Geri Dön

Three dimensional temperature and residual stress predictions in machining

Metal işleme işlemlerinde üç boyutlu sıcaklık ve kalıntı gerilimi tahmini

  1. Tez No: 200357
  2. Yazar: DURUL ULUTAN
  3. Danışmanlar: Y.DOÇ.DR. ERDEM ALACA, Y.DOÇ.DR. MURAT SÖZER, Y.DOÇ.DR. İSMAİL LAZOĞLU
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2007
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Koç Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 210

Özet

Bu tez çalısmasının ilk bölümü, metal isleme sırasında talas, kesme ucu ve parça üzerindeki sıcaklıkların tahminiyle ilgilidir. Bu islemlerin sonucu olarak parçanın dayanıklılıgında önemli rol oynayan kalıntı gerilimleri, ve kesme ucu dayanıklılıgını etkileyen hızlı ve fazla asınma olusur. Bu tahmin de bu nedenle bu islemlerin sonuçları açısından en önemli bulgulardan biridir. Bu tez çalısmasında önerilen sonlu farklar tabanlı model, bu tahminlerin yapılabilmesi için çok hızlı ve deneylerle paralel sonuçlar veren bir çözüm sunmaktadır. Bu modelin sonuçları, degisik kesme kosulları altında, Al 7075, AISI 1050 ve AISI H13 malzemelerinden yapılmıs parçaların islenmesi sırasında yapılmıs olan kızılötesi termal ölçümlerle karsılastırılmıs ve iyi sonuçlar elde edilmistir. Çalısmanın ikinci bölümü, metal isleme sonrasında parçadaki kalıntı geriliminin tahmin edilmesine adanmıstır. Kesme sırasında olusan kuvvetler, parçanın, kesme ucunun ve talasın ısınmasına sebep olan ısıl kaynaklar olustururlar. Bu kuvvetler kullanılarak ısıl kaynaklar bulunduktan sonra parçanın, kesme ucunun ve talasın üzerindeki termal dagılım da bulunur ve bu termal dagılım, termal gerilimlerin bulunmasında kullanılır. Mekanik kuvvetlerden kaynaklanan mekanik gerilimler, termal gerilimler ile toplanarak parçanın üzerinde olusan toplam gerilim bulunur, ve bu çalısmada gelistirilmis analitik bir elastoplastik model kullanılarak kesme ucu parçanın üzerinden geçerken gerilme-uzama egrisinde bulunulan noktaya göre malzemenin ne kadar kalıcı gerilmeye ugradıgı hesaplanır. En son, bir relaksasyon prosedürü kullanılarak kesme ucu geçip gittikten sonra parça üzerinde ne kadar gerilme kaldıgı hesaplanır, ki bud a kalıntı gerilimine esittir. Sonuçlar, Waspaloy malzeme üzerinde yapılmıs olan deneysel sonuçlarla karsılastırılmıs ve tutarlı sonuçlar elde edilmistir. Model, FEM çalısmalarına göre, hesaplama süresini de ciddi miktarda azaltmıstır.

Özet (Çeviri)

The purpose of the first part of this study is to determine the three dimensional temperature fields on the chip, tool and workpiece during machining, which is one of the most important characteristic of machining processes; since the fields can affect other properties such as residual stresses and tool wear, and thus tool life and fatigue life of finished parts. The finite difference based model proposed in this paper offers very rapid solutions that are reasonably accurate with experiments. Finite difference based simulation results are validated with infrared thermal measurements which are determined from the machining of Al 7075, AISI 1050 and AISI H13 materials under various cutting conditions. The second part of this study deals with the prediction of residual stresses in machining processes. To result in the residual stresses after machining, two-dimensional cutting temperatures are predicted on the chip, tool and workpiece, using the cutting forces as the cause for heat generation. An analytic elasto-plastic model is implemented on the superposition of thermal and mechanical stresses on the workpiece, and a relaxation procedure is applied, using kinematic and isotropic hardening together, resulting in the residual stresses on the workpiece. Results are verified with experimental data on residual stresses on Waspaloy, and accurate results are achieved, while the computational time to predict the residual stresses is immensely decreased, compared to FEM studies within literature.

Benzer Tezler

  1. Talaş kaldırma işleminin sonlu elemanlar yöntemi yardımıyla analizi

    Başlık çevirisi yok

    VAHİT KAYA

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1997

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. MUZAFFER ERTEN

  2. Tornalamada artık gerilmenin modellenmesi

    Residual stress modelling in turning

    RAGIP ORKUN SEÇER

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2016

    Makine MühendisliğiEskişehir Osmangazi Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NACİ ZAFER

  3. Kompakt grafitli dökme demirde frezeleme işlemi sonrası kalıntı gerilmelerin incelenmesi ve kesme parametreleri için süreç optimizasyonu

    Investigation of residual stresses induced by milling in compacted graphite iron and process optimization for cutting parameters

    MEHMET EMRE KARA

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MUSTAFA BAKKAL

  4. Mechanistic modeling of drilling forces and study of residual stresses in drilling of compacted graphite iron

    Kompakt grafitli dökme demirde delik delme işleminin mekanistik modellemesi ve kalinti gerilmelerin incelenmesi

    KAVEH RAHIMZADEH BERENJI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MUSTAFA BAKKAL

  5. Numerical investigation of natural convection in dmlm process

    Katmanlı imalatta doğal taşınımın sayısal incelenmesi

    BERK ÖZADA

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ SERTAÇ ÇADIRCI