Alternatif sac bağlantı tekniği ve bu yöntemle üretilen tamburun dinamik analizi
Alternative sheet metal fixing technic and dynamic analysis of drum related to this technic
Yazar: VOLKAN ÇERKEZ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MERAL BAYRAKTAR
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Konstrüksiyon Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Mekanik kenetleme yöntemi = Mechanical bond method

Özet:
Yaşam alanlarımızda kullandığımız makinalarda işlevselliğin yanı sıra, makinanın görsel açıdan da estetik olması tercih edilmektedir. Bundan dolayı, günümüzde endüstriyel tasarım çalışmaları önem kazanmıştır. Endüstriyel tasarımı iyi yapılmış bir ürün, aynı fonksiyonel özellikteki ürünlere göre rekabette avantaj sağlamaktadır. Fakat daha fazla kullanıcıya hizmet verebilmek için, maliyette de avantaj sağlamak gerekmektedir. Algılanan kalitesi yüksek, maliyeti düşük ürün tasarımında yaygın olarak alternatif hammadde kullanımı yoluna gidilmektedir. Örneğin; algılanan kalitesi yüksek olan paslanmaz sacların yerini, artık maliyette avantaj sağlayan kaplamalı saclar almaktadır. Kullanıcı taleplerini karşılayabilmek için bu gibi farklılıklarda esnek üretim yapma gerekliliği doğmuştur. Bu durum, aynı kalıp ve ekipman ile üretilen bir parçada, malzeme farklılıkları opsiyonu sunulmasını gerektirmektedir. 
Günümüzde "Güvenilirlik" her makine imalatında olduğu gibi, beyaz eşya sektöründe de ön plana çıkmaktadır. Artan rekabet ortamında müşteri beklentilerini karşılayan ve aynı zamanda maliyeti düşük makina üretimi, değer kazanmıştır. Güvenilirlik açısından uygun olmayan tasarımlar, kullanıcıya verdiği zararlar nedeniyle memnuniyetsizlik yaratmakta ve marka algısını olumsuz etkilemektedir. Güvenilirlik dolaylı olarak ürün satışlarını etkilemektedir. Bu nedenle, müşteri taleplerini karşılayabilmek için, aynı tasarımda farklı malzeme kullanımı da güvenilirlik açısından detaylı olarak incelenmelidir.
Bu çalışmada, aynı tasarımda farklı sac hammadde kullanımı olan bir çamaşır kurutma makinesi tamburunun, bağlantı mukavemeti ele alınmaktadır. İçerisine çamaşırların yerleştirildiği çamaşır kurutma makinası tamburu, müşteri taleplerine göre, paslanmaz veya kaplamalı saclardan üretilmektedir. Hareketli tambur, sabit makina gövdesine ön kısımdan iki adet teker şeklindeki yataklama ile sabitlenmektedir. Arka kısımda ise tambur grubu üzerinde bulunan bir milin, küresel yataklama içerisinden geçmesi ile sabitlenmektedir. Mil ile tambur sacı arasında, sac flanş bulunmaktadır. Sac flanş üretiminde, DX51D+AZ150 hammadde kullanılmıştır. Sac flanşa bağlı olan tambur sacı üretiminde ise üç farklı hammadde kullanılmıştır. Bunlar, AISI 430 paslanmaz, DX52D+Z275 ve H340LAD+AZ150 hammaddeleridir. Sac flanş ile tambur sacı arasındaki bağlantı, ek malzemesiz perçinleme işlemi ile sağlanmıştır.
Çamaşır kurutma makinası dinamik parça kontrol testleri için ömür testleri yapılmaktadır. Ömür testlerinde, çamaşır kurutma çevrimine karşı tasarımın dayanıklılığı kontrol edilmektedir. Ömür testlerinin uzun süreli olması dolayısıyla tambura bağlanan ağırlıklarla, hızlandırılmış ömür testi geliştirilmiştir. 8 kg çamaşır kurutma kapasitesine sahip bir çamaşır kurutma makinesinde, hızlandırılmış ömür testi 16 kg ağırlık ile yapılmaktadır.
Çalışmada, 16 kg ağırlık bağlanmış, 6 ve 3 ek malzemesiz flanş-tambur sacı bağlantısına sahip tasarımlarda, bağlantıya gelen yükler analiz edilmiştir. 6 bağlantılı tasarımda bağlantıya tambur dönme frekansında maksimum 49,3 N çeki ve bası kuvveti gelmektedir. Bu kuvvetin yanı sıra, bağlantıya, 46,9 N'luk değişken yönlü kesme kuvveti gelmektedir. 3 bağlantılı tasarımda ise bağlantıya tambur dönme frekansında maksimum 98,5 N çeki ve bası kuvveti gelmektedir. Bu kuvvetin yanı sıra bağlantıya 93,8 N'luk değişken yönlü kesme kuvveti gelmektedir. 
