Design and validation of treatment chamber for ultrasonic shotpeening machine
Ultrasonik bilyalı dövme makinesi için işlem haznesinin tasarımı ve validasyonu
- Tez No: 914392
- Danışmanlar: PROF. DR. SARA BAGHERIFARD, PROF. DR. MARİO GUAGLIANO, DR. : ERENCAN ORANLI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Belirtilmemiş.
- Anahtar Kelimeler: ultrasonic shot peening (USSP), surface material attrition treatment (SMAT), chamber design, ultrasonik bilyalı dövme, yüzey malzemesi aşınma işlemi, hazne tasarımı
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Politecnico di Milano
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 116
Özet
The ultrasonic shot peening (USSP) method, which is a cold working process, reduces the size of the grains on the surface into ultra-fine grain structure by severe plastic deformation. This process increases the fatigue life of the material by creating a layer of residual stresses on the surface. It also improves the surface microhardness, corrosion resistance and overall mechanical properties of the material. The main objective of this thesis is to design a chamber of USSP machine in which the samples are placed, and which provides an effective treatment to improve the surface mechanical properties of materials, while also protecting them from the external environment and preventing the shots from leaking out. Additionally, the objective is to design a chamber for cuboid or cylindrical samples to be used in mechanical tests such as the Almen, fatigue and roughness tests. Then, ideas concerning design, geometry, material, and manufacturing of equipment are researched and discussed in the literature for new chamber design. In line with these analyses, chambers are developed and discussed for both cuboid and cylindrical samples. The concept design, which is applied to USSP treatment while the cylindrical samples rotate at a certain constant rotation velocity, is produced from carbon fibre-reinforced polylactic acid (PLA-CF) material with a 3D printer. Few of the most important criterions here are that the material shall be subjected to homogeneous treatment while rotating, the rotation speed must be kept constant, and shots must not leak from the clearances. In the next phase, experiments are performed on the cylindrical samples. Samples are peened in this chamber for variable times on the USSP machine working with fixed process parameters of frequency, amplitude of sonotrode, diameter and material of shots and stand-off distance, granting the possibility of evaluating both the effect of time and the functionality of the chamber. Also, two different time variables are tested twice to fully conceptualize the effect of the treatment time on repeatability. After USSP treatment, it is observed that the chamber functioned successfully. Additionally, the surface roughness of these samples are measured and discussed both before and after USSP treatment. The results show that the average roughness values decrease after the shot peening process compared to the initial level of roughness, and the increase in the treatment time further reduces the surface roughness values. This study can serve as a guide for the future developments of the chamber, acting as one of the most critical components of the USSP machine.
Özet (Çeviri)
Soğuk şekillendirme prosesi olan ultrasonik bilyalı dövme yöntemi, yüzeydeki tanelerin boyutunu şiddetli plastik deformasyonla ultra ince taneli yapıya indirger. Bu işlem, yüzeyde bir artık gerilim tabakası oluşturarak malzemenin yorulma ömrünü arttırır. Aynı zamanda malzemenin yüzey mikrosertliğini, korozyon direncini ve genel mekanik özelliklerini de geliştirir. Bu tezin temel amacı, ultrasonik bilyalı dövme makinesinin numunelerin yerleştirildiği, malzemelerin yüzey mekanik özelliklerini iyileştirmek için etkili bir işlem sağlayan, aynı zamanda onları dış ortamdan koruyan ve bilyaların dışarıya sızmasını önleyen bir hazne tasarlamaktır. Ayrıca Almen, yorulma ve pürüzlülük testleri gibi mekanik testlerde kullanılmak üzere küboid veya silindirik numuneler için bir hazne tasarlamak da amaçlanmaktadır. Yeni hazne tasarımı için literatürde tasarım, geometri, malzeme ve ekipman imalatına ilişkin fikirler araştırılır ve tartışılır. Bu analizler doğrultusunda hem küboid hem de silindirik numuneler için hazneler geliştirilmiş ve tartışılmıştır. Silindirik numuneler belirli bir sabit dönme hızında dönerken ultrasonik bilyalı dövme işlemi uygulanan konsept tasarım, karbon fiber takviyeli polilaktik asit (PLA-CF) malzemeden 3 boyutlu yazıcıyla üretilir. Burada en önemli kriterlerden bazıları, numunenin dönerken homojen bir işleme tabi tutulması, dönme hızının sabit tutulması ve bilyaların boşluklardan sızmamasıdır. Bir sonraki aşamada silindirik numuneler üzerinde deneyler yapılır. Numuneler, sonotrodun frekansı ve genliği, bilyaların çapı ve malzemesi ve durma mesafesi gibi sabit işlem parametreleriyle çalışan ultrasonik bilyalı dövme makinesinde değişken süreler boyunca bu odada dövülerek hem zamanın etkisini hem de haznenin işlevselliği değerlendirme olanağı sağlar. Ayrıca tedavi süresinin tekrarlanabilirlik üzerindeki etkisini tam olarak kavramsallaştırmak için iki farklı zaman değişkeni iki kez test edilir. Ultrasonik bilyalı dövme işlemi sonrasında odanın başarılı bir şekilde çalıştığı gözlemlendi. Ek olarak, bu numunelerin yüzey pürüzlülüğü ultrasonik bilyalı dövme işleminden önce ve sonra ölçülür ve tartışılır. Sonuçlar, bilyalı dövme işleminden sonra ortalama pürüzlülük değerlerinin başlangıç pürüzlülüğüne göre azaldığını, işlem süresindeki artışın ise yüzey pürüzlülük değerlerini daha da azalttığını göstermektedir. Bu çalışma, USSP makinesinin en kritik bileşenlerinden biri olan haznenin gelecekteki gelişmeleri için bir rehber görevi görebilir.
Benzer Tezler
- Simulation based optimization of aeration in carousel reactors for securing new EU discharge regulations
Yeni AB deşarj yönetmeliklerinin güvence altına alınması için karusel reaktörlerde havalandırmanın simülasyon tabanlı optimizasyonu
IRMAK ÖZDEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAYRETTİN GÜÇLÜ İNSEL
- Bir hafif ticari araç manuel şanzımanının termal modeli ve testler ile doğrulaması
Thermal modelling and validation of a light commercial vehicle transmission
ÇAĞATAY EVSİZLER
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZGEN AKALIN
- Doğrudan ateşlemeli, kanatlı borulu ısı değiştiricinin modellenmesi
Modelling of a direct fired, finned tube heat exchanger
MUHAMMED OĞUZHAN ÖZÇELİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. İ. YALÇIN URALCAN
- Püskürtmeli kurutucuda disodyum oktaborat tetrahidrat üretimi ve modelleme çalışmaları
Experimental and modelling studies of disodium octaborate tetrahydrate production in a spray dryer
ERCAN ÖZDEMİR
Doktora
Türkçe
2009
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLHAYAT NASÜN SAYGILI
- Elektron ışın kaynağı ve otomotiv endüstrisindeki uygulamaları
Başlık çevirisi yok
ERCAN CİHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELAHATTİN ANIK