Ovalama işlemi parametrelerinin optimizasyonu ile krank mili yorulma ömrünün iyileştirilmesi
Improving fatigue properties of crankshaft by optimization of deep rolling parameters
Yazar: RAHMİ SERT
Danışman: DOÇ. DR. MURAT VURAL
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme ve İmalat Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Yorulma = Fatigue

Özet:
Krank mili, içten yanmalı motora sahip araçlarda en kritik parçalardan biridir. Hasar oluşması durumunda ölümcül kazalar ortaya çıkabilir. Bu nedenle krank millerinde hasar oluşumu servis ömrü boyunca engellenmelidir. İçten yanmalı motorda, kimyasal tepkimeler sonucu ortaya çıkan kuvvetler, krank mili üzerinden aracın yürüyen aksamına aktarıldığından, servis ömrü boyunca krank mili üzerinde tekrarlı zorlamalar mevcuttur. Bu durum ise krank milinde yorulma hasarına neden olabilmektedir.Krank millerinin yorulma özelliklerinin iyileştirilmesinde sıkça kullanılan mekanik yöntemlerden biri ovalama işlemidir. Parça üzerinde, gerilme yığılması olan ve yorulma dayanımını azaltan bölgelerin ezilerek kalıcı basma artık gerilmelerin oluşmasını sağlayan ovalama işlemi, birçok etken tarafından etkilenmektedir. Tez kapsamında ovalama işleminin parametrelerinin krank mili yorulma özellikleri üzerindeki etkileri incelenmiştir. Ovalama parametrelerinden ovalama kuvveti ve ovalama yarıçapı, bunun yanı sıra krank mili malzemesi ile geometrik özellik olan flanş kalınlığı değiştirilerek numuneler hazırlanmıştır. Rezonant eğme yorulma test cihazında yorulma testleri gerçekleştirilerek, her numune için yük-ömür grafiği elde edilmiştir. Elde edilen grafikler yorumlanarak, parametrelerin yorulma özelliklerinin iyileştirilmesi konusunda etkileri incelenmiş ve ayrıca optimum parametreler elde edilmiştir. Optimum parametre değerlerinde hazırlanan numuneler merdiven yöntemi ile teste tabi tutularak yorulma dayanımı seviyesi bulunmuştur. Bulunan değer, test cihazında uygulanan yük değeri olduğu için, yorulma dayanımını elde etmek amacıyla sonlu elemanlar benzetiminden yararlanılmıştır. Benzetim sonucu elde edilen yorulma dayanımı, ovalanmamış numunelerinden sağlanan yorulma dayanımının yaklaşık iki katına çıkmıştır.

Abstract:
Crankshaft is one of the most important components of internal combustion engine powered vehicles. In the event of failure, there can be fatal accidents. In order to prevent these accidents, failure of crankshaft during service life should be delayed. Crankshaft transfers forces that are generated by chemical reactions in an internal combustion engine; for this reason repetitive stress is applied all through its service life. This is the case which can cause fatigue failures, unfortunately.Deep rolling is one of the mechanical methods that is used for improvement of crankshafts? fatigue properties. In this process, high pressures are applied to critical zones and plastic deformation is applied so as to create residual compressive stresses. There are many factors that affects deep rolling. In this study, effects of material, rolling force, undercut radius and web thickness to fatigue properties of rolled crankshafts are observed and optimum parameter values are found. Crankshaft specimens, that are processed in optimum parameters, are subjected to resonant fatigue test by the help of staircase method. As a result of fatigue tests, endurance limit of specimen in terms of load ? which is applied during fatigue test - is found. In order to obtain fatigue strength, finite elements model is prepared and resonant bending fatigue test is simulated. The fatigue strength result, which is obtained by CAE analysis, is two and a half times of non-rolled specimens strength value.