Bilyeli perdahlama işleminin sonlu elemanlar yöntemi ile simülasyonu
Finite element modeling of ball burnishing
Yazar: ERGÜL HAS
Danışman: DOÇ.DR. HAYDAR LİVATYALI
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme ve İmalat Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Sonlu elemanlar yöntemi = Finite element method

Özet:
Basarılı bir bilyeli perdahlama uygulaması için proses parametrelerini belirlemek amacıile yapılan sınama-yanılma çalısmaları, zaman ve maliyet açısından büyük kayıplarasebep olmaktadır. Bu çalısmada statik kapalı sonlu elemanlar yöntemi ilegerçeklestirilen iki ve üç boyutlu düsük deformasyonlu bilyeli perdahlamabenzetimlerinde parça yüzeyi ve kalınlıgı boyunca olusan artık gerilme dagılımıincelenmis ve gelistirilen sayısal modelin dogrulanması için endüstriden temin edilensınırlı deneysel veriler ile karsılastırılmıstır. Ti6Al4V alasımının elastik-rijit peklesmeliplastik malzeme modeli kullanılarak gerçeklestirilen benzetimler sonrasında yüzeyde vekalınlık boyunca alınan artık gerilme verilerinde deney verileriyle egilimler açısındanbenzerlik, en büyük ve en küçük degerlerde ise sapmalar gözlenmistir. Özellikle, kısasürede yapılan iki boyutlu benzetimler, deneysel verilerden farklı olarak X yönündeki(paralel) artık gerilme pozitif (çekme) degerde elde edilmistir. Üç boyutlu analizlerde iseyüzeydeki ve yüzeyin hemen altındaki degerler çok yakın bulunmus, derine inildikçedeneysel verilerle aradaki sapma miktarı büyümüstür. Sınır kosullarının daha saglıklıtemsil edildigi büyük modeller kullanıldıgı zaman, deneysel ölçümlere çok yakınsonuçlar elde edilebilecegi gösterilmistir.Anahtar Kelimeler: Bilyeli Perdahlama, Artık Gerilme, Sonlu Elemanlar Yöntemi

Abstract:
Try outs in order to determine the optimum process parameters for a ball burnishingprocess with acceptable performance, causes excessive losses in time and cost. In thisinvestigation, static implicit finite element method was used to simulate the low plasticityball burnishing process with two-dimensional (2D) and three dimensional (3D) models.The residual stress distribution along surface layer and depth of the material wereinvestigated and to confirm the models, simulation results were compared with limitedexperimental data from the industry. After the simulations performed using Ti6Al4Velastic-plastic model, results were obtained over the surface layer and depth of materialshowed similarities of trend with the experimental data; however, the maximum andminimum values had some significant deviations. Especially, in the 2-D simulationstensile residual stresses were obtained in the X (axial) direction contrary to theexperimental data. In the 3-D simulations, residual stresses on the surface and on thelayer underneath the surface were very close to the experimental data; however, thedeviation increased towards the depth of material. This study showed that when largermodels were used, with more representative boundary conditions, closer results to theactual process would be obtained.Keywords : Ball Burnishing, Residual Stress, Finite Element Method