Doktora Tezleri / Doctoral Thesis

Permanent URI for this collectionhttps://ada.atilim.edu.tr/handle/123456789/24

Browse

Now showing 1 - 7 of 7

Bor nitrür kaplamanın teorik modellenmesi
(2022) Rake, Nakka Lotfy; Kaftanoğlu, Bilgin; Manufacturing Engineering
Bor Nitrür, fiziksel ve kimyasal özelliklerin benzersiz bir kombinasyonuna sahip olduğu için değerli bir yapısal malzemedir. Fiziksel Buhar Biriktirme (PVD), mükemmel bir vakumlu kaplama işlemidir. Magnetron püskürtme, her tür nesne üzerine ince malzeme katmanları biriktirmek için çok yönlü bir plazma tekniğidir. Bu ince filmlerin amacı, nesneye ilginç özellikler eklemek veya bunları geliştirmektir. Teknik, endüstride çok beğenildi ve uygulamasını büyük bina cam pencerelerinden, araba parçalarına ve matkap aynalarına, akıllı telefonların dokunmatik paneline kadar çok sayıda teknolojik üründe buldu. Mevcut çalışma, PVD-Magnetron püskürtme tekniğini (MS) kullanarak Bor Nitrür kaplamanın teorik modellemesine odaklanacaktır. Bu model, BN katmanının biriktirme hızında etkili olan parametrelerin daha iyi anlaşılmasına izin verecektir. Model, MS'nin tüm aşamalarını modelleyebilmelidir: Manyetik ve elektrik alan, parçacıklar (elektron, iyon, atomlar) hareketi, püskürtme ve biriktirme. Modelleme kullanılarak kaplamanın mekanik özellikleri ve yapısı incelenecektir.
Havacılık endüstrisinde kullanılan kesilmesi zor malzemeler üzerinde nanoakışkan minimum miktar yağlama ile çok eksenli ultrasonik titreşi̇m destekli frezelemenin etkileri üzerine bir inceleme
(2023) Namlu, Ramazan Hakkı; Lotfi, Bahram; Kılıç, Sadık Engin; Mechanical Engineering; Department of Mechanical Engineering
Havacılık sektörü, modern dünyanın önde gelen endüstrilerinden biri olarak öne çıkmaktadır. Bu sektörde Ti-6Al-4V malzemesinin yaygın olarak kullanılması, mükemmel mukavemet-ağırlık oranına ve iyi korozyon direnci gibi özelliklerine sahip olmasından kaynaklanmaktadır. İşleme, malzemeyi nihai şekline dönüştürmek için havacılık sektöründe vazgeçilmez bir süreçtir. Bununla birlikte, Ti-6Al-4V'nin işlenebilirliği, Geleneksel İşleme (Gİ) kapsamında, düşük termal iletkenliği, kesici takımlara yapışma eğilimi ve talaş kaldırmayla ilgili zorluklarla karakterize edilmekte ve bundan dolayı genellikle 'işlenmesi zor' bir malzeme olarak adlandırılmaktadır. İşleme verimliliğini artırmak için, Ultrasonik Titreşim Destekli İşleme (UTDİ) umut vaat eden bir teknik olarak ortaya çıkmıştır. UTDİ, yüksek frekansta, düşük genlikli titreşimleri çeşitli kesme yönlüklerine entegre ederek verimliliği artırmayı amaçlayan hibrit bir işleme yaklaşımıdır. Hibrid işleme stratejileri ile beraber, Ti-6Al-4V'nin işleme performansını artırmak için başka bir yol da soğutma sistemlerini içermektedir. Bu sistemler, malzemenin düşük termal iletkenliğinden kaynaklanan kesme bölgesindeki ısı birikimini azaltmayı amaçlar. Ancak, Geleneksel Kesme Sıvıları'nın (GKS) kullanımı, sınırlı performans artışları ve çevresel ve mesleki