Havacılık malzemelerinde yüzey altı boşluklarının lazer şoklu çekiçleme performansına etkisinin araştırılması
Investigation of the effect of subsurface cavities on laser shock peening performance in aviation materials
- Tez No: 727778
- Danışmanlar: DOÇ. DR. HÜSEYİN KÜRŞAD SEZER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Endüstriyel Tasarım Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 117
Özet
Lazer şoklu çekiçleme (LSP), havacılık endüstrisinde metalik bileşenlerin yorulma performansını artıran yenilikçi bir yüzey iyileştirme tekniğidir. Bu proses ile malzemede bası yönlü kalıntı gerilmeleri oluşturularak, yorulma mukavemeti ve ömrü arttırılabilmektedir. LSP prosesi ile havacılık parçalarında istenen hafiflik ve yüksek yük döngülerinde servis ömrünün artırılması sayesinde daha emniyetli ve uzun ömürlü parçalar üretilerek maliyetlerin azaltılması sağlanabilir. LSP, her ne kadar standart parçalarda iyi karakterize edilmiş ve yaygın bir uygulama olsa da, farklı geometrilerdeki yüzey altı boşluklara sahip parçalarda, prosesi nasıl etkileyeceğine dair literatürde çok fazla çalışmaya rastlanmamıştır. Literatürdeki bu eksiklik tespit edilip, havacılık endüstrisinde yaygın kullanılan Ti-6Al-4V yüzey altı farklı geometrik boşluklu parçaların lazer şoklu çekiçleme proses performansı araştırılmıştır. Bu amaçla ticari bir sonlu elemanlar modelleme programı ve Fortran kodları derlenerek, farklı yüzey altı boşluk geometrilerinde LSP simülasyonu gerçekleştirilmiştir. Bu modelle farklı plazma basıncı, lazer ışını bindirme oranı, spot çapı, etkileşim süresi gibi parametreler altında LSP deney grupları belirlenerek, proses performans ve karakterizasyonu çalışılmıştır. Yüzey ve yüzey altındaki farklı tür ve yönlerdeki kalıntı gerilmeler farklı parametre kombinasyonlarında elde edilmiş ve sonuçlar kritik bir şekilde incelenip yorumlanmıştır. Genel olarak yüksek şok basıncı etkisiyle, enerjiyi malzeme üzerinde indükleyerek hugonoit elastik limit ötesi plazma basıncı oluşturabilecek enerji yoğunluğunun, yüzey altı boşluksuz malzemelere göre daha yüksek olması gerektiği tespit edilmiştir. Farklı yüzey altı geometrilerinde kalıntı gerilme profilinde prosesi etkileyebilecek önemli değişikler olduğu gözlemlenmiştir. Ayrıca bu çalışma, LSP prosesi kullanılarak kalıntı gerilmeleri artırmak suretiyle malzemeyi güçlendirmek ve aynı zamanda da yüzey üzerinde çatlak gelişimi ve ilerleyişini durdurabilmek için farklı geometriye sahip malzemeler için optimum parametrelerin deneysel yaklaşımla belirlenmesinden önce FEM analizi ile öngörebilme fırsatı sunduğundan, endüstri ve akademik camianın faydalanması anlamında önemlidir.
Özet (Çeviri)
Laser shock peening is an innovative surface improvement technique that improves the fatigue performance of metallic components in the aerospace industry. With this process, compression-directed residual stresses are created in the material and fatigue strength and fatique life can be increased. By using the LSP process, it is possible to reduce costs by producing safer and longer-lasting parts, thanks to the desired lightness of aviation parts and increasing the service life in high load cycles. Although LSP is well-characterized and widely used in standard parts, there are not many studies in the literature on how it will affect the process in parts with subsurface cavities in different geometries. After identifying this deficiency in the literature. The laser shock peening process performance of Ti-6Al-4V parts with different geometric subsurface cavities, which are widely used in the aerospace industry, has been investigated. For this purpose, a commercial finite element modeling program and Fortran codes were compiled and LSP simulation was performed in different subsurface cavity geometries. With this model, LSP experimental groups were determined under different parameters such as plasma pressure, laser beam overlap ratio, spot diameter, interaction time, and process performance and characterization were studied. Residual stresses of different types and directions at the surface and under the surface were obtained with different parameter combinations and the results were critically analyzed and interpreted. Generally, it has been determined that the energy density, which can create beyond hugonoid elastic limit plasma pressure by inducing energy on the material with the effect of high shock pressure, should be higher than that of subsurface void-free materials. It has been observed that there are significant changes in the residual stress profile in different subsurface geometries that may affect the process. In addition, this study is important in terms of benefiting the industry and academic community, as it provides the opportunity to predict the optimum parameters for materials with different geometries by using the experimental approach, before determining the optimum parameters for materials with different geometries, in order to strengthen the material by increasing the residual stresses by using the LSP process and at the same time to stop the crack development and propagation on the surface.
Benzer Tezler
- Niyobyum borür katkılı Al5Si hibrit tozların ve kompozitlerin mekanik alaşımlama ve basınçsız sinterleme yöntemleriyle geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Developing and characterization of niobium boride reinforced Al5Si hybride powders and composites with mechanical alloying and pressureless sintering methods
EZGİ BURCU ERDOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA LÜTFİ ÖVEÇOĞLU
- Ferromanyetik malzemelerde yüzey süreksizliklerinin AC elektromanyetik alan etkisi altında deneysel ve sonlu elemanlar yöntemi ile incelenmesi
Investigation of surface discontinuities in ferromagnetic materials by experimental and finite element methods under the effect of AC electromagnetic field
ESMA NUR SAVRANGÜLER
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine Mühendisliğiİzmir Demokrasi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA MURAT YAVUZ
DR. ÖĞR. ÜYESİ COŞKUN HARMANŞAH
- Eklemeli üretimle imal edilen havacılık sektöründe kullanılan titanyum alaşımlarının, farklı sıcaklıklardaki yorulma ve kırılma özelliklerinin belirlenmesi ve dinamik davranışlarının iyileştirilmesi
Determination of the fatigue and fracture properties and improvement of the dynamic behavior of additively manufactured titanium alloys used in the aviation industry at different temperatures
HİLMİ TEKDİR
Doktora
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiErzurum Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ FATİH YETİM
- Yüksek basınç türbini çarpışma manifoldu uçak motor parçası üzerinde atmosferik plasma spray yönteminin uygulanması ve metalografik incelemesinin yapılması
High pressure turbine collision manifold on aircraft engine part application of atmospheric plasma spray method and metallographic review
SAMET ERGÜL
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ALİ ARSLAN
- Impact and quasi-static bending behaviors of sandwich composite materials
Sandviç kompozit malzemelerin darbe ve yarı-statik eğilme davranışları
RİFAT SARIOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Makine MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAMAZAN KARAKUZU
DOÇ. DR. OKAN ÖZDEMİR
PROF. DR. KUTLAY SEVER