15 sonuçlar
Arama Sonuçları
Listeleniyor 1 - 10 / 15
Yayın A thermo-mechanical model of drill margin-borehole surface interface contact conditions in dry drilling of thick CFRP laminates(Elsevier Ltd, 2020-04-23) Karpat, Yiǧit; Karagüzel, Umut; Bahtiyar, OnurDry drilling of thick carbon fiber reinforced polymer (CFRP) laminates requires careful selection of process parameters in order to obtain acceptable borehole surface quality. Complex contact conditions between the drill margin and the borehole surface determine the integrity of the borehole surface depending on the process parameters and temperature-dependent viscoelastic material properties. Temperature rise during dry drilling reduces the elastic modulus of the CFRP and causes thermal expansion of the drill, resulting in considerable contact length at the drill margin and borehole surface interface. Manufacturers need a better understanding of the interaction among contact pressure, sliding velocity, temperature at the interface, and temperature-dependent material properties to develop predictive models for drilling CFRPs. To examine this complex interaction, this study develops a novel, hybrid model that combines a time-based analytical modeling of drilling process with a finite element-based modeling of temperature rise. Drilling experiments were performed in which thrust force, torque, and temperature were measured as a function of feed, and these measurements were used to identify unknown hybrid model parameters. The results revealed that a significant change in friction conditions occurs when increased temperatures at the margin and borehole surface interface approach and exceed the glass transition temperature of the CFRP laminate at a large feed rate. These findings show the benefit of increasing feed during dry drilling, which is nonetheless limited by the temperature-dependent material properties of the work material.Yayın Effects of turn-milling conditions on chip formation and surface finish(Elsevier Science BV, 2019-04-24) Rahimzadeh Berenji, Kaveh; Karagüzel, Umut; Özlü, Emre; Budak, ErhanTurn-milling operations performed on mill-turn machines offer significant advantages provided that appropriate conditions are used. Compared to conventional machining processes, kinematics and geometry of turn-milling are more complicated due to additional parameters such as speed and diameter ratios of the tool and workpiece as well as eccentricity between them. In this study, the effects of process conditions on chip formation and surface generation are investigated. A novel approach is presented in order to select turn-milling conditions and related machine tool parameters using the relationship between the process and the machine tool.Yayın Effect of scanning strategies and laser parameters on metal-composite joining(Bellwether Publishing, 2021-07-27) Kuzu, Ali Taner; Karagüzel, Umut; Erbay, Batıray; Bakkal, MustafaThis study presents an investigation on the effectiveness, automation characteristics, and mechanics of joints between different material types namely glass ?ber reinforced plastics (GFRPs) and SS304 stainless steel using an industrial Nd: YAG continuous-wave laser welder and a 2-axis custom design jig. The custom design jig includes computer-controlled (CNC) step motors, which provide high accuracy position control of the selected laser patterns. Four different patterns (Linear Curve, Hilbert Curve, Triangle Weave, and Curlique Weave) are investigated under different process parameters (laser power, lap joint length, and traveling speed) to obtain more robust joints. The strength of the joint is examined by variance analysis and found that the laser power and the pattern are the most important factors. Tensile shear tests present that the best-resulted joint carried around 4000 N before fracture. Polymer vaporization resulted in sub-millimeter sized bubbles that are widely formed inside the molten zone of the GFRP specimen. Therefore, a strong joint between GFRP and SS304 stainless steel could be obtained by a direct laser joining process at low power, with load adaptable space-filling curve patterns and without needing surface pretreatment, sophisticated clamps or high clamping forces.Yayın Mechanical and thermal modeling of orthogonal turn-milling operation(Elsevier Science BV, 