Pamukkale University Journal of Engineering Sciences

309-316

Authors: Şadi Karagöz, Rıdvan Yamanoğlu, Ş. Hakan Atapek

ÖZET: Atomizasyon teknikleri ile üretilen tozların homojen mikroyapı, düşük empürite içeriği ve arzulanan boyut aralığında üretimi gibi sunduğu birçok avantajlar doğrultusunda endüstriyel uygulamalarda kullanımı söz konusudur. Bu çalışmada santrifüj atomizasyonu ile üretilmiş demir ve demir dışı esaslı bazı alaşım tozlarının katılaşması irdelenmiş olup tüm tozların mikroyapısal karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir Anahtar Kelimeler: Toz metalurjisi, Atomizasyon, Katılaşma, Mikroyapısal karakterizasyon. ABSTRACT: Powders produced by atomization techniques are commonly used in many industrial applications due to their many advantages such as homogeneous microstructure, low contamination and production of desired size range. In this study, the solidification of some ferrous and non-ferrous based alloy powders were considered and microstrucural characterization of all powder was carried out. Key words: Powder metallurgy, Atomization, Solidification, Microstructural characterization.

325-335

Authors: Necmi Altın

ÖZET: Bu çalışmada gerilim kaynaklı şebeke etkileşimli evirici MATLAB/Simulink’de modellenmiş ve benzetim çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Evirici akım kontrollü olarak tasarlanmış ve evirici akımını şekillendiren anahtarlama sinyallerinin üretilmesi için bulanık-PI denetim tekniği kullanılmıştır. Şebeke etkileşimli evirici bünyesinde şebeke frekanslı transformatör ve LC çıkış filtresi bulunmaktadır. Şebeke frekanslı transformatör, şebeke ile yenilenebilir enerji kaynağı arasında elektriksel izolasyonun sağlanmasında kullanılmış ve LC filtre ile de akım dalga şeklindeki PWM anahtarlamadan kaynaklanan yüksek frekanslı bileşenler süzülmüş, çıkış akım THD’si azaltılmıştır. MATLAB/Simulink benzetim çalışmalarından elde edilen sonuçlar evirici çıkış akımının sinüsoidal dalga şeklinde ve şebeke gerilimi ile aynı faz frekansta olduğu, akım harmoniklerinin de uluslararası standartlarda belirtilen sınırlar dâhilinde olduğu görülmüştür(<5%). Anahtar Kelimeler: Akım kontrolü, Şebeke etkileşimli evirici, Bulanık-PI. ABSTRACT: In this study, a voltage source grid interactive inverter is modeled and simulated in MATLAB/Simulink. Inverter is designed as current controlled and a fuzzy-PI current controller used for the generation of switching pattern to shape the inverter output current. The grid interactive inverter consists of a line frequency transformer and a LC type filter. Galvanic isolation between the grid and renewable energy source is obtained by the line frequency transformer and LC filter is employed to filter the high frequency harmonic components in current waveform due to PWM switching and to reduce the output current THD. Results of the MATLAB/Simulink simulation show that inverter output current is in sinusoidal waveform and in phase with line voltage, and current harmonics are in the limits of international standards (<5%). Key words: Current control, Grid interactive inverter, Fuzzy-PI.

