Tornalama işleminde kesici takımdaki titreşimi azaltmak için şekil hafızalı alaşım kullanımının incelenmesi
Investigation of the use of shape memory alloy to reduce vibration in the turning cutting tool
- Tez No: 986780
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ HAKAN ARSLAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Kırıkkale Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Tornalama işlemlerinde titreşim, iş parçasının yüzey kalitesini, kesici takım ömrünü ve dolayısıyla tüm işlemin maliyetini de etkilemektedir. Bu yüzden günümüzde bile bu titreşimleri azaltmak amacı ile çeşitli araştırmalar yapılmaktadır. Şekil Hafızalı Alaşımlar (ŞHA) yüksek titreşim sönümleme kapasitesine sahip olduğu için çeşitli sektörlerde (uygulama alanlarında) kullanılmaktadır. ŞHA 'nın titreşim sönümleme özelliğinden yola çıkılarak, bu çalışmada iç torna katerin malzemesi olarak TiNi3 ŞHA alaşımının kullanılmasının kater titreşimleri üzerine etkisi incelenmiştir. Torna katerin hem dış hem de iç tornalama işlemlerindeki titreşimi analitik ve sayısal olarak incelenmiştir. Bu amaçla analitik, sayısal ve deneysel çalışmalar yapılmıştır. Analitik çalışmada, katerin doğal frekanslarını ve titreşimlerini elde etmek için Laplace Dönüşüm yöntemi kullanılmıştır. Sayısal çalışmalar ise ANSYS R.12 sonlu elaman programı ile gerçekleştirilmiş ve katerin serbest titreşimlerini bulmak için Modal Analiz, zorlanmış titreşimleri için ise Transient Analiz yöntemi kullanılmıştır. Analitik ve sayısal sonuçların karşılaştırılması ile serbest ve zorlanmış titreşimlerin birbiri ile uyumlu oldukları görülmüştür. Ayrıca kater malzemesi olarak TiNi3 alaşımı seçiminin, zorlanmış titreşim ivme genliklerini analitik çalışmada % 43.1, sayısal çalışmada ise % 40.2 oranında azalttığı tespit edilmiştir. İç torna katerinin titreşim azaltma performansını artırmak amacı ile TiNi3 alaşımı ve karbür malzemenin entegrasyonuna bağlı olarak yeni bir kater modeli geliştirilmiş ve kater modelinin optimal tasarımını elde etmek için beş adımda optimizasyon yapılmıştır. Optimize edilmiş katerin sayısal analiz sonuçları, titreşim ivmesini ticari iç torna katerine göre % 60.2 oranında azalttığını göstermiştir. Yeni iç torna katerin performansını gerçek çalışma koşullarında test etmek için farklı kesme parametreleri için deneysel bir çalışma yapılmıştır. Deneysel sonuçların tekrarlana bilirliğine bakmak için bütün kesme parametreleri için deneyler iki kere yapılmıştır. Deneysel sonuçlara göre, farklı kesme parametreleri için önerilen iç torna katerin titreşimini, yaklaşık % 25-48 oranında azalttığı ve iş parçasının yüzey pürüzlülüğünü de yaklaşık % 18-31.5 oranında azalttığı tespit edilmiştir
Özet (Çeviri)
In turning operations, vibration is a significant problem that leads to a bad surface of the workpiece, damage to the cutting tool, and unstable production. This vibration affects the workpiece surface quality, the cutting tool life, and, therefore, the whole process's cost. Since Shape Memory Alloys (SMA) have a very high vibration damping capacity, the effect of using TiNi3 alloy as a material for turning tool holders is studied in this study. For this purpose, analytical, numerical and experimental studies have been carried out in this study. The vibration of the tool holder is investigated analytically and numerically in both external and internal turning operations. The analytical study is based on the Laplace transformation method for finding the natural frequency and the beam's displacement as a function of time and a longitudinal axis. The numerical study is performed using transient and modal analysis using ANSYS software. A comparison of the analytical and numerical results is shown that free and forced vibrations were very close to each other. The numerical study shows that TiNi3 alloy decreases vibration amplitude and acceleration for external and internal turning operations. It is shown that the use of TiNi3 alloy in the turning cutting tools decreases the vibration acceleration amplitudes by 43.1% and 40.2% for internal and external turning operations, respectively. An additional improvement in the performance of the internal turning cutting tool is achieved by presenting a new model of the boring bar that depends on the integration of TiNi3 alloy and carbide material. The optimization of five steps is made to obtain the optimal design of the presented model. The numerical analysis results of the optimized boring bar model decrease the vibration acceleration by 60.2% less than the commercial boring bar. An experimental study was conducted to test the performance of the new boring bar. Experiments were performed twice for all cutting parameters to look at the repeatability of the experimental results. According to the experimental results, it has been determined that the recommended boring bar has reduced vibrations by approximately 25-48% and the surface roughness of the workpiece by approximately 18-31.5% for different cutting parameters
Benzer Tezler
- AISI 4140 ıslah çeliğinin seramik kesici takımlarla tornalanmasında oluşan titreşimin yüzey pürüzlülüğüne etkisinin deneysel analizi
Experimental analysis of the effect of vibration on the surface roughness in turning of AISI 4140 steel with ceramic cutting tools
MUSA ŞEREMET
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiDüzce ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MENDERES KAM
- Frezeyle tornalama operasyonunun geometrik, kuvvet ve ısıl modellenmesi
Geometric, force and thermal modeling of turn-milling operations
UMUT KARAGÜZEL
Doktora
Türkçe
2016
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA BAKKAL
PROF. DR. ERHAN BUDAK
- Karbür kesici takımların süper alaşım talaşlı imalat performanslarına borlama işleminin etkisi
The effect of boriding process on super alloy machining performance of carbide cutting tools
RİFAT YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ÇİMENOĞLU
- Metallerin soğuk talaşlı işlenmesi
Cryogenic machining of metals
KEMAL KAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2003
Makine MühendisliğiHarran ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ORHAN ÇAKIR
- Tornalama işleminde kesme kuvveti ölçümünde kullanılacak dinamometre tasarımı ve üretimi
The design and manufacture of a force dynamometer for turning operation
HÜSEYİN ÖZDEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2006
Makine MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMakine Eğitimi Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SAKIP KÖKSAL