Metal parçalar üzerinde hatalı deliklerin tamiri için burç tasarımı ve analizleri
Bushing design and analyzes for the repair of the damaged holes on the metal parts
Yazar: MÜGE SİNCER
Danışman: DOÇ. DR. HÜSEYİN KÜRŞAD SEZER
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Endüstriyel Tasarım Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Havacılık ve Uzay Mühendisliği = Aeronautical Engineering ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Havacılık endüstrisi = Aviation industry ; Kırılma = Fracture ; Yorulma = Fatigue ; Çatlak = Crack

Özet:
Havacılık endüstrisi kullanılan malzeme ve malzemelerin işlenmesi bakımından değerlendirildiğinde dünyanın en pahalı sektörleri arasında yer alır. Bu sebeple üretim hattında oluşan hatalardan kaynaklı parçaların atılması çok ciddi maddi kayıplara sebep olur. En sık karşılaşılan üretim hatası hava araçlarının montajında kullanılan bağlayıcı deliklerinin yanlış açılmasından kaynaklanır (ör. delik merkezinin yanlış konumlanması, fazladan delik açılması vs.). Hava araçlarında yaklaşık olarak bir milyon civarı bağlayıcı kullanıldığı dikkate alınırsa, çoğu zaman kaçınılmaz olan bu tür imalat hataları sonrası parçaların hurdaya çıkma yerine tamiri bu sektörde rutin uygulama haline gelmiştir. Parçanın orijinal tasarımına bağlı olarak uygulanacak olan tamir yöntemi değişkenlik göstermekle birlikte, yanlış konumlandırılmış iki ya da daha fazla delik genişletilip sonrasında istenilen çapa getirilmesi için burç uygulaması yaygındır. Buna rağmen burç tamiri yapılmış bağlantılarının yorulma davranışlarıyla ilgili açık literatürde bir çalışma yer almamaktadır. Tez kapsamında Alüminyum 2024-T3 malzeme kullanılmış bir uçak gövde parçası için burç tamiri yapılmış deliklerin yorulma ve çekme mekanik dayanım karakterizasyonu sonlu elemanlar analiz yöntemi ve deneysel testlerle yapılmıştır. Deneysel çalışmada tamir uygulanacak bağlantı noktası kupon test boyutlarına indirgenmiş ve hem tamir uygulanmış hali hem de tamir uygulanmamış hali için statik çekme testi ve test sonucunda belirlenen mutlak kopma kuvveti % 30 -70 oranında azaltılarak yorulma testleri yapılmıştır. Deneysel testler sonucunda kopan numuneler üzerinde hasar tipi değerlendirmesi yapılmıştır ve analiz sonuçlarıyla birlikte yorumlanmıştır. Parça üzerinde çatlak oluşmadan önceki ömür değerleri ve yaklaşık olarak çatlağın oluştuğu ömür aralığı analiz sonuçları ile belirlenmiştir ve mevcut tamir yöntemiyle önerilen tamir prosedürü için karşılaştırılmalar yapılmıştır. Çatlak oluşumundan itibaren parçanın kopana kadar ki ömür değerleri analitik olarak hesaplanmış ve test sonuçları ile karşılaştırılmıştır.

Abstract:
When the aviation industry is evaluated in terms of materials used, it is among the most expensive sectors in the world. For this reason, the discarding of parts caused by errors in the production line causes very serious financial losses. The most common manufacturing defect is due to incorrect drilling of fastener holes used in aircraft assembly (eg mislocated hole center, drilling extra holes, etc.). Considering that approximately one million fasteners are used in an aircraft, it has become a routine practice in this sector to repair parts instead of scrapping after such manufacturing errors, which are often inevitable. Although the repair method to be applied varies depending on the original design of the part, it is common to widen two or more incorrectly positioned holes and then use bushings to bring them to  desired diameter. However, there is no study in open literature about the fatigue behavior of bushing repaired connections. Within the scope of the thesis, the fatigue and tensile mechanical strength characterization of the bushing repaired holes for an aircraft body part using Aluminum 2024-T3 material was made by finite element analysis method and experimental tests. In the experimental study, the connection point to be repaired was reduced to coupon test dimensions and fatigue tests were performed by reducing the ultimate tensile force, which is determined by the static tensile test,  by 30 -70% for both the repaired and non-repaired versions. As a result of the experimental tests, damage type assessment was made on the samples that broke off, and they were interpreted together with the analysis results. The life values before crack initiation on the part and the life interval at which the crack occurs were determined by the results of the analysis and comparisons were made between the current repair method and the recommended repair procedure. The life values from the crack initiation until the failure of the part were calculated analytically and compared with the test results.