345-351

Authors: Murat Çolak, Ramazan Kayıkçı

ÖZET: Alüminyum döküm alaşımları, yüksek mukavemet, yüksek korozyon dayanımı, yüksek termal iletkenlik ve düşük yoğunluk gibi üstün özelliklerinden dolayı başta otomotiv olmak üzere birçok endüstriyel alanlarda yaygınca kullanılmaktadır. Ancak gelişen teknolojiyle birlikte alüminyum dökümlerinin kalitesinin artırılmasına ihtiyaç duyulmaktadır. Alüminyum dökümlerinin kalitesinin artırılmasına yönelik yeni proses arayışları, son yıllarda yarı katı şekillendirme tekniği gibi üstün mukavemet özellikleri ve düşük maliyet ile ön plana çıkan yeni proseslerin araştırılmasına yol açmıştır. Yarı katı şekillendirme prosesi, çoğunlukla yüksek miktarda Al-Si ötektik fazı içerdikleri için çok iyi akışkanlık ve dökülebilirliğe sahip olan A356 gibi döküm alaşımlarına uygulanır. Bu proseste primer alfa fazının morfolojisi ve tiksotropik özellikteki malzeme üretimi önemli rol oynamaktadır. Tiksotropik özelliğe sahip malzeme üretmek yani katılaşma sırasında dentritik yapının bozulmasını sağlamak için birçok yöntem vardır ve bu yöntemler arasında en etkilisi elektromanyetik karıştırma tekniğidir. Yapılan bu çalışmada hazırlanan deneysel amaçlı elektromanyetik karıştırma düzeneğiyle A356 döküm alaşımına katılaşma esnasında uygulanan farklı şiddetlerdeki karıştırmanın mikroyapı ve mekanik özelliklerine etkilerinin araştırılması amaçlanmıştır. Uygulanan elektromanyetik karıştırmayla dentrit kollarının kırılması ve bu prosesin malzeme özelliklerine etkileri incelenmiştir. Anahtar Kelimeler: A356 alüminyum alaşımları, Elektromanyetik karıştırma, Yarı-Katı şekillendirme. ABSTRACT: Aluminium casting alloys, having high strength, high corrosion resistance, high thermal conductivity and low density, are widely used in automotive and many other industrial areas. However, to meet new demands from the industry for superior properties the conventional cast aluminium alloys still need further improvements. In recent years, the desire of new processes to improve the properties of aluminium casting alloys resulted in new researches into high performance and low cost processes such as semi solid forming. Semi-solid forming processes are widely used for Al-Si casting alloys having large eutectic proportions, high fluidity and good castability such as the A356 alloy. In this process the morphology of the primary alpha phase and the formation of thixotropic material structure play an important role. There are several techniques for producing thixotropic materials through degenerating the dendrites and the most effective of them is electromagnetic stirring. In this study, the effect of electromagnetic stirring on the microstructural and mechanical properties during solidification of A356 alloy which has been produced with electromagnetic stirring has been investigated. Key words: A356 Aluminium alloys, Electromagnetic stirring, Semi–solid forming.

363-369

Authors: Yüksel İkiz

ÖZET: PVA (polivinilalkol) polimerlerinden farklı konsantrasyon ve vizkozitelerde çözeltiler hazırlanarak elektro çekim yöntemiyle nanolif üretimi gerçekleştirildi. Nanoliflerin SEM mikroskopu ile görüntüleri alınarak morfolojileri üzerinde vizkozite, yüksek voltaj değeri, pipet ucu ile toplama yüzeyi arasındaki mesafenin etkileri araştırıldı. Sonuçlar artan vizkozite, azalan pipet ucu ile toplayıcı arasındaki mesafenin lif çaplarını arttırdığı, artan voltaj değeri ve azalan pipet ucu arasındaki mesafenin lif çap değişkenliğini arttırdığını göstermektedir. Pipet ucu ile toplayıcı arasındaki mesafe azaldıkça çözücünün uçması için gerekli süre azaldığından lifler toplayıcı üzerine kurumadan düşmekte ve henüz ivmelenmesi tamamlanmadığından daha ince liflere ayrılması engellenmektedir. Yapılan ölçümler sonucunda en ince lif çapı 85 nm ve en kalın lif çapı 453 nm olarak bulunmuştur. AFM görüntüleri liflerin dairesel kesite sahip olduğunu göstermektedir. Anahtar Kelimeler: Elektro çekim yöntemi, PVA, Morfoloji, Nanolif. ABSTRACT: PVA (poly-vinyl-alcohol) solutions in different concentrations and viscosities were prepared and electrospinned to produce nanofibers. SEM images of nanofibers were taken and effect of process parameters (viscosity, voltage and tip to collector distance) were observed. Results showed that increasing viscosity, decreasing tip to collector distance caused thicker nanofiber diameters. Besides, increasing voltage and decreasing tip to collector distance had impact on fiber uniformity causing higher deviations. Decreasing tip to collector distance shortened flying time of the polymer solution, so evaporation of solvent. As a result nanofibers could not dried and branched to produce thinner fiber diameters. The minimum nanofiber diameter 85 nm and the maximum nanofiber diameter 453 nm were measured. AFM images showed that fibers have cylindirical shape Key words: Electrospinning, PVA, Morphology, Nanofiber.

