Search

Bu çalışmanın amacı, konvansiyonel üretim kısıtlarına uygun olarak tasarlanan bir uçak parçasının, topoloji optimizasyonu yöntemleri kullanılarak, aynı yükleme koşullarına dayanacak şekilde, ağırlığının azaltılabileceğini göstermektir. Bu amaçla, optimizasyon sonucu elde edilen parça geometrisi, sonlu elamanlar analizine tabi tutulmuş ve aynı yükleme koşullarında plastik deformasyon göstermediği gösterilmiştir. Optimize edilmiş geometri, elektron ışınıyla ergitme (EIE) yöntemiyle, Ti6Al4V malzemeden üretilmiş ve parçada meydana gelen boyutsal sapmalar ölçülmüştür. Ölçüm sonuçlarından elde edilen sapmaların, montaj toleransları dahilinde olduğu görülmüştür. Son olarak, üretilen parça statik teste tabi tutulmuş ve numerik sonuçlar ile test sonuçlarının uyumlu olduğu gösterilmiştir. Bütün bu çalışmalar neticesinde, bir uçak parçasının topoloji optimizasyonu ile, aynı yükleme koşullarına dayanacak şekilde, ağırlığının %40.7 oranında azaltılabileceği, EIE yöntemiyle başarılı bir şekilde üretilebileceği ve test verilerine dayanarak, uçakta kullanılabileceği gösterilmiştir., The aim of this study is to show that weight of an aircraft part designed based on conventional manufacturing restrictions can be reduced by using topology optimization methods along with withstanding the same loading conditions. For this purpose, the geometry of the part obtained by optimization was subjected to finite elements analysis and no plastic deformation under the same loading conditions was observed. Optimized geometry was produced by electron beam melting (EBM) method with Ti6Al4V material and dimensional deviations in the produced part were measured. The deviations from the measurement results were found to be within the installation tolerances. Finally, the produced part was subjected to static testing and it was shown that numerical results and test results were found to be compatible. As a result of all these studies, it was shown that the weight of an aircraft part withstanding the same loading conditions can be reduced by 40.7 % by using topology optimization method, produced successfully by EBM method and used in aircraft based on test data.

Bu çalışmanın amacı Ti6Al4V alaşım tozları kullanarak elektron ışınıyla ergitme yöntemiyle üretilen parçaların mekanik özellikleri üzerinde inşa yönünün etkisini araştırmaktır. Üç eksende (x, y ve z) numuneler üretilmiş ve yüzey pürüzlülüğünün mekanik özellikler üzerindeki etkisini görebilmek için her bir yöndeki bir numune tornalanmıştır. ASTM E8 standardına göre her bir yönde yapılan çekme testi sonuçlarına göre, z yönünde üretilen numunelerin akma ve çekme dayanımları, x ve y yönlerinde üretilenlere göre daha yüksek çıkmıştır. Her bir yönde üretilen numunelerin akma ve çekme dayanımları, dövme ya da döküm Ti6Al4V parçaların aynı özelliklerinden yüksek çıkmıştır. Numuneler sünek-kırılgan karışımı bir yapı göstermiş, mikroyapı genel olarak Widmanstatten / sepet örgüsü şeklinde çıkmış ve β taneciklerinin içerisinde α ince tanecikli mikroyapı görülmüştür., The aim of this study is to investigate the effect of building direction on mechanical properties of the parts fabricated using Ti6Al4V alloy powders by electron beam melting method. Three specimens in three different directions (X, Y and Z) were produced and to see the effect of surface roughness on mechanical properties, one of the samples in each direction were machined by lathe. The results of tension tests on samples produced in three directions according to ASTM E8 standard revealed that yield and tensile strength of the samples built in Z direction are higher than the related properties of the samples built in X and Y directions. Yield and tensile strength of the samples built in each of the direction comes out to be higher than the same properties of the wrought or cast Ti6Al4V parts. Specimens displayed a mixed ductile-brittle fracture characteristic and the microstructure is mainly Widmanstatten / basket weave and α lamellar microstructure was observed inside the prior β grains.

Explosive compaction of metal and ceramic powders is based on the fact of using high shock wave presssure formed in a few microseconds after the explosion of the detonator in the compaction of powders. Explosive compaction technique is the only method, especially for materials like tungsten (W), for improving some physical and mechanical properties. In this study, detail information about explosive compaction method will be given and studies done in literature will be investigated, Metal ve seramik tozlarının patlayıcı yardımıyla sıkıştırılması tekniği, patlayıcının patlatılması neticesinde, birkaç mikrosaniye içinde oluşan yüksek şok dalgası basıncının, tozların sıkıştırılmasında kullanılması esasına dayanır. Patlayıcı yardımıyla sıkıştırma tekniği, özellikle tungsten (W) gibi malzemeler için, bazı fiziksel ve mekanik özelliklerin iyileştirilmesinde kullanılabilecek tek yöntemdir. Bu çalışmada, patlayıcı yardımıyla sıkıştırma yöntemi hakkında detaylı bilgiler verilecek olup, literatürde yapılan çalışmalar incelenecektir.

