Tel çekme işlemlerinde haddeden geçirilen telin termal davranışının sayısal analizi
Numerical analysis of the thermal behavior of rolled wire in wire drawing processes
Yazar: FURKAN KORKMAZ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET FATİH KAYA
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Enerji = Energy ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Isı enerjisi = Heat energy ; Plastik şekil verme = Plastic forming ; Sayısal modelleme = Numerical modelling ; Sonlu zamanlı termodinamik = Finite time thermodynamic ; Termal gerilme = Thermal stress ; Toz metalurjisi = Powder metallurgy

Özet:
Sanayileşmenin ve teknolojinin artması ile günümüzde imalat yöntemleri çeşitlilik kazanmaktadır. Sanayide ürün imalatı için birçok imalat yöntemi tercih edilirken metal sanayinde ise talaşlı ve talaşsız imalat yöntemleri sıklıkla kullanılmaktadır. Tel çekme yöntemi de metal endüstrisinde sıklıkla kullanılan ve seri imalat için oldukça hızlı ve verimli bir yöntem olarak karşımıza çıkmaktadır. Cıvata, zincir, perçin, çivi, kablo, halat ve yay gibi ürünlerin üretiminde tel çekme yöntemi bir kalıp ya da hadde kullanılarak malzemeye istenilen geometri kesitinin verilmesi için sıklıkla tercih edilmektedir. Tel çekme yöntemi mühendislik eğrisi düşünüldüğünde malzemenin akma dayanımından sonraki plastik şekil değiştirme bölgesinde gerçekleşen bir olaydır. Yapılan çalışmada çelik, bakır ve alüminyum malzemeleri kullanılarak dairesel kesite sahip tellere tel çekme işlemi uygulanmış olup, deneysel ve sayısal olarak tel çekme yöntemi incelenmiştir. Tel çekme prosesi sonu çelik, bakır ve alüminyum telleri üzerinde oluşan gerilmeler, açığa çıkan enerjiler ve sıcaklık dağılımları incelenerek yorumlar yapılmıştır. Çalışmada deneysel yöntemler ile edilen tel sıcaklık sonuçlarına göre sayısal model doğrulanmıştır. Çözümlerde tel çekme hızının 0,05 m/s'den 0,3 m/s hıza artırılması ile çelik telde %262, bakır telde %246 ve alüminyum telde %255 oranında tel üzerinde oluşan gerilmelerin arttığı görülmüştür. Aynı hız artış durumunda tel üzerinde oluşan sıcaklığın ise çelik telde %113, bakır telde %109 ve alüminyum telde %109 oranında arttığı görülmüştür. Bu sayede tel çekme sanayi uygulamalarında optimum proses parametrelerinin belirlenmesine ve verimli bir üretimin gerçekleştirmesine deneysel veriler ile doğrulanmış sayısal model ile katkı sunulmuştur.

Anahtar Kelimeler: Tel, Tel Çekme, Plastik Şekil Değiştirme, Hadde, Sayısal Modelleme, Kablo, Halat, Yay

Abstract:
Today, with the increase in industrialization and technology, manufacturing methods are gaining variety. While many manufacturing methods are preferred for product manufacturing in industry, machining and chipless manufacturing methods are often used in the metal industry. Wire drawing method is also frequently used in the metal industry and is a very fast and efficient method for mass production. In the production of products such as bolts, chains, rivets, nails, cables, ropes and springs, the wire drawing method is often preferred to give the desired geometric section to the material by using a die or a rolling mill. When the engineering curve of the wire drawing method is considered the plastic deformation region takes place after the yield strength of the material. In this study, wire drawing process is applied to wires with circular cross section using steel, copper and aluminum materials, and wire drawing method is examined experimentally and numerically. The stresses formed on the steel, copper, and aluminum wires at the end of the wire drawing process, the released energies and the temperature distributions are examined, and they are discussed comprehensively. At the same time, numerical model is validated with the wire temperature results obtained by the experimental methods. It is observed that the stresses on the wire increased by 262% in steel wire, 246% in copper wire and 255% in aluminum wire by increasing the wire drawing speed from 0.05 m/s to 0.3 m/s in the solutions. In the same speed change, it is observed that the temperature on the wire is increased by 113% in steel wire, 109% in copper wire and 109% in aluminum wire. In this thesis, the optimum process parameters in wire drawing industry applications are determined and an efficient production strategies are discussed with the help of numerical model which is verified with experimental data. 

Keywords: Wire, Wire Drawing, Plastic Deformation, Die, Numerical Modeling, Cable, Rope, Spring