Yığma ile sıvamada proses parametrelerinin sayısal yöntemler ile optimizasyonu
Numerical optimization of edge form rolling process parameters
Yazar: MEHMET ERKEK
Danışman: PROF. DR. KADRİ TURGUT GÜRSEL
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Bu tezde, rotil ve rot başlarında; küresel cıvata ile gövdenin montajında kullanılan yığma ile sıvama yöntemindeki proses parametrelerinin sıvanan bölgeye ve montaj kalitesine olan etkileri incelenmiştir. Rotil ve rot başları otomobillerdeki süspansiyon ve yönlendirme sistemlerinde yer alan bileşenlerdendir. Dolayısıyla sıvamanın kalitesi sürüş konforu ve güvenliği açısından son derece önemlidir. Yığma ile sıvama prosesinin örnek bir rotil için sonlu elemanlar modeli, ABAQUS paket yazılımı kullanılarak geliştirilmiştir. Rotilin gövdesinin tamamını ve bir kısmını içeren "tam" ve "kısmî" olarak adlandırılmış iki farklı model geliştirilmiştir. Sonlu elemanlar modellerinin doğrulaması için, rotil ve rot başlarına uygulanan itme-çıkarma test sonuçları kullanılmıştır. Öncelikle röleler ile sıvanan gövde arasında oluşan sürtünme kuvvetleri ve rölelerin atalet değerlerinin benzetim sonuçlarına olan etkisi araştırılmıştır. Daha sonra yığma ile sıvama işleminde konvansiyonel olarak deneme yanılma yöntemiyle belirlenen röleler arası mesafe ve sıvama derinliği değerlerini bulmada sonlu elemanlar yöntemine dayalı bir optimizasyon metodolojisi geliştirilmiştir. Benzetimden elde edilen itme-çıkarma dayanımları ve rotil kapağının sıvama ile kapanma miktarı baz alınarak yığma ile sıvamanın başarısı hakkında değerlendirme yapılmıştır. ABAQUS paket yazılımı ile entegre olarak çalışabilen Python programlama dilinde yazılmış kodlar kullanılarak optimizasyon sırasında farklı röle konumu konfigürasyonları için yapılan sonlu eleman analizlerinde otomasyon yapılmıştır. En yüksek itme-çıkarma dayanımını veren konfigürasyon da yine yazılmış kodlar ile sonuç dosyalarından doğrudan okunarak tespit edilmiştir. Sıvanan bölgelerin rotil kapağını kapama miktarı ise gözle kontrol edilmiş ve elde edilen tüm bulgular sonuç bölümünde tartışılmıştır.

Abstract:
In this thesis, the effects of the parameters involved  in the edge form rolling process used for assembling the housing and the ball stud of ball joints found in automobiles, are investigated. Ball joints can be found  in steering and suspension systems of vehicles. Therefore, the quality of the assemblage of ball joints affects driving safety and comfort. In this study a finite element model for the  simulation of edge form rolling process was developed for the ball joint of a sample tie rod using ABAQUS which is a commercial FEA software. Two different models were developed. In one of the models which was named "full", the whole ball joint was taken into account. Whereas in the other model named as "partial" only a portion of the ball joint was considered. The results of the push-out tests performed on the sample ball joint were used as a means of validation of the finite element models. First the effects of the inertia of the rollers and the friction between the rollers and the ball joint housing on the rolling simulation were investigated. Then using the finite element models a methodology for determining the spacing between the rollers and the vertical movement of the piston connected to the rollers (rolling depth) during the rolling process was suggested instead of the conventional trial and error method. The push-out forces calculated from the simulations and the deformed shapes of the housing cross sections after rolling simulations were used for the assessment of the success of rolling. An automation for performing finite element analyses of the models for different roller position-rolling depth configurations was achieved by Python codes. Similarly, the configuration that yields the highest push-out force was also determined by codes that automatically read the result files. The spread of the housing cross section over the cap after rolling was inspected visually and the findings are discussed in the results section.