Bu çalışmada, katmanlı imalat yöntemiyleüretilen Ti alaşım parçalarının mekanik özellikleri ve bu özellikler üzerineetki eden faktörler detaylı bir şekilde incelenmiştir. Yanal kayma mesafesi,tarama hızı ve katman kalınlığı gibi üretim parametrelerinin yanı sıra, üretimyöntemi, üretim sonucu parçada oluşan artık gerilmeler ve ısıl işlem uygulanmasıgibi faktörlerin de mekanik özellikler üzerindeki etkileri araştırılmıştır.Literatür taraması sonucu elde edilen bulgulara göre, sonuç bölümünde çalışmalarınyetersiz olduğu konular listelenerek ileriki muhtemel uygulamalarındanbahsedilmiştir.

Kalıp ve zımbaların yüzeylerinin alaşımlanması sayesinde kalıp-zımba setinin ömrü, sertlikleri, aşınma dirençleri ve korozyon dirençleri arttırılabilmektedir. Ancak, yüksek ekipman maliyetleri ve karmaşık alaşımlama işlemleri yeni yüzey alaşımlama/değiştirme yöntemlerini araştırmayı zorunlu kılmaktadır. T/M yöntemi ile üretilen elektrotlar, elektro erozyonla işlemede (EEİ) yüzey alaşımlama için kullanılabilmektedir. Elektro erozyonla alaşımlama/kaplama (EEK) adı verilen bu yöntemde, elektrottan kopan malzeme ve dielektrik sıvısında bulunan karbon, işparçası yüzeyinde birikerek sert metal karbür tabakası oluşturur. Bu çalışmada, Cu-Cr, Cu-Mo ve Cu-B4C toz metal (T/M) elektrot kullanımının elektro erozyonla işleme (EEİ) performans çıktılarından işparçası işleme hızı (İİH), elektrot aşınma hızı (EAH), işlenmiş yüzeyin ortalama ve azami yüzey pürüzlülükleri (Ra ve Rz), işparçası yüzey katman kalınlıkları, mikrosertlik, korozyon direnci ve aşınma direnci üzerindeki etkileri deneysel olarak incelenmiştir. Farklı toz karıştırma oranları, sıkıştırma basınçları ve sinterleme sıcaklıklarında elde edilen T/M elektrotlar SAE 1040 çeliğinin işlenmesinde kullanılmıştır. Analizler, elektrot malzemesinin işparçası yüzeyinde katman halinde alaşımlandığını ve karıştırma oranı, sıkıştırma basıncı ve sinterleme sıcaklığının EEİ performans çıktılarını etkilediğini göstermiştir. Elde edilen bu katman sayesinde iş parçası yüzeyinin korozyon ve aşınma direncinin arttırılabileceği, EDS analizleri, korozyon ve aşınma testleri yardımıyla gösterilmiştir. The life, hardness, abrasive wear resistance and corrosion resistance of mold-tool set can be improved by alloying the surfaces of molds and tools. But, due to the high equipment costs and complex alloying processes make it necessary to investigate new surface alloying/modification methods. Electrodes produced by P/M technique can be used for surface alloying in electrical discharge machining (EDM). In this method, called electrical discharge alloying/coating (EDC), material from electrode and carbon in dielectric fluid accumulate on workpiece surface and form a hard metal carbide layer. In this study, the effect of use of Cu-Cr, Cu-Mo and Cu-B4C powder metal (P/M) electrodes on EDM performance outputs, namely material removal rate (MRR), electrode wear rate (EWR), mean and maximum roughness of machined surface (Ra and Rz), workpiece surface recast layer thickness, microhardness, corrosion resistance and abrasion wear resistance were investigated experimentally. The P/M electrodes produced at different mixing ratios, compacting pressures and sintering temperatures were used to machine SAE 1040 steel. The analyses performed have shown that the electrode material is deposited on to the work surface as a layer and the powder mixing ratio, the compaction pressure and sintering temperature affect the EDM performance outputs. With this recast layer, it was shown that, by the help of EDS analysis, corrosion and wear tests, it is possible to improve the corrosion and abrasive wear resistance of workpiece surface. 203

