Metal şekillendirmede üretim parametrelerinin mekanik özelliklere etkisinin bilgisayar destekli olarak incelenmesi
Computer aided investigation of the effect of mechanical properties on metal forming production parameters
Yazar: İLTER KİLERCİ
Danışman: DOÇ. DR. OSMAN ÇULHA
Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Konstrüksiyon ve İmalat Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Bilgisayar destekli benzetim = Computer aided simulation ; Pres dövme = Press forging ; Sıcak dövme = Hot forging ; Sıcak presleme = Hot pressing

Özet:
Bu çalışmada, kalıpta çapaklı sıcak dövme ve presle sıcak şekillendirme yöntemlerinin mekanik özelliklere etkisinin bilgisayar destekli olarak incelenmesi amacıyla yürütülen teorik, endüstriyel ve literatür destekli çalışmalar kapsamında sıcak dövme ve presle sıcak şekillendirme yöntemi prosesleri tasarlanmış, şekillendirme yöntemlerinde etkili olan üretim parametrelerinin, mekanik özelliklere etkisinin incelenmesi hedeflenmiştir. 

Tez çalışması kapsamında özellikle son yıllarda ülkemizde meydana gelen maden kazalarının başlıca sebeplerinden olan ahşap tahkimatların; madenlerde kullanılmasının önüne geçilmesi amacı ile ülkemizde ithal edilmek yoluyla kullanılan TH34 geçme tahkimatların önemli bir bileşeni olan bağlantı kelepçelerinin üretimleri ele alınmıştır. 

Tasarım çalışmaları kapsamında DIN21530 standardına göre üretimi gerçekleştirilen TH34 profiline ve standarda uygun alt ve üst bağlantı kelepçeleri ile kelepçelerin üretiminde kullanılacak olan dövme ve bükme kalıpları tasarlanmıştır. Simülasyon faaliyetleri kapsamında ise; pres seçimi, hammadde hazırlık safhaları, kalıp seçimi ve tasarımı, son ürün geometrisi ve tüm prosesin simülasyonu ile malzeme akışı, artık gerilme-gerinim dağılımı, sıcaklık etkisi ve sürtünme katsayısının belirlenmesi gibi faaliyetler çalışma kapsamında detaylı olarak değerlendirilmiş ve son ürün mekanik özelliklerinin geliştirilmesine katkıda bulunacak olan optimum üretim parametreleri belirlenmiştir. 

Standartlar doğrultusunda tasarlanan kalıplar ve Sonlu Elemanlar ve Sonlu Hacimler Yöntemleri temelli simülasyon çalışmaları ile belirlenen optimum üretim parametreleri kullanılarak TH34 alt ve üst kelepçe pilot üretimleri gerçekleştirilmiştir. 

Sonuç olarak; tahkimat bağlantı kelepçeleri üretimi, kalıpta çapaklı sıcak dövme ve presle sıcak şekillendirme yöntemleri ile model simülasyon uygulamalarını birleştirilerek yeni ürün tasarımı ve geliştirilmesi, üretim yöntemi revizyonu–maliyet düşürme, son ürün karakterizasyon aşamaları bilimsel temelli Ar-Ge çalışmaları ile gerçekleştirilmiştir. Teknik-teorik ve literatür destekli çalışmalar sonucunda elde edilen prototip ürün, mekanik ve metalürjik özellikleri geliştirilen, çalışma performansı ve güvenliği artırılmış yeni nesil tahkimat bağlantı kelepçeleri olarak ortaya çıkmıştır.

Abstract:
In this study, hot forging and press hot forming processes were designed in the context of theoretical, industrial and literature supported studies carried out in order to investigate the effect of mechanical properties of hot forging and press hot forming methods on the mold, aimed to investigate the effect of manufacturing parameters which are effective on forming methods on mechanical properties was targeted.

Within the scope of the thesis study, especially wooden supports which are one of the main causes of mining accidents in Turkey in recent years, the production of ground supports connection clamps, which is an important components of the TH34 mining ground supports used by importing in our country, has been taken into consideration.

In the scope of design works, forging and bending molds which are used in the production of clamps and upper and lower connection clamps according to TH34 profile and standard which are produced according to DIN21530 standard are designed. Within the context of simulation activities such as press selection, raw material preparation stages, mold selection and design, final product geometry and simulation of the whole process, material flow, residual stress-strain distribution, temperature effect and friction coefficient were evaluated in detail and contributed to improvement of final product mechanical properties. The optimum production parameters are determined.

TH34 lower and upper support clamps' pilot production was carried out using optimum production parameters determined by molds designed in line with standards and simulation studies based on Finite Elements and Finite Volume Methods.

As a result; New product design and development, production method revision-cost reduction, final product characterization steps have been carried out with scientific-based R & D studies by combining modeling simulation applications with hot forging and press hot forming methods in the production of mining support clamps. The prototype product obtained as a result of technical-theoretical and literature supported work has emerged as a new generation support connection clamps with improved mechanical performance and metallurgical properties, improved operational performance and safety.