2017) Karagüzel, Umut; Bakkal, Mustafa; Budak, ErhanTurn-milling is a relatively new machining technology which is performed for cutting of symmetrical or non-symmetrical rotational parts. To improve productivity, determination of cutting parameters in turn-milling is crucial. However, experimental approach is costly, hence it is important to develop predictive models, especially analytical models, for improved process outputs such as cutting force, MRR, cutting temperature etc. In this study, cutting forces, part quality, MRR, cutting temperatures are modeled for orthogonal turn-milling operation. The developed models are verified by experiments. The results show that the eccentricity parameter in turn-milling has a significant effect on process outputs.Yayın Ti6Al4V Alaşımının talaşlı imalatı sırasında termal kamera ile sıcaklık ölçümü ve sonlu elemanlarla modellenmesi(Süleyman Demirel Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, 2019-06-26) Karagüzel, UmutTalaşlı imalat en yaygın kullanılan imalat yöntemlerinden biridir. Talaşlı imalatta en önemli problemlerin başında yüzey bütünlüğünü, parça toleransını ve takım ömrünü dolayısıyla maliyeti etkilemesi nedeniyle kesme sıcaklığı gelmektedir. Özellikle titanyum, nikel gibi kesilmesi zor alaşımların işlenmesinde kesme sıcaklığının etkileri daha belirgin olmaktadır. Bu amaçla, bu çalışmada Ti6Al4V alaşımının kesilmesi sırasında sıcaklıkların belirlenmesine çalışılmıştır. Kesme sıcaklıkları deneysel olarak termal kamera ile ölçülmüştür. Termal kamera ile yapılan ölçümlerde karşılaşılan en büyük problem uygun yayma katsayısı (emissivite) değerinin seçilmesidir. Bu nedenle çalışmada yayma katsayısının belirlenmesi için bir deney düzeneği tasarlanmıştır. Sonrasında ise bu sıcaklıklar sonlu elemanlar yardımı ile modellenmiştir. Deneysel ve teorik sonuçlar karşılaştırılmış ve birbirine oldukça yakın sonuçlar elde edilmiştir.Yayın Sıcak dövme kalıplarına infrared (kızılötesi) yöntemi ile ön ısıtma uygulanmasına yönelik deneysel ve teorik analiz(Makina Tasarım ve İmalat Derneği, 2020-09-19) Karagüzel, Umut; Kuzu, Ali Taner; Korap, Vedat; Çilingir, Hasan; Bakkal, MustafaSıcak dövme işlemi, üretim teknolojisinin önemli bir parçasınıoluşturur. Sıcak dövmede uygulanan ısı enerjisi ile parçanın akmadayanımı azalır böylelikle şekil verme kabiliyeti artarak daha karmaşıkgeometrili parçaların üretilmesine imkân tanır. Ancak artan sıcaklıklabirlikte kalıp dayanımında da düşüş yaşanması kalıp ömrünün azalmasınave üretim maliyetlerinin artmasına neden olur. Kalıp ömrünü azaltanetkenlerden biri de kalıbın dövme işlemi süresince karşılaştığı yükseksıcaklık farklarıdır, bunun önüne geçebilmek için dövme işlemi öncesindekalıba ön ısıtma işlemi uygulanır. Bu çalışmada sıcak dövme sırasındadengeli ve homojen bir ön ısıtma için infrared ısıtıcı geliştirilmiş veüretime uygulanmıştır. İnfrared ısıtıcının verimi ısıtılıcak kalıbın yüzeydurumuna da bağlı olduğundan, çalışmada kalıp yüzeyi için çeşitlikaplamalar ve yüzey uygulamaları denenmiş ve bunların verimlerikarşılaştırılmıştır. Çalışmada ısıtma prosesinin sonlu elemanlar modelide geliştirilmiş ve sıcaklık sonuçları deneysel sonuçlarlakarşılaştırılmıştır. Geliştirilen model ile sıcaklıkların en fazla % 9’luk birfark ile tahmin edilebileceği ortaya konulmuştur. Bu modelle ayrıca farklıkalıp geometri ve kalıp derinliğinde, istenilen sıcaklığa ulaşabilmek içingereken ısıtma süresi kolaylıkla belirlenebilir. Çalışma sonucundainfrared ısıtıcı ile kalıbın ön ısıtıma işleminin homojen ve verimli birşekilde yapılabiliceği gösterilmiştir.Yayın Frezeyle tornalamada takımda ortaya çıkan termal deformasyonların modellenmesi(Gazi Universitesi Muhendislik-Mimarlik, 2017) Karagüzel, Umut; Bakkal, Mustafa; Budak, ErhanFrezeyle tornalama işleminde işlemiş parça doğruluğu ve üretkenliği arttırarak işlem performansını iyileştirmek kesme kuvvetlerini ve takım ucundaki ısı kaynaklı deformasyonları kontrol etmekle mümkündür. Bu çalışmanın amacı frezeyle tornalama sırasında ortaya çıkan ısı kaynaklı deformasyonları belirlemek ve bunları basınçlandırılmış soğuk hava kullanarak azaltmaktır. Kesme kuvvetleri, takım sıcaklıkları ve deformasyonlar sonlu elemanlarla modellenmiş ve deneylerle doğrulanmıştır. Kuru kesme koşullarında bu deformasyonların paso derinliğinin %40’ı kadar olabileceği ve bunun sonlu elemanlarla tahmin edilecebileceği