383-393

Authors: Fatih Mehmet Özkal, Habib Uysal

ÖZET: Sayısal tabanlı yapısal topoloji optimizasyonu problemlerinin üstesinden gelmek için 1993 yılında Xie ve Steven tarafından evrimsel yapı optimizasyonu (ESO) yöntemi geliştirilmiştir. Yöntem, esasında basit bir temel üzerine oturtulmuş olmasına rağmen günümüze dek birçok araştırmacı tarafından katkı sunulmuştur. Zaman zaman sezgisel olarak tanımlansa da düşük tasarım değerlerine (gerilme, şekil değiştirme enerjisi, v.s.) sahip elemanların tasarım alanından kaldırılması ile çalışan ve nispeten tam gerilmeli duruma sahip şekil ve topolojileri hedefleyen bir algoritmaya sahiptir. Bu işlem, uygun bir tasarım elde edilene dek tekrarlı olarak gerçekleştirilmekte ve işlem sonucunda ulaşılan nihai tasarımın uygulanabilirliğini değerlendirerek gerçekleştirilmektedir. Bu çalışma ile evrimsel yapı optimizasyonu, genel bir bakış açısı ile incelenmekte ve söz konusu yöntemin bugüne dek gelişimi ortaya konmaktadır. Ayrıca söz konusu yöntemin başarısını göstermek için literatürde yer alan iki örnek çalışma da sunulmaktadır. Anahtar Kelimeler: Yapısal optimizasyon, Sonlu elemanlar yöntemi, Evrimsel yöntem, Bilgisayar uygulamaları. ABSTRACT: Evolutionary structural optimization (ESO) method has been presented by Xie and Steven in 1993 to deal with numerical structural topology optimization problems. Although ESO has appeared on a simple foundation, many contributions have been made by many researchers up to now. ESO has an algorithm -sometimes defined as intuitive- which is running by removing the elements that have lower design values (stress, strain energy, i.e.) from the design domain and attaining the shape and topology of a more fully stressed structure. Such a process is carried out repeatedly until an optimum design is achieved and final decision is made by evaluating the applicability of the last design formed after the process. This study is based on the general aspects of ESO to give information about the development and a clear explanation of the ESO procedure. Also two examples that have part in the literature have been presented to demonstrate the capability of this method. Key words: Structural optimization, Finite element methods, Evolutionary method, Computer applications.

405-416

Authors: Gökhan İmançlı, Mehmet Rifat Kahyaoğlu, Gürkan Özden

ÖZET: Kazıkların performans düzeyleri genellikle maksimum kazık başı deplasmanı ve maksimum eğilme momenti ile ifade edilir. Kazık performansındaki belirsizlikler; zemin özelliklerindeki bölgesel değişiklikler, yetersiz zemin etüd çalışmaları, zemin parametrelerinin belirlenmesinde farklı deney yöntemlerinden oluşabilecek hatalar ve sinirli hesap modelleri gibi etkenlerden kaynaklanabilmektedir. Bu belirsizlikler, uygulamacı mühendislerin yanal yüklü kazık dizaynı için kullanacakları uygun yöntemi seçebilmesini zorlaştırmaktadır. Bu çalışmada, suya doygun homojen aşırı konsolide yerel bir kil zemindeki serbest başlı kazıkların yanal yükler altında maksimum kazık başı deplasmanı ve maksimum eğilme momenti değerlerini belirlemek için yapılmış olan konvansiyonel, sayısal ve iki ve üç boyutlu sonlu elemanlar analizleri gerçekleştirilmiştir. Yerel kil zeminin plastisite indisi ve aşırı konsolidasyon oranı değerleri sırası ile 35 ve 6.1 dir. Tepki yüzeyi yöntemi ile limit durum fonksiyonları geliştirilirken, servis yükleri altında kazığın üç boyutlu davranışını daha iyi yansıtan üç boyutlu sonlu elemanlar analizi ile kazık rijitliği dikkate alınarak belirlenen maksimum moment değerleri kullanılmıştır. Anahtar Kelimeler: Yanal yüklü kazık, Aşırı konsolide kil, Kazık rijitliği, Üç boyutlu sonlu elemanlar analizi, Tepki yüzeyi yöntemi, Limit durum moment fonksiyonu. ABSTRACT: Performance level of piles is usually expressed with the maximum head deflection and bending moment. Uncertainties in the performance of a pile originates from many factors such as spatial variation of soil properties, inadequate soil investigations, errors taking place in the determination of soil parameters by various testing methods, and limited calculation models. These uncertainties make it difficult for practicing engineers to effectively select the appropriate method when designing laterally loaded piles. In this study, the conventional, numerical, two and three dimensional finite element solutions of free head loading conditions are analyzed for determining the maximum deflection and moment of a laterally loaded single concrete pile in a homogenous fully saturated overconsolidated local cohesive soil. The local clay has PI and OCR values of 35 and 6.1, respectively. While developing limit state functions via response surface method, maximum bending moment data under service load condition computed using 3D finite element analysis, which better represents the three dimensional nature of the soil-structure interaction, was used by considering the pile rigidity. Key words: Laterally loaded pile, Oc clay, Pile rigidity, 3-D Finite element analysis, Response surface method, Limit state moment function.