Explosive welding is a solid-state process in which dissimilar (sometimes similar) materials are bond together via the detonation of an explosive. The energy from explosion is used to “cold” weld a flyer plate to base plate. The unique feature of this process about welding dissimilar very large parts that cannot be weld with conventional fusion welding processes in a single operation with admissible quality makes it indispensible in modern production industry. This paper reviews the technological developments in explosive welding and gives the possible future implementation of this process., Patlayıcı yardımı ile kaynak, bir patlayıcının patlamasıyla farklı malzemelerin (bazen aynı malzemelerin) birleştirilmesinde kullanılan bir katı hal prosesidir. Patlama neticesinde açığa çıkan enerji, uçucu plakanın ana plakaya “soğuk” kaynatılmasında kullanılır. Geleneksel kaynak yöntemleri ile birleştirilmeleri mümkün olmayan çok büyük parçaların tek seferde ve kabul edilebilir kalitede kaynatılması bu teknolojiyi modern üretim yöntemleri arasında vazgeçilmez kılmaktadır. Bu çalışmada patlayıcı yardımı ile kaynak teknolojisindeki teknolojik gelişmeler açıklanacak ve muhtemel ileriki uygulamalardan bahsedilecektir.

Bu çalışmada, genetik algoritma kullanılarak, günümüzde özellikle uçak sanayinde büyük parçaların üretiminde kullanılan patlayıcı yardımı ile form verme tekniğinde patlayıcı kütlesinin optimizasyonu yapılmıştır. Genetik algoritma yirmi yıldan fazla süredir farklı bilim dallarına uygulanan bir yapay zeka optimizasyon tekniğidir. Bu metotta, doğada meydana gelen seçme, çaprazlama ve mutasyon gibi genetik operatörlerin bilgisayar ortamına uyarlanmış kodları kullanılır. Patlayıcı yardımı ile form verme sadece dişi kalıbın (bazen sadece erkek kalıbın) üretildiği ve form verilecek parça ile birlikte daha önceden kazılmış bir çukurun tabanına konulduğu alışılmamış bir imal usulüdür. Basıncı transfer eden ara ortam (çoğu zaman su) ve patlama basıncı erkek kalıbın işlevini görür. Patlayıcı yardımı ile form verme operasyonunda, patlayıcı kütlesi işlem maliyetini belirleyen temel değişkendir. Dolayısıyla, patlayıcı kütlesini asgariye indirmek çok önemlidir. Patlayıcı yardımı ile form verme bir nevi derin çekme işlemi gibi düşünülmüştür ve derin çekme formülleri ve patlama basıncı formülleri kullanılarak, patlayıcı kütlesini minimum yapmak için parça parametrelerinin genetik algoritma kullanılarak seçilebileceği gösterilmiştir., In this study, by using genetic algorithm, optimization of explosive mass in explosive forming technique, which is used for production of large parts in especially aerospace industries today, is done. Genetic algorithm is an artificial intelligence optimization technique applied in very different science branches for more than twenty years. In this method, codes of genetic operators like selection, crossover and mutation happened in nature, adapted to computer environment are used. Explosive forming is a nontraditional production technique in which only female die (sometimes only male die) is produced and then put with the forming plate on the bottom of a digged hole. The transmitting medium (most of the time water) and explosion pressure are used as a male die. In explosive forming operation, explosive mass is the main variable that determines the operational cost. Therefore it is very important to make explosive mass minimum. Explosive forming can be assumed to be a type of deep drawing process and by using deep drawing formulas and explosion pressure formulas, it is shown that part parameters can be chosen by genetic algorithm to make explosive mass minimum.

Bu çalışmada, yeni bir optimizasyon metodu olan ve günümüzde bir çok alanda kullanılan Genetik Algoritma (GA) yardımıyla patlayıcı yardımı ile form vermede parametre optimizasyonu yapılmıştır. Geleneksel hesaplama yöntemleriyle yapılan çözümler hem uzun zaman almakta ve hem de kimi zaman rasyonel olmayan sonuçlar ortaya çıkabilmektedir. Bu sebeplerle geleneksel metotlardan farklı yöntemler denenmesi kaçınılmaz bir zorunluluk olarak karşımıza çıkmaktadır. Metallerin patlama ile şekillendirilmesi günümüzde uzay endüstrisinde özellikle çok büyük parçaların şekillendirilmesinde yoğun olarak kullanılmaktadır. Bu operasyonlarda katı, sıvı ve gaz patlayıcılar kullanılmaktadır. Patlayıcı yardımı ile form verme konusunda Türkiye'de ciddi bir çalışma yapılmamıştır ve bu teknoloji şu an ülkemizde kullanılmamaktadır. Yapılan bu çalışmanın bu konudaki araştırmalara mütevazı bir katkı sağlayacağı umulmaktadır. Bu çalışmada, GA'ların çözümünde MATLAB 7.0 programı kullanılmış ve elde edilen sonuçlar çizelge ve grafiklere dönüştürülmüştür. In this study, by using Genetic Algorithm (GA) which is a new optimization method and used in many areas today, parameter optimization in explosive forming is done. Solutions made by traditional computational methods both lasts long time and reveals sometimes not rational results. For this reason, testing methods different than traditional methods appear to be an inevitable necessity. Forming metals with explosion is used frequently today in space industry for especially forming very large parts. In these operations, solid, liquid and gaseous explosives are used. There is no serious study done about explosive forming in Turkey and this technology is not used in our country now. It is hoped that this study provides a modest contribution to investigation about this topic. In this study, MATLAB 7.0 program is used for solving GA?s and obtained results are shown with tables and charts. 200

