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: Havacılık, Yüzey altı boşluklar, Çekiçleme, Aviation, Subsurface spaces, Hammering
- 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: Belirtilmemiş.
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
- Fonksiyonel derecelendirilmiş yüzey katmanlarına ve kelebek yapıda çekirdek katmana sahip sandviç kabuğun termomekanik titreşim davranışının incelenmesi
Investıgatıon of the thermomechanıcal vıbratıon behavıor of a sandwıch shell wıth functıonally graded surface layers and a butterfly-structured core layer
ALİ OSMAN YILDIRIM
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Makine MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ADEM FATİH ÖZALP
- 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
- Titanyum köpük malzemelerin üretilmesi ve termal özellikleri ile korozyon davranışının incelenmesi
Production of titanium foam materials and investigation of their thermal properties and corrosion behavior
BETÜL DEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Metalurji MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ AYSUN AYDAY
- 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
- Design optimization and experimental validation of the additively manufactured passive vibration isolator of an inertial measurement unit in aerospace applications
Havacılık uygulamalarında bir ataletsel ölçüm biriminin eklemeli imalat ile üretilen pasif titreşim izolatörünün tasarım optimizasyonu ve deneysel doğrulaması
COŞKU VARDALLI
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. OSMAN TAHA ŞEN
DR. CEYHUN TOLA