Evaluation of effect of fillet rolling process on the fatigue performance of a diesel engine crankshaft
Dizel motor krank millerine uygulanan ezme işleminin yorulma performansına etkisinin incelenmesi
- Tez No: 313621
- Danışmanlar: PROF. DR. RIZA GÜRBÜZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2012
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 211
Özet
Bu çalışmada dizel motor krank millerine uygulanan ezme işleminin yorulma performansına etkisi incelenmiştir. Bu çalışmada sfero dökme demir EN-GJS 800-2 ve mikro alaşımlı çelik 38MnVS6 olmak üzere iki farklı krank mili malzemesi çalışılmıştır. Krank millerinden alınan örneklerle rezonans eğme yorulma testleri yapılmıştır. Test planları basamaklı test metoduna göre oluşturulmuştur. Elde edilen test verileri yorulma mukavemetini hesaplamak ve Gerilim ? Döngü sayısı grafikleri çizmek amacıyla Maksimum Olabilirlik Tahmini (MLE) yöntemine dayanan Random Yorulma Limiti ve Modified Basquin modelleri ile istatistik olarak değerlendirilmiştir. Yorulma limiti hesapları Dixon-Mood ve MLE yöntemi ile Normal ve Weibull dağılımlarına göre tekrarlanmıştır. Ezme işlemi mekanizmasına ve etkisine ışık tutması amacı ile, işlem bilgisayar ortamında simüle edilerek ezme uygulanan bölgede işlem sonrası oluşan kalıntı gerilim dağılımı hesaplanmıştır. Krank mili yorulma performansları her iki malzeme için ezme işlemi öncesi ve sonrasında yapılan yorulma testleri ile elde edilmiştir. Ayrıca farklı ezme kuvveti kullanılan çelik krank milleri ile yapılan testlerle ezme kuvvetinin etkisi değerlendirilmiştir. Yapılan testlerde, eğme yorulma koşulları altında, hem ezme işlemi öncesinde hem de sonrasında sfero dökme demir krank millinin mikro alaşımlı çelik krank miline göre daha iyi yorulma performansı gösterdiği bilgisine ulaşılmıştır. Öte yandan, ezme işleminin çelik krank milinde yorulma performansını iyileştirme anlamında daha etkili olduğu görülmüştür. Buna ek olarak, krank mili yorulma mukavemetinin artan ezme kuvveti ile birlikte yüzey kalitesinin bozulmaya başladığı kuvvete kadar arttığı gözlemlenmiştir. Kalıntı gerilim analizleri, aynı koşullarda ezme işlemi uygulanmış çelik krank millerinde daha yüksek değerlerde kalıntı gerilim değerleri elde edilebileceğini, öte yandan, dökme demir krank millerinde kalıntı gerilimlerin etkili derinliğinin daha yüksek olduğunu göstermiştir. Farklı ezme kuvvetleri kullanılarak işlem uygulanan çelik krank millerinde yapılan kalıntı gerilim analizleri, maksimum kalıntı gerilim değerinin artan yükle birlikte önemli ölçüde artmadığını, fakat artan ezme kuvvetinin ana etkisinin etkili kalıntı gerilim derinliğini arttırması olduğunu göstermiştir. Test verilerinin istatistik analizlerinde kullanılan MLE metodunun yorulma ömrü eğrilerinin elde edilmesinde ve yorulma mukavemeti dağılım analizlerinde etkili bir yöntem olduğu sonucuna varılmıştır. RFL modelinin Modified Basquin modeline göre yorulma ömrü eğrilerinin elde dilmesi ve yorulma limiti hesaplanmasında daha etkili olduğu görülmüştür. Dixon-Mood yönteminin ise yorulma limitini yüksek değerlerde tahmin ettiği sonucuna varılmıştır.
Özet (Çeviri)
In this study, effect of fillet rolling process on fatigue performance of a diesel engine crankshaft was investigated. Crankshafts from two different materials, were studied; ductile cast iron EN-GJS 800-2 and micro-alloyed steel 38MnVS6. Resonance bending fatigue tests were conducted with crankshaft samples. Test plan according to staircase test methodology was used. Statistical analyses were carried out with the test data by Maximum Likelihood Estimation method in order to calculate the fatigue limits and construct the S-N curves based on Random Fatigue Limit (RFL) and Modified Basquin models. Fatigue limit calculations were also conducted by Dixon-Mood method and by Maximum Likelihood Estimation methodology for Normal and Weibull distributions. Fillet rolling process was simulated by computer based analysis in order to calculate the compressive residual stress profile at the fillet region to shed more light on the mechanisms and effect of fillet rolling. Fatigue performances of crankshafts from two types of materials were evaluated both at unrolled and fillet rolled states. Effect of fillet rolling load on fatigue performance was also evaluated with steel crankshafts. It was found that ductile cast iron showed better performance under bending fatigue tests than the steel crankshaft both at the fillet rolled and unrolled conditions. On the other hand, fillet rolling process was found to be more effective on steel crankshaft than ductile cast iron crankshaft in terms of fatigue performance improvement. It was also seen that fatigue limit increases with the fillet rolling load up to a limit where surface quality is deteriorated. Residual stress analysis showed that a higher magnitude of residual stress can develop on steel crankshaft fillet region whereas the effective depth of the residual stress is higher on ductile cast iron crankshaft with the same rolling condition. Residual stress analysis of steel crankshafts rolled at different rolling conditions show that, peak residual stress increase with the increasing rolling load is not significantly high and main effect of increased rolling load is the increased effective depth of residual stresses. The MLE methodology used in statistical analysis of the test data was found to be effective for life regression and fatigue strength distributions analysis. RFL model has provided better life regression analysis and fatigue limit calculations than Modified Basquin model. Dixon-Mood method was found to be overestimating the fatigue limit.
Benzer Tezler
- Meyve suyu dolgulu jelly şekerleme geliştirilmesi
Improving of fruit juice filled jelly candy
BEGÜM KILIÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Gıda MühendisliğiGaziantep ÜniversitesiÜrün Geliştirme ve Tasarım Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FAHRETTİN GÖĞÜŞ
DOÇ. DR. DERYA KOÇAK YANIK
- Hidrolik tahrikli preste kapalı kalıpta sıcak dövme prosesinin sonlu elemanlar yöntemi ile modellenmesi testi ve analizi
Finite element modeling test and analysis of closed die hot forging process in hydraulic driven press
UTKU BİÇER
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEVAT ERDEM İMRAK
- Atık floresan camlarının asfalt betonu kaplamalarında filler olarak kullanımı
Utilization waste fluorescent glass a mineral filler in flexible pavement
SERKAN SELÇUK
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDULLAH HİLMİ LAV
- Viskoz/potansiyel hız birleştirme yöntemi ile pod/strut birleşim bölgesindeki yuvarlatma geometrisinin incelenmesi
Evaluation of fillet geometry in pod/strut junction using viscous/inviscid velocity coupling
EREN ÖZSU
Doktora
Türkçe
2010
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ CAN TAKİNACI
- Dişli çarklarda yük taşıma kabiliyetinin ve diş gibi gerilmelerinin incelenmesi
Investigation of root stresses and fatique strength of spur gears
MUZAFFER ERTEN