Metal tozu presleme prosesinin sayısal ve deneysel incelenmesi
Numerical and experimental investigation of metal powder compaction process
- Tez No: 365254
- Danışmanlar: PROF. DR. HASAN SOFUOĞLU, YRD. DOÇ. DR. ÖMER NECATİ CORA
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Metal Tozu Presleme, von Mises, Modifiye Cam-Clay, MohrCoulomb, Shima-Oyane, Wanheim/Bay, Levanov, Sürtünme Katsayısı, Çoklu Parçacık Sonlu Elemanlar Yöntemi, Atomize tozlar, Benzetim analizi, Doğrusal olmayan analiz, Kuru sürtünme, Metal tozları, Plastik deformasyon, Toz metalurjisi, Yüksek mertebeli sonlu elemanlar, İç sürtünme, İç sürtünme katsayısı, Metal Powder Compression, von Mises, Modified Cam-Clay, Mohr-Coulomb, Shima-Oyane, Wanheim/Bay, Levanov, Friction Coefficient, Multi Particle Finite Element Method, Atomised powders, Simulation analysis, Nonlinear analysis, Dry friction, Metal powders, Plastic deformation, Powder metallurgy, Higher order finite elements, Internal friction, Internal friction coefficient
- Yıl: 2014
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Karadeniz Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, birçok alanda uygulaması yaygınlaşan metal tozu presleme prosesi sayısal ve deneysel olarak incelenmiştir. Mikro yapıdaki deformasyon, gerilme ve sürtünme davranışının gerçekçi olarak belirlenebilmesi için, rijit kalıp içerisine rastgele yerleştirilen 200 μm çapındaki 74 adet küresel bakır tozları Çoklu Parçacık Sonlu Elemanlar Yöntemiyle (Multi Particle Finite Element Metod-MPFEM) modellenmiştir. 60076 adet üç boyutlu tetrahedral eleman ile ağ örgüsü oluşturulan tozlar, von Mises, Modifiye Cam-Clay, Mohr-Coulomb ve Shima-Oyane malzeme modelleri kullanılarak oda sıcaklığında analiz edilmişlerdir. Bu aşamada, von Mises malzeme modeli kullanılarak gerçekleştirilen MPFEM analizindeki gerilme dağılımlarının diğer malzeme modellerine göre daha gerçekçi sonuçlar verdiği tespit edilmiştir. Sürtünme davranışının belirlenmesi amacıyla μ=0, μ=0,1, μ=0,25 ve μ=0,4 gibi farklı sabit Coulomb sürtünme katsayılarıyla ve prosese ait sürtünme katsayısının elde edilmesi için ayrıca yazılan kullanıcı alt programlarıyla oluşturulan Wanheim/Bay ve Levanov sürtünme modelleriyle analizler yapılmıştır. Sıcaklığın, gerilme ve sürtünme davranışına etkisinin incelenmesi amacıyla, çalışmalar bu üç sürtünme modeli ile 270°C'de sürdürülmüştür. Analizlerde, μ=0,25 değerinin malzeme deformasyonu açısından kritik bir değer olduğu ve Wanheim/Bay modeliyle 20°C'de ortalama 0,05 sürtünme katsayısı elde edilirken 270°C'deki değer ise 0,04 olarak tespit edilmiştir. Tezin son bölümünde ise, geometrik süreksizliği daha az olan ve 130 adet elastik-plastik toz içeren yeni bir model oluşturularak yine aynı üç sürtünme modeliyle 270°C'de analizler gerçekleştirilmiştir. Rijit zımbaya etkiyen kuvvet değerinden yola çıkılarak belirlenen basma değerleri ile yapılan deneylerden alınan numuneler, SEM ile incelenerek deforme olmuş tanelerin görüntüleri sayısal verilerle karşılaştırılmıştır.
Özet (Çeviri)
Metal powder compaction process which has spreading applications in several areas was investigated in this study. In aim to determine deformations, stresses and frictional behavior realistically in micro structure, 74 spherical particles in 200 μm diameter randomly filled in a die cavity were modelled by Multi Particle Finite Element Method (MPFEM). The particles that meshed by 60076 3-D tetrahedral elements were analyzed in room temperature by using von Mises, Modifiye Cam-Clay, Mohr-Coulomb and Shima-Oyane material models. In terms of stress distributions obtained from all MPFEM analyses of this study, it was concluded that von-Mises material model is more appropriate for MPFEM analyses. Coulomb constant friction coefficient of μ=0, μ=0.1, μ=0.25 and μ=0.4 were utilized to determine friction behavior of compaction process. Wanheim/Bay and Levanov friction models were implemented into FEA through user subroutines in order to obtain friction coefficients of compaction process. In aim to investigate temperature effect on stress and friction behavior, the studies were pursued by Coulomb, Wanheim/Bay and Levanov friction models at 270°C. μ=0.25 was detected a critical value for powder deformations on these analyses. Average friction coefficient of 0.05 was attained at 20°C while 0.04 was obtained at 270°C with Wanheim/Bay model. At the final stage of this study, experiments were also performed for comparison purpose. A new finite element model having 130 elastic-plastic bodies with less discontinuity on the die geometry was constituted for experimental studies and analyzed by utilizing three friction models at 270°C. Experiments were performed by the compacting pressure determined from the force acting to rigid punch on numerical analyses. Specimens that were obtained from experiments were investigated by SEM and the captured views of deformed particles were compared with the numerical results.
Benzer Tezler
- Püskürtmeli kurutma ve termal bozunma prosesleri ile ZnO esaslı partiküllerin ve kompozit yapıların sentezlenmesi ve karakterizasyonu
Characterization and synthesis of ZnO based particles and composite structures via spray drying and thermal decomposition processes
ŞEYMA DUMAN
Doktora
İngilizce
2016
Seramik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BURAK ÖZKAL
- Investigation of the microstructural and mechanical properties of Al/TiB2 composites produced by cold spray additive manufacturing
Soğuk sprey eklemeli imalat yöntemi ile üretilen Al/TiB2 kompozitlerinin mikroyapı ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
NERGİZ İLHAMİ MERT
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT BAYDOĞAN
- The effect of Ti and Cr addition on microstructure and mechanical properties of 316L powder metallurgy stainless steel used in biomedical application
Tı ve Cr ilavesinin, biyomedikal uygulamada kullanılan 316L toz metalurji paslanmaz çeliğin mikroyapı ve mekanik özellikleri üzerindeki etkisi
HABAB SEDEG TAIBALASMA MOHAMMED
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
BiyomühendislikKarabük ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET AKİF ERDEN
DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET SERDAR GÜLDİBİ
- Soğuk izostatik presleme ile üretilen Al-SiCp metal matrisli kompozitlerde faktör etkileşimlerinin mekanik özelliklere etkisi ve karakterizasyon çalışmaları
Effects of factor interactions on mechanic properties of Al-SiCp metal matrix composites manufactured by cold isostatic pressing and characterization studies
İDİL ARİTMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Makine MühendisliğiEge ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RASİM İPEK