MALZEME TASARIMI VE SEÇİMİ PROF. DR. MUHARREM YILMAZ

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "MALZEME TASARIMI VE SEÇİMİ PROF. DR. MUHARREM YILMAZ"

Selim Çalık
8 yıl önce
İzleme sayısı:

1 MALZEME TASARIMI VE SEÇİMİ PROF. DR. MUHARREM YILMAZ

2 KAYNAKLAR

3 TASARIM Ürün Tasarımdır.

4 TASARIM Tasarım Bilgi topluluğu Makine ve parçaya yönelik Avantaj Tasarımda amaç Daha verimli Daha ucuz Üretim Kolaylığı Fonksiyonel tasarım

5 TASARIM Bilgi topluluğu Bileşen dizaynı Malzeme seçimi Eski Yeni

6 TASARIM Tasarım Tek parça Parçalar topluluğu Sonuç ürün özel parçalar standart parçalar

7 TASARIM Özel parçalar enjeksiyon kalıplanmış plastikler preslenmiş/kalıpta dövülmüş çelikler

8 TASARIM Yeni ürün tasarımı Yeni pazarlar Mevcut pazarı korumak Tasarımda müşteri istekleri Ürün kalitesi üzerinde müşteri düşünceleri

9 TASARIM Başarılı ve hızlı bir tasarım gerçekleştirmek için farklı uzmanlık alanlarını kapsayan geniş bir bilgi topluluğuna ihtiyaç bulunmaktadır. Bu nedenle tasarım pazarlamacılar ve farklı mühendislerden oluşan bir takım ile gerçekleştirilir.

10 TASARIM MOTODOLOJİSİ Dizayn iteratif bir prosestir. Fonksiyonun tanımlanması Bilgi topluluğu oluşturulması Deneme amaçlı dizayn Sistematik bir prosesin düzenlenmesi

11 TASARIM MOTODOLOJİSİ Peki tasarım nasıl bir şeydir? Herkes tasarımcı olabilir mi? Yaratıcı düşünce nedir? Bir dizayn metodolojisi oluşturulabilir mi?

12 Tasarım metodolojisi adımları MALZEME SEÇİMİ BİLEŞEN DİZAYNI DENEYİMSEL MALZEME SEÇİMİ Metaller,Seramikler,Polimerler ve Kompoziler göz önüne alınır DENEYİMSEL BİLEŞEN DİZAYNI Çalışma koşullarının tanımlanması MALZEME VERİSİNİN TOPLANMASI Fiyat,Yoğunluk Elastik Özellikler :E,v Akma Mukavemeti:σ Sertlik: H( 3 σ) Süneklik: Kırılma Tokluğu: K Yorulma Mukavemeti : σ Isısal Genleşme Katsayısı :α Oksidasyon ve korozyon hızları BİLEŞEN VERİSİNİN TOPLANMASI Ortalama gerilme Eğme momenti Burulma yükleri Gerilme Konsatrasyonları İzin verilebilir sehim Yorulma gerilmeleri DİĞER ZORLAMALAR Çevre Sıcaklık Deneme Yanılma DENEYİMSEL DİZAYNDA MALZEME PERFORMANSI ANALİZİ Malzeme özeliklerinin bileşen dizaynına giydirilmesi. Deneme Yanılma DETAYLANDIRILMIŞ SPESİFİKASYON ve DİZAYN Seçilen malzemeye göre detaylandırılmış boyut, tolerans vs

Oksidasyon ve korozyon hızları BİLEŞEN VERİSİNİN TOPLANMASI Ortalama gerilme Eğme momenti Burulma yükleri Gerilme Konsatrasyonları İzin verilebilir sehim Yorulma gerilmeleri DİĞER ZORLAMALAR Çevre

13 METODOLOJİK TASARIM DETAYLANDIRILMIŞ SPESİFİKASYON ve DİZAYN Seçilen malzemeye göre detaylandırılmış boyut, tolerans vs Deneme Yanılma ÜRETİM YÖNTEMİ SEÇİMİ Şekillendirme,Isıl İşlem,Birleştirme,Yüzey Birleştirme,Kalite Kontrol,Detaylı Fiyatlandırma. Malzeme seçimi veya dizayn kaçınılmaz olarak tekrar gözden geçirilir Deneme Yanılma PROTOTİP TESTLERİ Performans değerlendirmesi,hata analizi,performans ve üretimin optimizasyonu ÜRETİM DÜZENİNİN KURULMASI Alan hatalarının denetlenmesi,performans ve fiyatın karşılaştırmalı olarak sınanması Deneme Yanılma İLERİYE YÖNELİK GELİŞTİRME Daha iyi performans ve daha düşük fiyat için gelişmeler.yenilik:yeni Malzemeler,radikal yeni dizayn Deneme Yanılma