Titanyum ve alaşımları mekanik malzeme özellikleri sayesinde sanayinin birçok alanında tercih edilmektedir. Korozyon dayanıklılığı, yüksek mukavemet dayanımı ve düşük yoğunluk gibi iyi özelliklerinin yanında ham madde tedarik sürelerinin uzunluğu, işlenebilirliğinin zor ve maliyetli olması titanyum kullanımını sınırlandırmaktadır. Diğer yandan gelişen katmanlı imalat yöntemleri sayesinde karmaşık parçaların toz hammaddeden üretimi mümkün hale gelmiş ve günümüz araştırmaları bu yeni teknolojiler üzerinde yogunlaşmaktadır. Katmanlı imalat yöntemlerinden biri olan `Elektron Işını ile Ergitme` tasarımcılara geleneksel yöntemlerle üretilmiş parçaların malzeme özellikleri ile rekabet edebilecek, optimize edilmiş karmaşık parçaları geliştirmeleri konusunda olanak tanımaktadır.Bu tez çalışmasının ilk aşamasında elektron ışını ile ergitme yöntemi kullanılarak ASTM E8 standardına uygun olarak dokuz adet numune farklı kurulum yönlerinde (makine çalışma koordinatlarına göre X, Y ve Z yönlerinde) üretilmiştir. Yüzey pürüzlülügünün mekanik özellikler üzerindeki etkisinin görülmesi amacıyla, her yönde üretilen birer numune tornalama işlemine tabii tutulmuştur. Daha sonra her bir numuneye çekme testi uygulanmış, yüzey pürüzlülügü ölçülmüş ve kırılma yüzeyleri mikroskobik ortamda incelenmiştir. Sonuç olarak dikey olarak üretilen parçaların çekme özelliklerinin daha iyi olduğu gözlemlenmiştir. ˘Çalışmanın ikinci aşamasında, aynı çalışma fonksiyonuna sahip daha hafif, karmaşık yapıların katmanlı imalat ile üretiminin mümkün oldugunu göstermek amacıyla, testlerle elde edilen veriler kullanılarak örnek bir uçak parçasının topoloji optimizasyonu yapılmıştır. Parça yatay ve dikey olarak üretilmek üzere iki adet optimizasyona tabii tutulmuştur. Parçanın konumlandırılması, yük koşulları ve karşılık gelen gerilim degerlerine göre belirlenmiştir. Optimizasyon sonucunda sistem performansında kayıp yaşamadan, yaklaşık olarak %40 daha hafif tasarımlar elde edilmiştir. Titanium and its alloys are used in various industries due to their mechanical properties such as high corrosion resistance, high strength and low-density. However, utilization of parts made of titanium are limited since the lead time for raw material is long, they are hard to machine, and the machining costs are high. On the other hand, it is possible to produce complex parts with powder material by additive manufacturing techniques, and there is a growing interest in research on these new technologies.Electron Beam Melting, one of the additive manufacturing methods, gives chance to designers to develop complex parts that have comparable mechanical properties to the parts produced by conventional methods.In the first part of this study, nine samples according to ASTM E8 standard were produced in different building directions (according to machine coordinate system X, Y and Z). To see surface imperfections effect on mechanical properties, one of the samples built in each direction were machined by lathe. After that, tensile test was performed, surface roughness was measured for each specimen and the fracture surfaces were examined. As a result, it was observed that the parts built in vertical direction have better tensile properties.In the second part of the thesis, to show that it is possible to produce light weight complex parts that satisfy the system function by additive manufacturing, topology optimization of an aircraft fitting was done with data from the experimental part. Two optimizations were performed for the parts to be manufactured in vertical and horizontal building directions. Location of the parts were determined according to the load cases and corresponding stress values. After optimization, newer designs with around 40% less weight were obtained without sacrificing the system performance requirement. 108