Ferromanyetik malzemelerde yüzey süreksizliklerinin AC elektromanyetik alan etkisi altında deneysel ve sonlu elemanlar yöntemi ile incelenmesi
Investigation of surface discontinuities in ferromagnetic materials by experimental and finite element methods under the effect of AC electromagnetic field
Yazar: ESMA NUR SAVRANGÜLER
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA MURAT YAVUZ ; DR. ÖĞR. ÜYESİ COŞKUN HARMANŞAH
İzmir Demokrasi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Mekanik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Endüstriyel üretim süreçlerinde ve kullanım sırasında ürünlerde oluşabilecek kusurların tespiti oldukça önemlidir. Bu kusurların tespitinde yaygın olarak tahribatsız muayene (Non Destructive Testing, NDT) yöntemleri tercih edilmektedir. Ferromanyetik özellik gösteren malzemelerin testinde basit, hızlı ve ekonomik olması dolayısıyla, NDT yöntemlerinden biri olan manyetik parçacık testi (Magnetic Particle Testing, MPI) kullanılmaktadır. Bu test yöntemi, özellikle havacılık, otomotiv ve imalat gibi sektörlerde, kritik parçaların yüzey ve/veya yüzey altı süreksizliklerinin tespitinde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Bu çalışmada, öncelikle referans blok için gerekli görüntü netliği ve keskinliğini sağlayacak mıknatıslayıcı akımlar teorik olarak hesaplanmıştır. Ardından, manyetik parçacık test cihazı kullanılarak referans blok testleri yapılmış ve test sonucunda görüntüler elde edilmiştir. Teorik olarak hesaplanan mıknatıslayıcı akım değerleri, deneysel olarak elde edilen görüntüler değerlendirilmiş ve test edilecek parçalara uygulanacak akım değerinin optimizasyonu yapılmıştır. Ayrıca, çalışma kapsamında dikdörtgen şekilli mıknatısın manyetik alanı ve manyetik parçacığa etki eden kuvvetler teorik olarak incelenmiştir. Elde edilen teorik sonuçlar, deneysel çalışma sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır. Diğer bir teorik çalışmada ise, sonlu elemanlar yönteminin uygulanabilirliğini görebilmek için kusurlu bir geometrik model oluşturularak geçen manyetik akı yoğunluğu incelenmiştir. Farklı olan bu modelde manyetik alan akısının süreksizlik bölgelerinde küçük alanlar içinde büyük kontur değişimlerine neden olduğunu ortaya koyulmuştur.

Abstract:
Detection of defects that may occur during industrial production processes and product usage is highly important. Non-Destructive Testing (NDT) methods are commonly preferred for identifying these defects. Magnetic Particle Testing (Magnetic Particle Inspection, MPI), one of the NDT methods, is preferred for testing ferromagnetic materials due to its simplicity, speed, and cost-effectiveness. This test method is widely used in sectors such as aerospace, automotive, and manufacturing to detect surface and/or subsurface discontinuities in critical parts.

In this study, the magnetizing currents required to achieve the necessary image clarity and sharpness for the reference block were theoretically calculated. Subsequently, reference block tests were conducted using a Magnetic Particle Test Device, and images were obtained as a result of the tests. The magnetizing current values, calculated theoretically, were evaluated with the images obtained experimentally, and the optimization of the current values was performed by the parts to be tested. Additionally, the magnetic field of a rectangular-shaped magnet and the forces acting on a magnetic particle were theoretically examined. The theoretical results obtained were compared with the experimental study results. In another theoretical study, the passing magnetic flux density was examined by creating an imperfect geometric model in order to detect the applicability of the finite element method. In this different model, it has been revealed that the magnetic field flux causes large contour changes in small areas in the discontinuity regions.