte olup ön şekil değişimi miktarı arttıkça sürünme hatasında da azalma görülmektedir. 12. Sürünme ve histerisiz hataları uygulanan ön sürünme uygulamasından olumsuz yönde etkilenmiştir. XV111
Özet (Çeviri)
EFFECT OF MICROSTRUCTURAL CHARACTERISTICS OF SPRING MATERIAL ON THE PERFORMANCE OF FORCE TRANSDUCERS ABSTRACT Spring element of a force transducer is a part of which is deformed elastically under the influence of load. The characteristics and performance of spring element can be changed by the application of suitable heat, mechanical and thermomechanical treatments. This study covers the attempts of discovering the relationship between structural properties of spring material and the performance of spring element in force measurements. AISI 4340 steel was selected as test material for spring material and some heat and mechanical treatments were applied in order to produce necessary microstructural changes. The effects of microstructural properties of spring element on the performance characteristics of force transducers, such as repeatability, linearity, hysteresis, and creep errors were investigated. The column type force transducer was designed for the capacity of 100 kN, in tension mode only. The details of heat treatment, which were applied to AISI 4340 steel are given as follows: a. Austenitizing at 845°C for 30 minutes, oil quenching, tempering at 600°C for 1.5 hours, 35 HRC, b. Austenitizing at 845°C for 30 minutes, oil quenching, tempering at 440°C for 1.5 hours, 45 HRC, c. Austenitizing at 845°C for 30 minutes, oil quenching, tempering at 205°C for 1.5 hours, 55 HRC, d. Austenitizing at 1000°C for 4.5 hours, oil quenching, tempering at 440°C for 1.5 hours, 45 HRC, e. Austenitizing at 845°C for 30 minutes, austempered in salt bath at 320°C for 40 minutes, 45 HRC, Some specimens having 45 HRC hardness were processed mechanical and thermomechanically according to the following procedures: a. Cycling stressing in the range of 1 0-100 kN for 1 05 cycles, b. Pre-creep deformation at 380°C for 4 hours, with 95 Mpa, XIXc. Overstressing of spring element by a force which is three times greater than the capacity of force transducer, at room temperature, d. % 0.4 and % 4 plastic prestraining at room temperature. After the treatments given above, the specimens were prepared by mounting strain gages on their cylindrical surfaces properly and constructing the necessary wheatstone bridges. The testing of force transducers were performed on a dead weight machine which has an accuracy of 2 x 10"5 (0.002 %). The results of performance tests were tried to be discussed in detail. The concluding remarks of the study can be summarized as follows: 1. Repeatability and linearity are not influenced from the structural properties of spring material, 2. Hysteresis error increases with decreasing hardness, 3. Minimum hysteresis error was obtained in bainitic steel for 45 HRC hardness, 4. The application of cycling stressing decreases the hysteresis error in soft martensite but increases in hard martensitic structures, 5. Any treatment causing an increase in dislocation density results decrease in hysteresis error, 6. Increasing prestraining reduces the hysteresis error, 7. Atomic and vacancy diffusion is the most important mechanism in the formation of creep error. Promoting the capability of diffusion causes increase in creep error, 8. Creep error increases with the decreasing hardness and strength of spring element, 9. Worst result was obtained in bainitic spring element among 45 HRC specimens from creep error point of view, 10. The application of cyclic stressing improves creep properties in soft structures, 1 1. Prestraining improves creep properties of spring element. Higher deformation gives better results similar to hysteresis error, 12. The application of pre-creep deformation has an adverse effect on creep and hysteresis properties. xx
Benzer Tezler
- Seramik esaslı yay elemanına sahip elektriksel kuvvet dönüştürücüsü tasarımı, imalatı ve performansının değerlendirilmesi
Design, manufacture and performance evaluation of a strain gauge based force transducer with ceramic spring element
HAKAN ÖZGÜR ÖZBAY
Doktora
Türkçe
2002
Makine MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. KENAN URAL
- 150 kg kapasiteli 50 gr. hassasiyetli elektronik tartım sistemi
Başlık çevirisi yok
MURAT DURSUN
Yüksek Lisans
Türkçe
1996
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞEFİK SARIKAYALAR
- Elektrik güç faz dönüştürücülerinin karşılaştırmalı değerlendirilmesi
Comparative evaluation of electric power phase converters
SEÇİL GENÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOndokuz Mayıs ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜVEN ÖNBİLGİN
- Pr ve onun tellür bileşiklerinin GeTe'ün kinetik parametrelerine etkileri
The Effects of Pr and its telluride compounds on the kinetic parameters of the GeTe
HALİT TAŞKIN
Doktora
Türkçe
1999
Fizik ve Fizik MühendisliğiZonguldak Karaelmas ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF.DR. MİRHASAN EKBEROV
PROF.DR. TURGAY ATALAY
- Düzlemsel transformatör kullanarak ileri yönlü dönüştürücü tasarımı
Designing a forward converter using planar transformer
HARUN KURAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. METİN YAZGI