Ek malzemesiz bağlantıya yapılan bağlantı kesme kuvveti ve bağlantı çekme kuvveti testlerini simüle eden analizlerde ve gerçekleştirilen testlerde, bağlantıların bu kuvvet değerlerini sağlayıp sağlamadığı kontrol edilmiştir.
Yapılan analizlerde elde edilen mukavemet değerlerine, kaplamalı tambur arka sacı ile yapılan alternatiflerde test sonuçlarına göre %34- %59 sapma ile ulaşılmıştır. AISI 430 tambur arka sacı hammaddesinde ise bu değer %1- %2 olarak gerçekleşmiştir. Ek olarak, test sonuçları incelendiğinde, bağlantı yapısı itibarı ile test sonuçları ortalama değerine göre %12 ila %44 arasında değişkenlik göstermektedir. Bundan dolayı konstrüksiyonda, bu oranlar göz önünde bulundurularak tasarım yapılmalıdır. 
Mevcut tasarım için, yapılan analiz ve test sonuçlarına göre hem kesme kuvveti mukavemeti, hem de çekme kuvveti mukavemeti açısından çalışılan alternatifler uygundur. Yapılacak yeni tasarımlarda, en düşük bağlantı mukavemeti değerine sahip olan DX52D+Z275 ve DX51D+AZ150 hammadde sacların birleşimi, tasarımın kısıtını oluşturmaktadır. Ve aynı ekipmanlar ile üretim yapılması durumunda bağlantı mukavemet değeri en düşük olan bu hammaddeler baz alınarak yükler belirlenmelidir.

Abstract:
The machines that are in our living area must be esthetic with their functionality. So, industrial design happened more important in these days. Well designed productions about industrial design, have advantages in competitive environment. But, at the same time, productions must be cheaper for more sales in competitive environment. Alternative raw material usage is common for machines that have more perceived quality and less prices. For example, coated sheet metal usage is more than stainless sheet metal usage because of its price, although stainless have more perceived quality.
Different materials can be used with same construction due to production requirements, visual and cost differences for demands of customers. Part strength and producibility are affected, if you use different materials that have different mechanical properties with same production tools. So, construction must be checked about producibility and reliability. 
This study includes clinching strengths of a tumble dryer's drum's different sheet metals that clinched with same tools at same press parameters. The sheet metal that used at die side for all tests is DX51D+AZ150 due to EN10346:2009 and its thickness is 1.5mm. The sheet metals that used at punch side are ferritic stainless steel due to AISI 430, DX52D+Z275 due to EN10346:2009, HX340LAD+AZ150 due to EN10346:2009, and their thickness is 0.5mm for all samples. Clinching tool have 8mm point diameter and 0.8 depths at die side and 5.6mm punch diameter at punch side. Press applied 54-55kN when clinching that includes hold down force. Hold down force applied 4176N. Clinched materials total thickness became 0.6mm for all test.
In the study, 6 and 3 connections that are without any additional materials between flange and drum rear part were analyzed under 16 kg load condition. Maximum normal force occured 49.3 N for one connection with design that have 6 connections. Maximum shear force occurred 46.9 N for one connection with design that have 6 connections. Maximum normal force occured 98.5 N for one connection with design that have 3 connections. Maximum shear force occurred 93.8 N for one connection with design that have 3 connections.
Clinched sheet metals samples prepared for share and pull force tests and test applied to all samples. And this condition created with CAE and anlysed. According to analysis and test results, clinching that applied to stainless steel at punch side have max. share and pull strength forces in examined materials.  And H340LAD+AZ150 material is more strength than DX52D+Z275 material. As a result, construction must be designed due to DX52D+Z275 material, if same tools, production parameters and design are used.
The purpose of this study is to detect connection strength of two sheet metal's clinching that clinched with different punch side material, same clinching tools at same press parameters with analysis and tests.
In conclusion; the strength values were obtained with 34% - 59% deviation due to test results that are tested with coated drum rear part. This value was obtained with 1% -2% deviation due to test results that is tested with AISI 430 drum rear part. In addition, the test results vary from 12% to 44% based on the average of the test results. Therefore, the design should be done considering these ratios.
According to the analysis and test results for the current design, both the shear strength and the normal strength are suitable.
Used materials affect clinching strength if materials clinched with same tools at same production parameters. Normal and share tests used for defining the strength of clinching. Due to test results, clinching that applied to stainless steel at punch side have max. share and pull strength forces in examined materials.  And H340LAD+AZ150 material is more strength than DX52D+Z275 material. New design must be checked about producibility and reliability, due to DX52D+Z275 material usage, if same tools, production parameters and design are used.