sağlık riskleri nedeniyle alternatif tekniklerle değiştirilmektedir. Bu alternatifler arasında, Minimum Miktar Yağlama (MMY), kesme bölgesine yüksek basınçlı hava ile birlikte minimum miktarda yağın aerosol formunda verilmesini içeren bir yöntem olarak ortaya çıkmıştır. Aerosol form, GKS'ye kıyasla kesici takım ile iş parçası arasına daha iyi penetre ederek verimliliğin artmasına katkıda bulunur. Ayrıca, MMY'nin avantajları, Nanoakışkan-MMY (NMMY) olarak bilinen nanoparçacıkların eklenmesi ile daha da artırılmaktadır. NMMY, MMY'de kullanılan yağa nanoparçacıkların entegre edilmesini içerir ve bunların termo-fiziksel özelliklerini kullanarak saf MMY'ye kıyasla üstün işleme verimliliği elde etmeyi amaçlar. Özellikle, en büyük gelişmeler, çeşitli nanoparçacık türlerini birleştiren Hibrid-NMMY (HNMMY) uygulamasıyla elde edilebilir. Bu tez, optimum konsantrasyonları ve uygulama metodolojilerini belirlemek amacıyla, değişik nanoparçacık konsantrasyonları ve bunlara karşılık gelen etkilerle karakterize edilen çeşitli nanoakışkanların kapsamlı bir incelemesini amaçlar. Daha sonra, tez, çok eksenli UTDİ ve NMMY yaklaşımlarının birleşik etkilerini araştırır. Mevcut literatüre göre, daha önce hiçbir araştırma, Ti-6Al-4V üzerinde kanal frezeleme operasyonlarında çok eksenli UTDİ ve NMMY/HNMMY uygulamalarını incelememiştir. Araştırma bulguları, çok eksenli UTDİ ve NMMY'nin birleşik kullanımının Ti-6Al-4V'nin işleme performansında önemli gelişmelere yol açtığını göstermektedir, bu da daha etkili ve sürdürülebilir bir uygulama sağlamaktadır.
Mekanik ve biyomedikal uygulamalar için tek ve çok katmanlı filmler için bor nitrür kaplamaların geliştirilmesi
(2021) Hacaloğlu, Tuğçe; Kaftanoğlu, Bilgin; Manufacturing Engineering
Bu tezde Fiziksel Buhar Büyütme (FBB) sistemi magnetron saçtırma tekniği ile Bor Nitrür Kaplamalar gerçekleştirilmiştir. Bütün kaplamalarda ana alttaş malzemesi olarak D2 çeliği kullanılmıştır. Ayrıca, FBB-magnetron saçtırma sistemine daha önce kullanılmamış, yeni geliştirilen bir teknoloji olan ilave güç kaynağı İndüktif Akuple Plazma (IAP) eklenerek BN kaplamalar yapılmıştır. Bu çalışmada kaplamalar medikal, katmanlı kaplama ve IAP kullanımını içermektedir. Farklı parametreler uygulanarak, farklı alttaşlar BN ile kaplanmıştır. Elde edilen kaplamalar sonucunda, kaplama kalınlığı, elde edilen BN filmin kristal yapısı, ince filmin nano sertliği, BN kaplama yapışkanlığı ve kaplanmış yüzeyin sürtünme katsayısı ölçülmüştür. Bu çalışmada, medikal alanda gerçekleştirilen BN kaplamaların biyofilm oluşumunu engellediği ve kemik iyileştirmesini hızlandırdığı ortaya çıkmıştır. Çok katmanlı kaplamalarda, akımsız nikel kaplamalı alüminyum alttaş üzerine yapılan BN kaplama kalınlığı en kalın kaplama olarak ölçülmüştür. IAP destekli FBB sistemi ile yapılan BN kaplamalarda ise uygulanan IAP gücü arttıkça iyonlaşma enerjisinin artırmak hedeflenmiştir. Böylece Bor Nitrür'ün diğer alotropları da optimize edilmiştir.
