Finite element modelling and measurement of stress evoluation in quenching processes
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 1995
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: CEMİL HAKAN GÜR
Danışman: TAYFUR ÖZTÜRK
Özet:Bu tezde, çeliklere su verme işleminin sonlu eleman yöntemi ile modellenmesi, buna dayanılarak geliştirilen bilgisayar programı, ve x-ışınları kırınımı ile yapılan kalıntı gerilme ölçümleri sunulmaktadır. Modelde, eksenel simetriye sahip parçalar temel alınmıştır. Hedeflenen sanayi uygulamaları, çatlak oluşumunun önlenmesi, su verme işlem parametrelerinin ve boyutsal etkilerin kontrolü, optimum servis davranışı için en uygun kalıntı gerilme dağılımının ve mikroyapının elde edilmesidir. Modelde, su verme işleminin tamamı incelenerek kalıntı gerilmeler hesaplanmaktadır. Sıcaklık dağılımı, konvektif sınır koşullarının etkilediği, doğrusal olmayan ve zamana bağlı ısı transferi problemine ait denklemlerin çözülmesi ile elde edilmektedir. Formüller faz dönüşümlerinden kaynaklanan ısı değişimlerini de İçermektedir. Soğuma eğrileri, basamak şeklinde kısa süreli eş- sıcaklık adımlarına dönüştürülmekte, ve eş-sıcaklık-dönüşüm (İT) diyagramları kullanılarak oluşan fazların miktarı bulunmaktadır. Gerilmelerin hesaplanmasında küçük gerinmeli şekil değiştirme ve termo-elasto-plastik malzeme davranışı temelalınmıştır. Sıcaklık farklarından ve faz dönüşümlerinden kaynaklanan gerinmeler yükleme adımlan olarak uygulanmıştır. Formüllerde, von Mises akma kriteri kullanılmış, eşyönlü doğrusal gerinme sertleşmesi varsayılmış, ve faz dönüşümlerinin plastik deformasyona olan etkisi dikkate alınmıştır. Elasto-plastik problemin çözümünde teğetsel modül yöntemi kullanılmıştır. Programda kullanılan tüm malzeme özellikleri sıcaklığa ve fazlara göre değişmektedir. Geliştirilen program, elde edilen sonuçlar önceki çalışmalarla ve x-ışınlan kırınımıyla ölçülen kalıntı gerilmelerle karşılaştırılarak kontrol edilmiştir. Bu programın, malzeme özelliklerinin ve su verme işlemi parametrelerinin soğuma hızlarına, faz dönüşümlerine, iç ve kalıntı gerilmelere olan etkilerinin incelenmesine yardımcı olabileceği sonucuna varılmıştır. Deneysel çalışmalarda, C60 çeliğinden silindir, ortadan delinmiş ve merkezden kaçık olarak delinmiş silindirlerden oluşan çeşitli numune serileri hazırlanmıştır. Su verme işlemlerinden sonra, parça yüzeyindeki kalıntı gerilmelerin eksenel ve teğetsel bileşenleri x-ışınları kırınımıyla ölçülmüş, aynca kalıntı gerilmelerin derinlik profilleri elde edilmiştir. Sonuçta, su verme koşullarının yanısıra, numunelerdeki delik çaplarının ve merkezden kaçıklık derecelerinin de parçada oluşan kalıntı gerilmeleri önemli ölçüde etkilediği belirlenmiştir. Anahtar Sözcükler : Sonlu Eleman Modellemesi, Kalıntı Gerilme, Su Verme, X-ışınlan Kırınımı vı