Malzeme seçimi veya dizayn kaçınılmaz olarak tekrar gözden geçirilir Deneme Yanılma PROTOTİP TESTLERİ Performans değerlendirmesi,hata analizi,performans ve üretimin

14 TASARIM ÖDÜLLERİ İyi bir tasarım çalışır, Ama mükemmel bir tasarım zevk verir

Kaynaklanabilirlik İşlenebilirlik Şekil Boyut Tolerans Estetik YAPI Maliyet

15 TASARIMDA MALZEME İLİŞKİLERİ MALZEME ÖZELLİKLER Fiziksel Mekanik Termal vb Rijitlik Dayanım Tokluk Emniyet Kütle Dökülebilirlik Dövülebilirlikl Kaynaklanabilirlik İşlenebilirlik Şekil Boyut Tolerans Estetik YAPI Maliyet Parça Sayısı Ölçü Toleransı süreç ÜRETİM Döküm Dövme Talaşlı işleme Kaynaklama Kaplama

16 TASARIM ÖRNEĞİ-MANTARLI ŞİŞE AÇACAĞI

17 Mantarın şişeden çıkarılabilme yöntemleri

18 ilk üç yöntem için şişeden mantarı çıkarma şekilleri

19 ilk mantar çıkarma şekli için farklı tasarımlar

20 Yukarıdaki tasarımlara göre üretilmiş ürünler

21 Tasarımlar için gereksinimler Yükü mantara ileten vida ucuz olmalı, Kaldıraç gerekli eğme momentini taşımalı ve hafif olmalı, İnce elastik bıçak mantar ve şişe boynu arasına bastırıldığında eğilmemeli, İçi oyuk ince boru (iğne) mantarı delecek kadar sert, rijit ve sağlam olmalıdır.

22 Malzeme seçimi niçin önemli

23 Malzeme seçimi niçin önemli Malzemelerin kullanılacakları yere ve yükleme şartlarına uygun olacak şekilde seçilmesi gereklidir.

24 Malzeme Seçiminde Dikkate alınacak faktörler Otomasyon Malzeme fiyatı = 0.5(ürün fiyatı) Tasarım Doğru malzeme seçimi malzeme Yanlış malzeme seçimi Parça hasarı Gereksiz maliyet Demir esaslı malzeme sayısı > Bir traktörde bin parça Bir otomobilde bin parça Bir uçakta 100 bin parça Bir denizatlıda 120 bin parça bulunmaktadır.

25 Ashby yöntemi Malzeme seçim kademeleri Aktarma: Kısıtlar ve hedefler şeklinde dizayn gereksinimleri ifade edilir. Eleme: Bu işi yapamayacak malzemeler elenir Sıralama: İşi en iyi yapan malzemeler bulunur Destekleyici bilgiler

26 Ashby yöntemi Birinci adım olan aktarmanın adımları Fonksiyon: Komponent ne yapar? Hedef: Hangi ana şartlar karşılanmalıdır? Kısıtlar: Maksimum veya minimum olabilen nedir? Serbest değişkenler: Hangi dizyn değişkenleri serbesttir?

27 ÖRNEK: Hafif ve mukavemetli bağlantılar için malzemeler Fonksiyon : Bir çekme yükünü desteklemeli Hedef : Minimum kütle; m = ALρ Kısıtlar : Boy belirlenmiştir, F yükünü taşımalıdır; F / A < σ y Serbest değişkenler : Kesit alanı, malzeme

28 ÖRNEK: Hafif ve mukavemetli bağlantılar için malzemeler Konu ile ilgili hesaplamalar

29 Genel olarak malzeme seçimde işlem basamakları Malzemelerin gerekli özeliklerinin analizi Aday malzemelerin seçimi Adayların geliştirilmesi Gerekli özeliklere en iyi uyan malzemenin seçimi

