Alüminyum esaslı fittings malzemelerin tasarımı, üretimi ve özelliklerinin incelenmesi
Investigation of the design, production and properties of aluminum based fitting materials
Yazar: BURAK ÖZTÜRK
Danışman: PROF. ÖZKAN KÜÇÜK
Kastamonu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Endüstri Ürünleri Tasarımı = Industrial Design ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Ülkemizde alüminyum alaşımlı fittings bağlantı elemanı üretimi bulunmamaktadır. Aynı zamanda dökme demir bağlantı elemanları kırılgan ve işlenebilirliği son derece az olan malzemelerdir. Ayrıca TSE EN 10242 standart ölçüleri fittings malzemelerin tasarımı ve mühendislik özelliklerinin artırılması için yetersizdir. Bu problemlerin ortadan kaldırılması için alüminyum boru bağlantı elemanları bu tezde dört aşamada geliştirilmiştir. 

İlk olarak farklı tasarım geometrileri, standartlar ölçüler ve literatürde yer alan bilimsel araştırmalar incelenmiştir. Maksimum gerilme bölgelerinde bilezikşekilli bir tasarım geliştirilmiş ayrıca iç yüzeylere açı verilmiştir. Sonuç olarak ağırlık diğer tasarım geometrilerine göre %0,5 oranda artarken %11 oranda basınç dayanım özelliği iyileştirilmiştir. Geliştirilen bu tasarım geometrisi toplamda sekiz tasarım parametresinden meydana gelmektedir. Taguchi Metodu, Varyans Analizi ve Sonlu Elemanlar Yöntemi kullanılarak tasarım parametrelerinin mühendislik özelliklere etki oranları araştırılmış bunun sonucunda optimum tasarım minimum ağırlık ve maksimum emniyet katsayısı için belirlenmiştir. 

Alüminyum fittings malzemesi olarak 6061-T6 alaşımı güçlendirmek istenmiştir. Cu, Fe-Cu ve Fe-Si elementleri ile takviye edilen 6061 malzemenin kokil kalıba döküm yapılmıştır. Ayrıca bu alaşımlara ek olarak B4C tozu takviyesi ile sıvı metal matrisli kompozit ürünler elde edildikten sonra endüstriyel ortamda T6 ısıl işlemi uygulanmıştır. Malzemelerin mekanik ve mikroyapı özellikleri; mikrosertlik ölçümü, çekme testi, optik mikroskop ve SEM ile incelenerek değerlendirilmiştir. Bu alüminyum malzemelerin talaşlı imalat işleminde enerji tüketimleri akım trafosu ve ampermetre kullanılarak ölçülmüştür. Enerji-güç dönüşüm denklemleri uygulanarak her bir malzemenin PI(A), P kesme(W), SEC(J/mm3) ve SCEC(J/mm3) değerleri hesaplanmıştır.

Abstract:
There aren't production of aluminum alloy fittings in Turkey. However, cast iron fittings are fragile and low machinability. In addition TSE EN 10242 is insufficient to increase the design and engineering properties of standards. To overcome problems, aluminum fittings have been developed in four stages in this thesis.  

First, different design geometries, standards, measurements and scientific researches in the literature have been examined. A ring-shaped design has been developed in the maximum stress zones. and the inside surfaces are angled. As a result of the weight increased by 0.5% compared to other design geometries, while the pressure resistance property improved by 11%. This new design geometry has a total of eight design parameters. Using Taguchi Method, Variance Analysis and Finite Elements Method, the effect ratios of design parameters to engineering properties were investigated. As a result, Design has been determined for minimum weight and maximum safety coefficient.  

6061-T6 alloy was tried to be strengthened as aluminum fitting. 6061 materials reinforced with Cu, Fe-Cu and Fe-Si elements were cast with die casting. Furthermore, in addition to these alloys, liquid metal matrix composite products were obtained with B4C powder additive and then T6 heat treatment was applied in industrial environment. Mechanical and microstructure properties of materials; microhardness measurement, tensile test, optical microscope and SEM. In these machining operations of aluminum materials, energy consumption is measured by using current transformer and ammeter. PI(A), P shear(W), SEC (J/mm3) and SCEC (J/mm3) values of each material were calculated by applying energy-power transformation equations.