Şaftların sementasyon sonrası su-verme işleminin bilgisayar simülasyonlarıyla incelenmesi

Abstract

Sementasyon ve sonrasında su verme ısıl işlemleri çelik şaftların özelliklerini ve performanslarını geliştirmek için yaygın şekilde kullanılan endüstriyel işlemlerdir. Bu işlemlerle ilişkili olan kabuk derinliğindeki farklılıklar ürün geri gönderimindeki en sık rastlanan sorunlardandır. Bu sebeple, bu çalışmanın başlıca amacı, sementasyon sonrası su verilmiş DIN 16MnCr5 (1.7131) çelik şaftlarının uygun etkin ve kontrol parametrelerinin belirlenmesidir. Diğer bir amaç kaçınılmaz deneysel varyasyonlarını tahmin etmek ve bilgisayar simülasyonlarının doğruluğuna deneysel belirsizlikler ile karar vermektir. Bu çalışma hem deneyler hem de simülasyonlar üzerinden yürütülmüştür. Deneysel çalışma simülasyonları doğrulamak için kullanılmıştır. Sistemin kontrol parametrelerine karar vermek amacıyla, yerel hassasiyet analizi bilgisayar simülasyonlarında her bir kontrol parametresi kendi referans değeri çevresinde sarsıma uğratılarak yapılmıştır. Sertlik, kalıntı gerilme ve boyutsal değişimler bu sarsımlarla boyutsuz hassasiyet indeksi ve toplam belirsizlik yardımıyla ilişkilendirilmiştir. Bunlara ek olarak, etkin parametrelerin tanımlanması amacı doğrultusunda sanal bir deney tasarımı sonlu elemanlar yöntemi yazılımı olan SYSWELD® kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Anahtar Kelimeler: Sementasyon, sanal deney tasarımı, DIN 16MnCr5, hesaba dayalı hassasiyet analizi

Carburizing and subsequent quenching heat treatments are commonly used industrial processes to improve the properties and performance of steel shafts. Variation of the case depth related to these treatments are the most frequent reason for product rejection. Therefore, the major aim of this study is to identify the suitable control parameters for subsequent optimization of carburized quenching DIN 16MnCr5 (1.7131) steel shafts. Another aim is to estimate inevitable experimental variations and determine the accuracy of computer simulations in presence of experimental uncertainties in the process parameters. This study is performed on both experiments and simulations. Experimental study is used to verify the simulations. In order to determine the control parameters of the process, a local sensitivity analysis is conducted using computer simulations in which each control parameter is perturbed around its reference state and the associated dimensional changes were correlated to those perturbations by a dimensionless sensitivity index. Additionally, for the purpose of identifying the effective parameters, a virtual design of experiments is performed on finite element method software SYSWELD®. Keywords: Carburizing, virtual design of experiments, DIN 16MnCr5, computational sensitivity analysis