Manyetik indüksiyon ile ısıtma olgusunun sonlu eleman metoduyla incelenmesi
Investigation of magnetic induction heating using finite element method
- Tez No: 741245
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ DENİZ KAYA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Akdeniz Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 55
Özet
Dişli çarkların indüksiyon yüzey ısıtma teknolojisi, 1926-1939 yılları arasında ABD ve Rusya menşeili patent çalışmaları ile ortaya çıkmıştır. Manyetik indüksiyon ısıtma teknolojisi, endüstride kullanılan kritik elemanların ısıl işleminde -özellikle yüzey sertleştirme amacıyla- yaygınlıkla kullanılan bir uygulamadır. Yüzey sertleştirme için kullanılan mevcut yöntemlere göre en büyük üstünlüğü, çevre dostu olmasıdır. Aynı zamanda, tekrarlanabilir, otomasyona uygun, hızlı ve etkili bir yöntemdir. Günümüzde, sayısal metotlar referans olabilecek niteliği kazanarak daha önemli hale gelmiştir; artık sayısal metotlar sayesinde farklı fiziksel olguları benzetim sürecine dâhil ederek sistem için önemli olan parametreleri eniyileme imkânı elde edilmiştir. Deneysel metotlar pahalı ve zaman alıcıdır. Buna karşın, sayısal modelleme kullanarak bir dişli iş parçasının sonlu elemanlar yazılımı yardımıyla indüksiyon ile ısıtma benzetimi yapılarak sertlik profili görece daha ucuz ve daha kısa zamanda elde edilebilir. Bu sayede bilgisayar ortamında indüksiyon ile ısıtma süreci artarda eniyileme sürecinden geçirilip nihai model elde edilebilir. Deneysel olarak doğrulanmış bir sayısal modelden sonra bu model üzerinden eniyileme yapılır. Bu tez çalışmasında, ELTA yazılımı kullanılarak AISI 4340 çelik dişli iş parçasının indüksiyon ısıtma süreci incelenmiş ve literatürden bulunan bir çalışma ile iş parçası üzerindeki sertlik profili ve sıcaklık dağılımının karşılaştırılması yapılmıştır. İndüksiyon ile ısıtma sürecinde, bobin frekansının ve dişli iş parçası ile indüksiyon bobini arasındaki mesafenin değişiminin AISI 4340 çelik dişli iş parçasının sıcaklık dağılımındaki etkisi incelenmiştir. Çelik dişli iş parçasının üzerinde oluşan sıcaklıklarda martensit fazı oluşumuna sebep olan östenitlenme sıcaklığının (Ac3) dişlide hangi bölgelerde olduğu gözlenmiştir. Çelik dişli iş parçasının yorulma direnci ve aşınma direnci açısından martensit fazının dişlinin kök bölgesinde oluşabilmesi ve ne kadar derinlikte oluştuğu kritiktir. İndüksiyon ile ısıtma sürecinde kullanılan bobin frekansı ve iş parçası ile bobin arasındaki mesafenin, çalışmada kullanılan dişli iş parçasındaki sertleşebilme derinliğini etkilediği görülmüştür. Bu çalışmada 4340 çelik dişli iş parçasının indüksiyon ile ısıtma işleminin analizinde ELTA 7.0 © yazılımı kullanılmış ve sonuçlarının güvenirliği diğer çalışmalarla karşılaştırılarak gösterilmiştir.
Özet (Çeviri)
The technology of induction heating of gears emerged with the patent publications from the USA and the Soviet Union between the years 1926-1939. This technology is commonly used for surface hardening of critical pieces used in industry. This method of surface hardening has superiority over alternatives comes from its repeatability, eco-friendliness and being a practically rapid method. At the present time, numerical methods have gained as much importance as to become as a reference for the induction heating industry; now thanks to finite element methods, multiphysics simulation has been developed which enables us to optimize the parameters of the most important ones. Experimental methods are costly and time demanding. However, making use of finite element method software, induction heating simulations of a steel gear can be performed relatively cost effective and in a short time. In this way, the model can be optimized by sequential simulations and can be included into the manufacturing process. Experimentally validated and thus ensured models then be involved into the optimization process. In this study, using ELTA software, induction heating process of AISI 4340 steel gear workpiece is investigated and comparison of hardness profile and temperature profile is made with an academic publication found from literature. The effect of altering inductor frequency and gear workpiece-inductor coil distance on the temperature distribution of AISI 4340 steel gear workpiece during induction heating process is investigated. From the temperature distribution occurring on the steel gear workpiece, the regions of the gear at which the austenitizing temperature (Ac3) -responsible for martensite phase formation- has been observed. In terms of fatigue resistance and wear resistance of the steel gear workpiece, it is critical that the martensite phase can form at the root zone of the gear and how deep it is. The coil frequency used in the induction heating process and the distance between the workpiece and the coil were found to affect the hardening depth in the gear that is used in the study. In this study, ELTA 7.0 © software is used in the analysis of the induction heating process of the 4340-steel gear workpiece and the reliability of the results is shown in comparison with other studies in the literature.
Benzer Tezler
- Fabrication of multi-component superparamagnetic nanoparticles and magnetic heating performance for hyperthermia cancer therapy
Hipertermi kanser terapisi için çok bileşenli süperparamanyetik nanopartiküllerin üretimi ve manyetik ısınma performansı
AYŞESİMAY ÇETİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ KILIÇ
- İndüksiyon ısıtma ile mikro ve nano desenlerin polimer yüzeylere baskılanması
Imprinting micro and nano patterns on polymer surfaces with induction heating
HAVVA DEMİRCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Kimya MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZGÜN YÜCEL
- Endüktif kablosuz güç aktarım sisteminin kullanıldığı iletken asfalt yolların kendi kendini iyileştirme yeteneğinin incelenmesi
Investigation of the self-healing ability of conductive asphalt roads with inductive wireless power transfer system
EZGİ EREN
- İndüksiyon ısıtma prensibi ile çalışan hava sirkülasyonlu ortam ısıtıcısı
Working principle with induction heating warmer air through ambient
NURULLAH AKTAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
EnerjiCumhuriyet ÜniversitesiEnerji Bilimleri ve Teknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. YAVUZ TÜRKAY
- PLC kontrollü indüksiyonlu ısıtma sistemleri için YSA ile farklı çalışma frekanslarında sıcaklığa bağlı endüktans değerinin tahmini
Estimation of inductance depending to temperature at different operating frequencies with ann for PLC controlled induction heating system
MEHMET TOPRAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKaramanoğlu Mehmetbey ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OSMAN BİLGİN