gösterilmiştir. Ayrıca bu deformasyonlar soğuk hava ile %65’e kadar azaltılabilir. Termal deformasyonlara ek olarak çalışmada takım aşınması ve işlenen parçada yüzey pürüzlülüğü değerleri de ölçülmüştür ve özellikle frezeyle tornalamada yüzey pürüzlülüğü değerlerinin taşlamadaki kadar iyi olabileceği gösterilmiştir.Yayın Experimental analysis on drilling of Al/Ti/CFRP hybrid composites(Bellwether Publishing, 2021-01-25) Kayihan, Mete; Karagüzel, Umut; Bakkal, MustafaCarbon fiber reinforced composites (CFRP) have superior mechanical properties such as high strength/density ratio, and good damping ability. CFRP which is frequently used in parts in the aviation industry can also be single or stacked together with titanium and aluminum alloys. However, delamination could occur on the CFRP surfaces after drilling which leads to deterioration in mechanical properties. Therefore, in this paper, the effect of process parameters and stack order on cutting force, torque are investigated. The tests were carried out at three different drilling speeds and feed rates on a CNC vertical machine tool by using a solid carbide cutting tool. The results of hole quality indicate that the process outputs are significantly affected by process parameters and stack order. The force and torque values obtained at high drilling speeds and low feed rates are independent of the stack order. However, the stacking order is determined to be the most effective parameter for the thrust force and torque values. The force generated during the Ti/CFRP/Al stack in which the highest force value is approximately 50% higher than the lowest force which occurs on Al/Ti/CFRP stack. The surface roughness value measured during the Al/Ti/CFRP stack is approximately half of the other stack order.Yayın Investigating effects of milling conditions on cutting temperatures through analytical and experimental methods(Elsevier Science SA, 2018-12) Karagüzel, Umut; Budak, ErhanCutting temperatures in milling operations have a significant impact on tool wear, size and shape tolerances and residual stresses of the machined part. Prediction and measurement of cutting temperatures in milling, on the other hand, have some challenges due to the rotary tools resulting in an intermittent process and transient thermal loadings. In this study, novel approaches are presented to model and measure the cutting tool temperature variations during milling. The model is used to predict effects of milling conditions on cutting temperatures particularly to determine a relationship between tool temperature and radial depth of cut. The model predictions are verified by measurements obtained from the developed measurement technique and the literature data.Yayın Transient multi-domain thermal modeling of interrupted cutting with coated tools(Springer Science and Business Media Deutschland GmbH, 2021-09) Karagüzel, UmutInterrupted cutting operations, such as milling, produce fluctuating tool temperatures which directly affect the process outputs. Thus, prediction of cutting tool temperatures enables process planning, selection of materials for tool substrate and coating layers, and tool geometric design for improved productivity in machining operations. Theoretical analysis of temperature is a cost effective way to predict the tool temperatures. Considering the industrial needs, a theoretical model should be fast, easy to implement, and reliable. To that end, a novel hybrid model, which assembles analytical and numerical methods, is proposed in this study. This novel transient thermal model simulates the interrupted cutting with coated cutting tools. The proposed model includes an analytical heat flux calculation at the tool-chip interface considering the sticking-sliding contact behavior. The determined heat flux is, then, used to perform a numerical solution of the transient heat conduction problem in the cutting tool geometry with temperature-dependent thermal properties. The developed model is validated with experimental results found in literature under different cutting conditions. The results show that the model can predict the maximum temperatures generated in a thermal cycle with an accuracy of 2–10%. Thus, the proposed model can be further used to determine the process parameters, properties of coating layers, and tool geometric design.