30 Yanlış malzeme seçiminin nedenleri Bu tip uygulamalarda her zaman bu malzeme kullanılır Yalnızca bazı özelikler göz önüne alınır

31 Peki malzeme mühendisi malzeme seçiminde ne yapacak? Hem ürünün çalışma şartlarını ve hem de ürünün servis şartlarını dikkatle listeler. Koşullar ve servis şartlarındaki değişimleri listeler. Aranan özelikleri malzeme spekturumu ile karşılaştırır En iyi uyumu sağlayan malzemeyi seçer

32 Malzeme seçimi örnekleri Elektronik devre Aday malzemeler: Altın, bakır, alüminyum, gümüş Kahve bardağı Aday malzemeler: plastik, cam, seramik, çelik

33 Malzeme seçimi örnekleri Uçak kanadı Aday malzemeler: Al alaşımı, Ti alaşımı, çelik

34 Malzeme seçimi örnekleri Ampul flamanı Aday malzemeler bakır, Tungsten, çelik

35 Malzemelerin gerekli özeliklerinin analizi Mukavemet:

36 Malzemelerin gerekli özeliklerinin analizi Süneklik: Kritik süneklik: % 1 Süneklik problemi mukavemet problemine bağlıdır. Tren yolu rayları, sert çalışma koşullarına rağmen düşük sünekliktedir. % 1.5 lik bir kalıcı deformasyonun kanadın aerodinamik yeteneğini yok eder.

37 Malzemelerin gerekli özeliklerinin analizi Tasarım: IO Almen: Çalışma sırasında oluşan yorulma hasarının % 90 ı dizayn ve üretim hatalarından oluşur. Yalnızca geri kalan % 10 malzeme hatası veya ısıl işlem hatasıdır. Yeni malzeme araştırmaları çoğu kez daha avantajlı tasarımların yapımını mümkün kılabilmek için olmaktadır.

38 Malzemelerin gerekli özeliklerinin analizi Kararlılık: Çalışma halindeki bir malzemenin kararlılığı başlangıçtaki özeliklerini kendisine biçilen ömür boyunca muhafaza etmesidir. Sıcaklık Radyasyon

39 Malzemelerin gerekli özeliklerinin analizi Elde edilebilirlik: Malzemenin temin kolaylığı İmalata uygunluk:

40 Malzemelerin gerekli özeliklerinin analizi Korozyon:

41 Malzemelerin gerekli özeliklerinin analizi Maliyet: Seçimde son karar: ekonomik nedenler Büyük tasarruflar: imalat prosedürü veya malzemenin kullanıldığı şekilde değişiklikler Örnek: kompleks şekilli parçalar (kasnaklar). Daha ekonomik yöntem kullanımı: otomobil motorlarındaki krank milleri Küresel grafitli dökme demir Dövme ıslah çeliği

42 Malzeme seçimi örnekleri Tornavida şaftı: Aday malzemeler: karbonlu çelik, PE, cam Tornavida sapı: Aday malzemeler: PMMA, lastik, tahta

43 Malzeme seçimi örnekleri Turbufan uçak motorları:

44 Malzeme seçimi örnekleri Turbofan bıçakları: Aday malzemeler: Ti, CFRP, cam, kılıflanmış CFRP Türbin bıçakları: Aday malzemeler: Süper alaşımlar

45 Malzeme seçimi örnekleri buji: Aday malzemeler: Wolfram alaşımı, bakır, altın

46 Malzeme seçimi örnekleri Yelkenli: Gövde aday malzemeler: GFRP, çelik, tahta Direk aday malzemeler: Al, tahta, kompozit Yelken aday malzemeler: koton, nylon, terylen, kevlar Halat aday malzemeler: koton, kevlar

Benzer belgeler

İÇİNDEKİLER BÖLÜM 1 BÖLÜM 2

İÇİNDEKİLER BÖLÜM 1 BÖLÜM 2 İÇİNDEKİLER BÖLÜM 1 Malzeme Seçiminin Temelleri... 1 1.1 Giriş... 2 1.2 Malzeme seçiminin önemi... 2 1.3 Malzemelerin sınıflandırılması... 3 1.4 Malzeme seçimi adımları... 5 1.5 Malzeme seçiminde dikkate