Çentikli parçaların yorulma özelliklerinin plazma nitrürleme ile iyileştirilmesi
Improving the fatigue properties of notched parts by plasma nitriding
- Tez No: 708106
- Danışmanlar: DOÇ. DR. HALİM KOVACI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Plazma Nitrürleme, Yorulma Dayanımı, Çentik, Çentik Etkisi, Gerilme Yığılma Faktörü, Plasma Nitriding, Fatigue Strength, Notch, Notch Effect, Stress Concentration Factor
- Yıl: 2022
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Atatürk Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 96
Özet
Amaç: Tekrarlı yükler altında çalışan makine parçalarının yorulma ömrü yüzeylerinde bulunan çentikler, çatlaklar ve geometrik düzensizlikler sebebiyle önemli ölçüde azalmaktadır. Bu sebeple, makine parçalarında yorulma çatlağının başlaması ve ilerlemesi üzerine etkili olan çentik etkisinin iyileştirilmesi gerekmektedir. Bu çalışmada, çentikli parçaların yorulma dayanımının plazma nitrürleme işlemi ile iyileştirilmesi amaçlanmıştır. Yöntem: AISI 4140 çelik malzemeden sırasıyla Kt= 1.63, 1.41, 1.27 ve 1.19 teorik gerilme yığılma faktörü ile dört farklı yarıçap (r=1, 2, 4 ve 8mm) değişimi oluşturulmuş olup akabinde 2 ve 9 saatlik %25N2-%75H2 gaz karışımı kullanılarak 480℃ sıcaklıkta plazma nitrürleme işlemi uygulanmıştır. İşlemsiz ve plazma nitrürlenmiş numunelerin yapısal ve faz özellikleri XRD, SEM ve optik mikroskop ile detaylı olarak incelenmiştir. Yüzey sertliği ve difüzyon tabakasının kalınlığının değerleri mikrosertlik ölçümleri ile belirlenmiştir. İşlemsiz ve plazma nitrürlenmiş numunelerin yorulma dayanımları dönel eğilmeli yorulma test cihazı ile belirlenmiştir. Bulgular: Hem işlemsiz hem de plazma nitrürlenmiş çentikli parçaların yorulma dayanımları, artan Kt değeri ile azalmıştır. Plazma nitrürlenmiş tüm çentikli parçalar, işlemsiz olanlardan daha yüksek yorulma dayanımı göstermiştir ve yorulma dayanımındaki artışın seviyesi, artan Kt değeri ile azalmıştır. Plazma nitrürlenmiş çentikli parçaların yorulma özelliklerinin, yüzeyde oluşan bası artık gerilmeleri ve difüzyon tabaka kalınlığına bağlı olarak işlemsiz parçalara kıyasla iyileştirildiği tespit edilmiştir. Sonuç: Plazma nitrürlenmiş çentikli parçalarda, yorulma çatlak başlangıcının malzemenin iç kısımlarında gerçekleştiği ve bunun sonucunda da yorulma dayanımının işlemsiz numunelere kıyasla artış gösterdiği gözlemlenmiştir. Gerilme yığılma faktörü en düşük olan ve uzun sürelerle nitrürlenen numunelerin yorulma özelliklerinde %72'ye varan iyileşme sağlanmıştır.
Özet (Çeviri)
Purpose: The fatigue life of machine parts operating under cyclic loads is significantly reduced due to notches, cracks, and geometric irregularities on their surfaces. For this reason, it is necessary to improve the notch effect, which is effective on the initiation and propagation of fatigue cracks in machine parts. In this study, it is aimed to improve the fatigue strength of notched parts by plasma nitriding process. Method: Four different radii (r=1, 2, 4 and 8mm) variations were created from AISI 4140 steel material with theoretical stress concentration factors of Kt= 1.63, 1.41, 1.27, and 1.19 respectively and then, plasma nitriding processes were applied at 480℃ using a gas mixture of %25N2-%75H2 for 2 and 9 hours. The structural and phase properties of untreated and plasma nitrided samples were investigated by XRD, SEM and optical microscope. The surface hardness values and thickness of the diffusion layer were determined by microhardness measurements. The fatigue strength of the untreated and plasma-nitrided samples was determined by a rotating bending fatigue test machine. Findings: As the Kt values increased, the fatigue strength of untreated and plasma nitriding notched parts decreased. All plasma nitrided notched parts showed higher fatigue strength than untreated ones and the level of increase in fatigue strength decreased with the increasing Kt value. It was found that the fatigue properties of plasma nitrided notched parts improved in comparison to untreated parts, depending on the compressive residual stresses on the surface and the diffusion layer thickness. Results: It was observed that in plasma nitrided notched parts that fatigue crack initiation occurred in the inner parts of the materials and as a result, the fatigue strength increased in comparison to untreated samples. Up to 72% improvement was achieved in the fatigue properties of the samples with the lowest stress concentration factor and nitrided for long periods.
Benzer Tezler
- Static and cyclic laboratory testing of brisbane rocks
Brisbane kayaçlarının statik ve tekrarlı yüklerle laboratuvar testleri
NAZİFE ERARSLAN
Doktora
İngilizce
2011
Mühendislik BilimleriUniversity of Queenslandİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DAVID JOHN WILLIAMS
- PSD tekniği kullanılarak metalik yapılarda yorulma hasarının tahmini üzerine bir yöntem geliştirilmesi
A method development about fati̇gue damage estimation at metallic structures using PSD technique
İZZET ÖZCAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Makine MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET FIRAT
- Temperlenmiş martenzit gevrekliğinin AISI 4140 çeliğinin yorulma davranışı üzerindeki etkisi
The effect of tempered martensi̇te embrittlement on fatigue behaviour of AISI 4140 steel
GÖZDE KAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT BAYDOĞAN
- Strain energy based fatigue model for notched part subjected to multiaxial loading
Çok yönlü yüklemeye maruz kalan çentikli yüzeyler için gerilim enerjisi bazlı yorulma modeli
CUMALİ ÖZGÜR KARADENİZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Makine MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FAZIL ÖNDER SÖNMEZ