The effect of pressure intensity and duration on the residual stresses induced by backward-forward extrusion of polygonal rods and tubes
Basınç yoğunluğu ve süresinin poligonal çubuklar ve tüplerin geri-ileri ekstrüzyonuyla şekillendirmesinde artık gerilimler üzerindeki etkisi
- Tez No: 663599
- Danışmanlar: PROF. DR. ÇETİN KARATAŞ, DR. ÖĞR. ÜYESİ FARUK MERT
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Uçak Mühendisliği, Mechanical Engineering, Aircraft Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Türk Hava Kurumu Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine ve Uçak Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 196
Özet
Soğuk şekillendirmede, geri ve ileri birleşik ekstrüzyon işlemi kullanılarak metal imalat ve işlemede faydalı bir işlem bulunmuştur. Bu işlemde, zımba ve kalıp hareketine göre bir kütük ileri ve geri yönde ekstrüde edilir. Bu, çeşitli karmaşık çubuk ve boru bileşenleri üretme, ürün kalitesini iyileştirme ve ekonomik üretimi artırma yeteneği sunar. Araştırmacılar, motoru şanzıman sistemine bağlamak için kullanılan aletlerin çoğunun içi bir tüple poligonal çubuk türünde olması gerektiği için bu tip ekstrüzyon üzerinde çalışmaktadırlar. Literatür taramasına göre, işlemi etkileyen birçok parametre bulunmakla beraber, karmaşık kalıp tasarımı ve işlem koşul kontrolü nedeniyle birleşik ekstrüzyon ve işlem parametrelerinin etkileri ile ilgili daha önce yapılan çok fazla araştırma bulunmamaktadır. Sürtünme, yağlayıcı kullanımı, kalıp geometrisi, işlemin sıcaklığı, ekstrüzyon oranı, gerilme oluşumu, ürün şekli, kuvvetler ve basınçlar, işlem sırasında ortaya çıkan kusurlar ve yazılım uygulamasının kullanılması bu işlemde büyük etkiye sahip olan en önemli noktalardır. Bu çalışmada basıncın, zımba ve metal akış hızının artık gerilmeler, kuvvetler, sıcaklıklar ve mikro-yapı üzerindeki etkisi incelenmiştir. Bir metal şekillendirme işlemi sırasında kesme ve sürtünme kayıplarının üstesinden gelmek için ve deformasyon için gereken toplam güç, poligonal çubuklar ve tüp bileşenleri üretmek için geri-ileri birleşik ekstrüzyon için tartışılacaktır. Ürünün artık gerilmesi üzerindeki ısıl gerilme oranı ve sürtünme kuvvetlerinin ters yönünün etkisi olarak metal şekillendirmede indüklenen parametrelerin karmaşıklığı nedeniyle ürünler üzerinde oluşan artık gerilmeler üzerindeki hız ve basıncın etkisini tahmin etmek için QForm yazılımı kullanılarak sayısal bir çözüm elde edilmiştir. Kare zımbalar kullanılarak kare boşluklar üretmek için ileri yönde, altıgen zımbalar ile altıgen boşluklar üretmek için geri yönde olmak üzere birleşik ekstrüzyonla gerekli olan şekli üretmek için kalıp imalatı ile deneysel bir çalışma yürütülmüştür. Bu işlemde kullanılan malzeme, iyi şekillendirilebilirlik, orta ila yüksek mukavemet, iyi sertlik ve yüzey kaplama, atmosferik koşullara mükemmel korozyon direnci, iyi işlenebilirlik ve yaygın olarak bulunma özellikleri nedeniyle alüminyum alaşımı 6061'dir. Girdi parametreleri, (P1 = 1, 4, P2 = 1, 6, P3 = 1, 8) kN/mm2 olmak üzere üç basınç değeri veren zımba alanının%10 oranında azaltılması ile basıncın arttırılmasına ilişkin üç durum ve durumların her birindeki hızın iki katına çıkarılmasıyla elde edilen üç zımba hızına bağlıdır (V1 = 0.25, V2 = 0.5, V3 = 1) mm/s. Artık gerilimi ölçmek için bir X-Işını Kırınım sistemi olan XRD 3003 kullanılmıştır. Maksimum orana arttırılan hız (V3 = 1mm/s) işlenecek parça sıcaklıklarını, gereksinim duyulan kuvveti ve artık gerilmeleri arttırmaktadır ancak diğer yandan, hızı arttırmak akışın laminer ve homojenliğini arttırmakta ve numune kaplaması ile boyutların ve şeklin doğruluğunu iyileştirmektedir, bu nedenle V2 = 0.5 mm/s hızı en iyi seçimdir. Maksimum basınç P3 = 1.8 kN/mm2, ürünün şekli, homojen deformasyon ve muntazam yüzey üzerinde en iyi sonuçlara vermekte ve işlemi gerçekleştirmek ve kütüğü deforme etmek için gereken yükte azalma ile numune üzerinde oluşan artık gerilmeleri azaltmaktadır. Deneysel ve simülasyon çalışmaları arasındaki sonuç karşılaştırması, iyi bir uyum göstermektedir.
