Üç boyutlu ardışık simulasyon yöntemi ile kaynak işlemi sonrası meydana gelen kalıntı gerilmelerin talaşlı imalat işlemi ile değişiminin belirlenmesi ve deneysel yöntem ile karşılaştırılması
Determination of the change of residual stresses that occur after welding and machining process with the three-dimensional sequential simulation method and comparison with the experimental method
Yazar: IŞIK ÇETİNTAV
Danışman: PROF. DR. YILMAZ ÇAN ; PROF. DR. NİHAT AKKUŞ
Trakya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Kalıntı veya artık gerilmeler, kaynak işlemi gibi yüksek ısı girdisi altında yapılan imalat işlemlerinde ana parçalar üzerinde ortaya çıkmaktadır. Bu gerilmeler kaynak işlemi yapılan parçanın talaşlı imalat gibi ek işlemlere maruz kalması sonucu malzemelerde farklı deformasyonlara neden olmaktadır. Bu deformasyonlar, iş parçasında geometrik tolerans dışına çıkılması ve bunu takiben imalat toleranslarının mikro seviyelere inmesi ile son bulmaktadır. Bu imalat endüstrisi için istenmeyen bir durumdur. Özellikle hassas çalışma şartları gerektiren havacılık ve savunma sanayinde kaynak ve talaşlı imalat işlemlerinden geçmiş malzemeler bu istenmeyen
deformasyonlara bağlı olarak malzeme içyapısında gözle görülmeyen kusurlar ve toleranslar dışına çıkmış ürünler ortaya çıkabilmektedir. Bu tez çalışması ile kalıntı gerilmelerin simülasyon verilerine göre imalat işlemlerini uygun şartlara çekerek hem ekonomik hem de insan güvenliği açısından imalat endüstrisine büyük yararlar
sağlaması amaçlanmaktadır. Çalışma kesme işleminin MSC.Marc® paket yazılımında modellenmesi, farklı kaynak ilerleme hızlarında oluşturulmuş kaynak dikişine sahip numunelerden farklı kesme parametreleri ile talaş kaldırma simülasyonunun yapılması ile bu parametrelerin kalıntı gerilmelere etkilerinin araştırılmasına dayanmaktadır.
Sonlu elemanlar yöntemi ile yapılan talaşlı imalat işleminin benzetimi sonucu elde edilen sonuçların deney sonuçları ile mukayese edilerek ortaya doğrulanmış bir model çıkacaktır. Bu tez çalışması deneysel ve simulasyon olmak üzere iki parçadan oluşacaktır. Tezin nümerik kısmında sonlu elemanlar yöntemi yardımıyla kaynak ve talaş kaldırma işlemleri ile simüle edilmiş malzemeden elastik, plastik ve Von Mises gerilme verileri elde edilecektir. Deneysel kısmında gerçek ortam şartlarında yapılan kaynak ve talaş kaldırma işlemleri sonrasında gerilim ölçüm aletleri ile ölçümler yapılmış ve simülasyon verileri ile karşılaştırılarak bir model ortaya konmuştur.

Abstract:
Residual stresses occur on the main parts in manufacturing processes under high heat input such as welding. These stresses cause different deformations in the materials as a result of the subjection of the welded part to additional processes such as machining. These deformations end with going out of geometric tolerance in the
workpiece and subsequently lowering the manufacturing tolerances to micro levels. This is undesirable for the manufacturing industry. Especially in the aviation and defense industry that require sensitive working conditions, materials that have undergone welding and machining processes may result in invisible defects in the material internal structure and products beyond tolerances due to these undesirable deformations. With this thesis, it is aimed that the residual stresses will bring great benefits to the manufacturing industry in terms of both economic and human safety by pulling the manufacturing processes according to the simulation data. Modeling of the working cutting process in MSC.Marc® package software is based on simulating metal removal with different cutting parameters from samples with weld seams created at different welding feed rates and investigating the effects of these parameters on residual stresses. A verified model will emerge by comparing the results obtained as a result of the simulation of the machining process performed by the finite element method with the experimental results. This thesis will consist of two parts as experimental and simulation. In the numerical part of the thesis, elastic, plastic and Von Mises stress data will be obtained from the material simulated by welding and chip removal processes
with the help of finite element method. In the experimental part, after welding and chip removal processes performed under real environment conditions, measurements were made with tension measuring instruments and a model was created by comparing with simulation data.