Mühimmat ayrılması problemlerinin openfoam ile çözümü
(2022) Abuhanıeh, Saleh; Akay, Hasan; Biçer, Barış; Automotive Engineering
Bu tezde, OpenFOAM'un bir hava aracından ayrılan mühimmatı (mühimmat ayrılması problemi) dinamik bir çözüm ağı (Overset/Chimera) tekniği kullanarak çözme yeteneği endüstriyel (transonik/süpersonik ve jenerik) bir kıyaslama test durumu için ele alınmıştır. Standart kütüphanelerin temel kısıtları saptanmıştır. Bu zorlu problemin üstesinden gelebilmek için, yalnızca açık kaynaklı kütüphaneler ve araçlar kullanılarak yeni bir strateji önerilmiştir ve ygulanmıştır. Bu strateji overset kütüphanesinin OpenFOAM platformunun bir çatalından (foam-extend) standart OpenFOAM platformuna (ESI) taşınması, değiştirilmesi ve uyarlanmasının birleşiminden oluşmaktadır. Bunun yansıra, standart OpenFOAM sıkıştırılabilir çözücülerinin iyi bilinen zayıflıklarının üstesinden gelebilmek için, yeni uyarlanmış overset kütüphanesi, OpenFOAM teknolojisini kullanan bir açık kaynaklı basınç tabanlı ve bağlaşık çözücü olan HiSA ile entegre edilmiştir. Gerekli doğrulama ve sağlama süreçlerinin ardından, durağan ve zamana bağlı simülasyonlar için HiSA çözücüsü kullanılmıştır. Doğrulama çalışmalarının bir kısmı bu tezde sunulmuştur. Ek olarak, mühimmat ejektörleri tarafından mühimmata dışarıdan uygulanan kuvvetleri dikkate almak için kuvvet kısıtlamalı bir model geliştirilmiştir. Geliştirilen bu stratejinin doğruluğu, rüzgâr tüneli testleri ve iyi bilinen iki ticari hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) kodunun çözümleri ile karşılaştırılmıştır ve bu sonuçlarla oldukça uyumlu olduğu gösterilmiştir. Bu çalışma viskoz olmayan Euler denklemi ile yapılan simülasyonlara odaklanırken (burada ele alınan test durumunun karakterıstiği), çözüm üzerindeki viskozite etkisi de ayrıca Navier-Stokes denklemi ile incelenmiş ve literatürdeki diğer sonuçlar ile karşılaştırılmıştır ve kayda değer bir farklılık gözlemlenmemiştir. Ek olarak, aynı test durumu için zamansal ve uzaysal bağımsızlık çalışması yapılmıştır. Bilindiği kadarıyla bu çalışma transonik ve süpersonik rejimlerde mühimmat ayrılması problemini OpenFOAM ile inceleyen ve doğrulayan ilk çalışmadır.
Optik ince filmlerin mekanik ve optik özellikleri üzerine bir çalışma
(2018) Özhan, Alp Eren Sinan; Kaftanoğlu, Bilgin; Manufacturing Engineering
Bu çalışma, 3-5 µm orta kızıl ötesi dalga aralığında çalışan termal görüntüleme sistemlerinde bulunan farklı optik bileşenler üzerinde kullanılan çeşitli fonksiyonel optik ince film kaplama süreçlerinin geliştirilmesi konusunda yapılan çalışmaları içerir/tanımlar. Bu fonksiyonel kaplamalar arasında yoğunluklu olarak düşük yansıtmalı kaplamalar ve aralık geçiş filtreler bulunmaktadır. Fonksiyonel kaplamaların tasarımı, kaplamalarda kullanılan ince film malzemelerini seçimi, ince film malzemelerin özelliklerinin ortaya çıkarılması, elde edilen teorik tasarımın vakum kaplama cihazlarına uyarlanarak üretilmesi, üretilen ince filmlerin optik performanslarının ve çevre koşulları dayanımlarının test edilmesi ve süreçlerin tanımlanması çalışmalarında bulunulmuştur. Çalışmada düşük yansıtmalı kaplamalar; yüksek performanslı (YP) ve yüksek dayanımlı (YD) olarak iki ana alt başlık altında incelenmiştir. Orta kızılötesi dalga bandında yüksek performanslı düşük yansıtmalı kaplama süreçleri germanyum (Ge), silisyum (Si), çinko selenit (ZnSe) , çinko sülfit (ZnS) ve safir (Al2O3) optik bileşenler (alt taşlar) üzerinde geliştirilmiştir. Ayrıca, orta kızılötesi dalga bandında yüksek dayanımlı düşük yansıtmalı optik kaplamalar grubunda tek katmanlı elmas benzeri karbon kaplama (EBK) ile hem yüksek performanslı hem de yüksek dayanımlı kaplamaların olumlu özelliklerini bir arada barındıran bütünleşik (hibrid) elmas benzeri karbon (H-EBK) kaplama