Özet (Çeviri)
In cold forming, a useful process has been found in manufacturing and metal working by using a backward-forward combined extrusion process. In this process, a billet is extruded in forward and backward directions according to punch and die movements. This offers the ability to produce a variety of complex rod and tube components, improved product quality and an increase in economical production. Researchers work with this type of extrusion because most of the tools that are used in connecting an engine with a transmission system must be polygonal rods with hollow tubes. According to the literature review, there have no been many previous studies dealing with combined extrusion and the effects of process parameters because of the complicated die design and process condition control while there are many parameters influencing the process. Friction, use of lubricants, die geometry, temperature of the process, extrusion ratio, stress generation, product shape, forces and pressures, defects during the process and the use of software application are the most important points that have great effects on this process. In this study, the influence of the pressure and punch velocity of the metal flow on the residual stresses, forces, temperatures and microstructure are investigated. The total power required for the deformation during a metal forming process to overcome shear and friction losses will be discussed for backward-forward combined extrusion to produce polygonal rods and tube components. A numerical solution was achieved using the QForm software to predict the influence of the velocity and pressure on the residual stresses generated on the products due the complexity of the parameters induced in the metal forming as the effect of opposite directions of the frictional forces and thermal stress rates on the residual stress of the product. Experimental work was conducted with die manufacturing to produce the required shape by combined extrusion and the backward direction producing the hollow hexagonal side with hexagonal punches and the forward direction to produce hollow square sides using square punches. The material used in this process was aluminum alloy AA 6061 because of its properties of good formability, medium to high strength, good toughness and surface finish, excellent corrosion resistance to atmospheric conditions, good workability and its wide availability. The input parameters depended on three cases of increasing the pressure with a rate of reduction in the punch area of 10%, which gave three pressures of P1 = 1.4, P2 = 1.6 and P3 = 1.8 kN/mm2 and three punch velocities of V1 = 0.25, V2 = 0.5 and V3 = 1 mm/s by duplicating the velocity in each case. An XRD 3003 X-ray diffraction system was used to measure the residual stress. The increasing velocity to a maximum of V3 = 1 mm/s leads to an increase in the residual stresses, forces and work piece temperatures. On the other hand, increasing the velocity increased the laminar and homogenous flow and improved the sample finishing and accuracy of the dimensions and shape, so the velocity of V2 = 0.5 mm/s was the best choice. A maximum pressure of P3 = 1.8 kN/mm2 led to the best results on the shape of the product as well as to a homogenous deformation and uniform surface and reduction in the residual stresses generated on the sample with a reduction on the load required to achieve the process and deform the billet. A comparison of the results between experiments and simulations were in good agreement.
Benzer Tezler
- Epidural bupivakainin, propofol, alfentanil ve vekuronyum dozlarına ve nöromusküler blok üzerine etkisi
The effects of epidural bupivacaine an neuromuscular blockade and mahtenence dases of propofol, alfentanyl and vecuronium
BÜLENT KARLILAR
- Farklı yanma odası geometrilerinin doğal gaz ve benzin yakıtı ile incelenmesi
Investigation of different combustion chamber geometries with natural gas and gasoline fuel
HÜSEYİN EMRE DOĞAN
Doktora
Türkçe
2019
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ OSMAN AKIN KUTLAR
- Kapalı otoparklarda taşıt yangınının sayısal benzetimine yönelik k-epsilon, LES ve DES çalkantı modellerinin karşılaştırılması
Comparison of k-epsilon, LES and DES turbulence models towards numerical simulation of automobile fires in enclosed car parks
BARIŞ ELBÜKEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Kazalarİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İLYAS BEDİİ ÖZDEMİR
- Akrilik filament ipliğin tekstüre edilmesi
Texturing of acrylic filament yarn
ARAS MUTLU
Doktora
Türkçe
2021
Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ DEMİR
- Ergimiş tuz elektrolizi ile metal oksit/sülfürden başlanarak metal ve metal borür sentezi
Synthesis of metal and metal boride starting from metal oxide / sulfide by molten salt electrolysis
MEHMET BARIŞ DARYAL
Doktora
Türkçe
2020
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜLDEM KARTAL ŞİRELİ