Feder parametrelerinin plastik parça mukavemeti üzerindeki etkilerinin incelenmesi
A research on the effects of rib parameters on plastic part strength
Yazar: FARNOUD KHAKZAD
Danışman: DOÇ. DR. ABDULMECİT GÜLDAŞ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Federler plastik parçalarda parçanın fonksiyonel bölgelerini ve görünümünü çok etkilemeden mukavemetini artırmak için yapılan yapısal omurgalardır. Feder yapıları vasıtasıyla plastik parçanın kalınlığını artırmadan parçanın mukavemetini artırmak mümkündür. Plasitk parçalar kullanım yerlerinde oluşan gerilmeler sonucu deformasyona uğrayabilirler. Feder yapıları bu deformasyonlerın en aza indirilmesini sağlayabilmektedir. Plastik parçanın et kalınlığının artırılması sonucu parçada çökmeler ve çarpılmalar oluşmaktadır. Feder yapıları ile plastik parçaların et kalınlığının artırılmasına ihtiyaç duyulmayacağı için çökme ve çarpılmalar en aza inmektedir. Gerçekleştirilen bu çalışmada federlerin plastik parçanın mekavemetine ve deformasyonuna etkileri incelenmiştir. Bu bağlamda, feder parametresi olarak feder kalınlığı, feder yüksekliği, federin açısı ve federlerin dip kısmındaki yarıçapı olmak üzere dört farklı parametre belirlenmiştir. Plastik parçanın mekanik özeliklerini analiz edebilmek 5 farklı yükseklik, 5 farklı kalınlık, 5 farklı yarıçap ve 3 farklı feder açısı belirlenerek tasarım yapılmıştır. Tasarlanan plastik parçanın mukavemetini belirlemek için Ansys programında mekanik analizler gerçekleştirilmiştir. Plastik parça malzemesi olarak  akma mukavemeti 35 MPa olan polipropilenin (PP) seçildiği tasarımda 345 farklı alternatif ele alınarak mekanik analizler gerçekleştirilmiştir. Analizlerde plastik parçaya dört farklı yönden kuvvet uygulanarak feder parametrelerinin plastik parça mukavemetine ve derformasyona etkileri belirlenmiştir.Feder yüksekliğile kalınlığının artması deformasyon miktarını azaltmaktadır. Ancak yarıçapın artması deformasyonun düşüşünde çok az etkiye sahiptir. Feder açısı ise özelikle feder yüksekliğinin arttığı tasarımlarda deformasyon oranının artmasına sebep olduğu belirlenmiştir. Maksimum gerilme ankastre yüzeyine yakın bölgede ve A yüzeyinden uygulanan basınçta bazı parametrelerde feder diplerinde olduğu belirlenmiştir. Bazı tasarımlarda gerilme değerinin akma dayanımının üstünede olduğu belirlenmiştir. Gerçekleştirilen analizlerde Genel olarak feder parametreleri ile gerilme arasında ise anlamlı bir ilişki kurulamamıştır. Ancak, basıncın uygulandığı yüzeye bağlı olarak gerilme dağılımının değiştiği feder yüksekliği ve feder kalınlığının gerilmeyi azalttığı, en etkin parametrenin feder yüksekliği ve feder kalınlıkları olduğu tespit edilmiştir. Plastik parçada oluşan deformasyon oranı dikkate alındığında feder yüksekliğinin plastik parçanin et kalınlığının yaklaşık 3-4 kat civarına seçilmesi önerilmektedir.

Abstract:
Ribs are structural vertebras made to increase the strength of the plastic parts without affecting much of their functional areas and appearance. By means of rib structure, it is possible to increase the strength of the plastic part without increasing its thickness. Plastic parts can become deformed due to tensions occur at the places of use. Rib structures can ensure these deformations to be minimized. Collapses and distortions arise as a result of increase in the wall thickness of plastic part. Collapses and distortions are minimized due to the fact that it is not needed to increase the wall thickness of plastic parts owing to rib structures. In this study, the effects of the ribs on the strength and deformation of the plastic parts are examined. In this context, four different parameters have been defined as rib parameters which are rib thickness, rib height, rib angle and radius at the bottom of the ribs. It is designed by determining 5 different heights, 5 different thicknesses, 5 different radii and 3 different rib angles to analyze mechanical properties of the plastic part. Mechanical analyzes were made in Ansys program in order to determine the strength of designed plastic part. Mechanical analyzes were made by handling 345 different alternatives in a design in which a polypropylene (PP) with a yield strength of 35 MPa was chosen as a plastic part material. In the analysis, the effects of the rib parameters to plastic part strength and deformation are determined by applying forces to plastic part from four different sides. Increase in the rib height and thickness reduces the amount of deformation. However, the increase in radius has little effect on the decrease in deformation. Rib angle has been determined to cause the deformation rate to increase, especially in designs where rib height increased. It has been determined that the maximum tension is in the region close to the built-in surface and in the pressure applied from the A side that some parameters  are at the bottom of the rib. In some designs it has been determined that the tensile strength is above the yield strength. In the analyses, there was no significant relationship between rib parameters and tension in general. However, it has been determined that tension distribution varies depending on which surface the pressure is applied, the rib height and rib thickness reduce tension, and the most effective parameters are the rib height and rib thickness. Considering the deformation rate of the plastic part, it is suggested that the rib height should be determined as 3-4 times of the thickness of plastic part.