süreçleri Si alt taşlar üzerinde geliştirilmiştir. Bunlara ek olarak, yine orta kızılötesi dalga bandında yüksek dayanımlı düşük yansıtmalı optik kaplamalar grubunda EBK kaplamalara, çeşitli çevre koşulları dayanımlarında alternatif olmak üzere bor nitrür (BN) ve bor karbo-nitrür (BCN) içeriklerin olduğu optik kaplamalar için süreçler geliştirilmiştir. Geliştirilen bütün kaplama süreçlerinin tekrar edilebilirlikleri, kıyaslamaları yapılmış ve kullanım alanları değerlendirilmiştir. Anahtar Kelimeler: Optik İnce filmler, Kızılötesi malzemeler, İnce Film Kaplamaların Özellikleri, Düşük Yansıtmalı Kaplamalar, Bor-nitrür (BN) ince filmler, Bor karbo-nitrür (BCN) İnce Filmler, Elmas Benzeri Karbon
Yüksek performanslı elektrokimyasal hidrojen kompresörünün deneysel olarak geliştirilmesi
(2023) Durmuş, Gizem Nur Bulanık; Devrim, Yılser; Çolpan, Can Özgür; Mechanical Engineering; Energy Systems Engineering
Elektrokimyasal hidrojen (H2) sıkıştırma (ECHC) teknolojisi, H2'nin tek bir adımda sıkıştırılması ve saflaştırılması için umut vaat etmesi nedeniyle son zamanlarda dikkatleri üzerine çekmiştir. Şu anda, H2 üretmenin en yaygın ve en ucuz yöntemi, hidrokarbonların buharla reformasyonudur. Diğer bir deyişle, doğal gaz ve kömür H2'nin en uygun kaynaklarıdır. Bununla birlikte, bu yöntemin dezavantajı, karbon monoksit (CO) ve karbon dioksit (CO2) gibi bazı safsızlıklar yaymasıdır. Bu tez kapsamında yüksek sıcaklık elektrokimyasal H2 kompresörü (HT-ECHC) geliştirilmiştir. H2'nin saflaştırılması ve sıkıştırılması ile ilgili çalışmalarda deneysel bir yöntem kullanılmıştır. ECHC sistemlerinde karşılaşılan en büyük sorunlardan biri katalizörün CO nedeniyle zehirlenmesidir. Bu durum katalizörü kullanılamaz hale getirmekte ve katalizör maliyetleri ortaya çıkmaktadır. Bu nedenle bu çalışma, CO toleransı yüksek, 140-180 °C arasında çalışan ve düşük güç tüketen bir HT-ECHC geliştirmeyi amaçlamıştır. Bu çalışmada, farklı molar oranlarda H2, CO2 ve CO içeren reformat gazlar kullanılarak PBI membran bazlı HT-ECHC'nin H2 saflaştırma ve sıkıştırma performansı incelenmiştir. Performans testlerinde sıcaklığın HT-ECHC performansı üzerindeki etkisinin en kritik faktörlerden biri olduğu vurgulanmıştır. HT-ECHC'nin performansının CO'nun molar oranının artmasıyla düştüğü gözlenmiştir. Gaz kromatografisi (GC) sonuçları, 160 °C'de >%99,99 H2 saflığının elde edildiğini göstermiştir. Sonuçlara göre H2, 1.5V sabit voltaj ile atmosferik basınçtan 60 bara başarıyla sıkıştırılmıştır.
Zırhlı muharebe araçlarında kullanılan döküm parçaların balistik ve mayın koruma performanslarının bilgisayar benzetimleri ile yüksek başarımlı hesaplanması
(2023) Çetin, Barış; Aslan, Özgür; Mechanical Engineering
Bu doktora çalışmasının temel amacı G18NiCRMo3-6 ve ADI JS 1050-6 isimli döküm malzemelerin yüksek hızlı darbe yüklerini de içeren elasto-plastik ve kırılma/kopma davranışlarını yüksek hassasiyetle tahmin edebilmektir. Bahsedilen malzemeler, zırhlı muharebe araçlarının üretiminde kullanılabilen dökümlerdir ve bu malzemeler araç üzerinde balistik ve mayın patlatması gibi ciddi tehditlerle karşılaşabilmektedirler. Bu amaçla, her iki malzeme için de ayrıntılı bir mekanik test programı oluşturulmuş, testler icra edilmiştir ve gerekli doğrulama işlemleri tamamlanmıştır. Proje kapsamındaki çalışmalarla oluşturulan malzeme modellerinin tahminleri deneysel bulgularla oldukça uyumludur. Bu çıktı, yalnızca farklı yüklemelere sahip ayrı geometrilerin sonlu elemanlar analizi (SEA) bazlı tahminlerinde değil, aynı zamanda döküm bileşenlerinin makro-mekanik performansı üzerindeki farklı kusur seviyelerinin yorumlanmasında da büyük avantajlar sağlama potansiyeline sahiptir.

Browse

Browsing Doktora Tezleri / Doctoral Thesis by Department "Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı"