Improving process and cooling/lubrication conditions through modeling and experimental investigation of deformation, thermal, and tribology mechanisms in hybrid manufacturing processes
Hibrit üretim süreçlerinde deformasyon, termal ve triboloji mekanizmaların modelleme ve deneysel araştırma yoluyla iyileştirilmesi ve soğutma/yağlama koşullarının geliştirilmesi
- Tez No: 829935
- Danışmanlar: PROF. DR. ERHAN BUDAK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Üretim Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 105
Özet
Geleneksel kesme sıvıları çevresel ve sağlık sorunlarına neden olabileceği bilinmektedir ve kuru işleme, zor kesilebilen malzemeler için verimli değildir. Bu nedenle, titanyum ve nikel alaşımları dahil olmak üzere böyle malzemeler için yeşil kesme çözümlerini belirlemek önemlidir. Sebze yağı kullanarak minimum miktar yağlama, kriyogenik ve hibrit yöntemler gibi alternatif yeşil çözümler araştırılabilir ve geliştirilebilir. Bu yöntemlerin performansı, takım aşınması, sıcaklık, kesme kuvvetleri ve yüzey bütünlüğü ölçülerek değerlendirilmiştir. Bu çalışmanın temel amacı, zor kesilebilen malzemeler üzerinde bu alternatif yöntemlerin uygulanabilirliğini ve performansını göstermektir. Ardından, en iyi performans gösteren çözümlerin hibrit eklemeli/çıkarmalı süreçleri geliştirmek için uygulanması amaçlanmaktadır. Eklemeli ve işleme süreçlerinin kombinasyonu sürdürülebilir ve daha temiz üretime yol açabilse de, hibrit eklemeli/çıkarmalı imalatta malzeme deformasyonu ve sürtünme davranışı konusunda literatür eksikliği vardır, bu da süreci etkin bir şekilde modellemeyi ve optimize etmeyi engeller. Bu boşluğu doldurmak için, çalışma kesme stresi, kesme açısı ve sürtünme gibi parametreleri kullanarak malzeme deformasyon davranışını araştırmaktadır. Kurumlu ve farklı soğutma/yağlama koşullarında kurutma ve yağlama parametreleri dikkate alınarak, hibrit imalat modellemesi için yaygın olarak kullanılan Johnson-Cook modelini değiştirmek için çift bölgeli termomekanik bir model yaklaşımı önerilmektedir. Bu yaklaşım, malzeme modeli ve sürtünme tanımlaması için gereken deneysel çabayı önemli ölçüde azaltır, çünkü sadece birkaç dik kesme testi gereklidir. Ayrıca, JC parametreleri, seçici lazer eritme (SLM), yönlendirilmiş enerji birikimi (DED) ve dövme malzemeler için çeşitli soğutma/yağlama koşullarında hibrit imalat modellemesi gereksinimlerine uyacak şekilde ayarlanmıştır.
Özet (Çeviri)
Traditional cutting fluids are known to pose environmental and health concerns, and dry machining is not efficient for difficult-to-cut materials. Therefore, it is important to identify green cutting solutions for such materials, including titanium and nickel alloys. Alternative green solutions, such as vegetable oil using minimum quantity lubrication, cryogenics, and hybrid methods, can be explored and developed. The performance of these methods was evaluated by measuring tool wear, temperature, cutting forces and surface integrity. The primary objective of this study is to demonstrate the feasibility and determine the performance of these alternative methods on hard-to-cut materials. Subsequently, the aim is to apply the best-performing solutions to enhance the hybrid additive/subtractive processes. While the combination of additive and machining processes can lead to sustainable and cleaner production, there is a lack of literature on material deformation and friction behavior in hybrid additive/subtractive manufacturing, which hinders the ability to effectively model and optimize the process. To address this gap, the study investigates the material deformation behavior using parameters such as shear stress, shear angle, and friction. A dual-zone thermomechanical model approach is proposed to modify the commonly used Johnson-Cook model for hybrid manufacturing under both dry and different cooling/lubrication conditions. This approach significantly reduces the experimental effort required for material model and friction identification, as only a few orthogonal cutting tests are needed. In addition, the JC parameters are adjusted for selective laser melting (SLM), directed energy deposition (DED), and wrought materials in various cooling/lubrication conditions to cater to the requirements of hybrid manufacturing modeling.
Benzer Tezler
- Kompakt grafitli dökme demirin delik delme işleminin incelenmesi ve sıcaklık modelinin oluşturulması
Investigation and thermal modelling of compacted graphite iron drilling
ALİ TANER KUZU
Doktora
Türkçe
2016
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA BAKKAL
- Surface modification of stellite hardfacings by post surface melting processes
Stellite sert dolgu kaplamalar sonrası uygulanan yüzey ergitme prosesleri ile yüzey modifikasyonu
ALI ABDUL MUNIM ALI ALHATTAB
Doktora
İngilizce
2021
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ CEVAT FAHİR ARISOY
- Enjeksiyon döküm kalıplarına uygulanan farklı kaplamaların kalıp ömrüne etkisi
Effect of different coatings applied to injection casting molds on mold life
AHMET TURAN KARAOĞLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT BAYDOĞAN
- Gemi dizel motorlarından kaynaklanan emisyonların kontrolü ve SCR teknolojisi
Marine diesel engines egzost emissions control and SCR technology
MURAT OKŞAR
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET BAYÜLKEN
- Termal bariyer kaplamanın turbodoldurmalı bir dizel motorunun egzoz emisyonlarına etkisi
Effect of thermal barrier caating on a turbocharget diesel engine exhaust emissions
EKREM BÜYÜKKAYA
Doktora
Türkçe
1997
Makine MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. İSMAİL EKMEKÇİ