427-432

Authors: Nesrin Boyabat, A. Kadir Özer, Samih Bayrakçeken, M. Şahin Gülaboğlu

ÖZET: Bu çalışmada pirit mineralinin azot atmosferinde ısıl bozunması üzerine su buharının etkisi yatay bir boru fırın içinde incelendi. Deneysel parametreler olarak sıcaklık, zaman ve su buharı konsantrasyonu kullanıldı. Azot/su buharı ortamında elde edilen verilere göre, piritin bozunması üzerine su buharının bozunma hızını arttırdığı gözlemlendi. Bozunma reaksiyonunun, “büzülen çekirdek modeli” ile iyi uyum sağladığı ve farklı hız kontrol basamaklı iki bölgeye ayrıldığı belirlendi. Hız kontrol basamakları, düşük dönüşümlerde akışkan filminden ısı transfer kontrollü, yüksek dönüşümlerde ise kül filminden difüzyon kontrollü olduğu tespit edildi. Bu gaz ve kül filmi mekanizmalarının aktivasyon enerjileri sırası ile 77 ve 81 kJ/mol-1 olarak bulundu. Anahtar Kelimeler: Pirit, Isıl bozunma, Su buharı, Büzülen çekirdek modeli. ABSTRACT: In this study, the effect of water vapor on the thermal decomposition of pyrite mineral in nitrogen atmosphere has been investigated in a horizontal tube furnace. Temperature, time and water vapor concentration were used as experimental parameters. According to the data obtained at nitrogen/ water vapor environment, it was observed that the water vapor on the decomposition of pyrite increased the decomposition rate. The decomposition reaction is well represented by the “shrinking core” model and can be divided into two regions with different rate controlling step. The rate controlling steps were determined from the heat transfer through the gas film for the low conversions, while it was determined from the mass transfer through product ash layer for the high conversions. The activation energies of this gas and ash film mechanisms were found to be 77 and 81 kJ/mol-1, respectively. Key words: Pyrite, Thermal decomposition, Water vapor, Shrinking core model.

441-446

Authors: Nurullah Kıratlı, Salih Hakan Yetgin, Tuncay Çöğür

ÖZET: Bu çalışmada; alevle toz püskürtme yöntemi kullanılarak 10Al-Cu alaşımı (RotoTec® 19850) ve 15Cr7Fe-Ni alaşım (RotoTec® 19985) tozları ile kaplanan Al5754 (Etial 53) alüminyum alaşımının aşınma davranışları incelenmiştir. Ana malzeme ve kaplama malzemeleri arasında termal genleşmeleri önlemek için Ni-Al RotoTec® 51000 esaslı ara bağlayıcı malzeme olarak kullanılmıştır. Aşınma testleri pim-on-disk sisteminde gerçekleştirilmiştir. Karşı aşındırıcı olarak 800 gridlik SiC zımpara kullanılmıştır. Kaplamaların aşınma testleri oda sıcaklığında, 0.35 ve 0.70MPa basınç altında ve 1.0m/s kayma hızında yapılmıştır. Kaplama numunelerini karakterize etmek için optik mikroskop incelemeleri yapılmıştır. Deneyler sonucunda her iki kaplama malzemesinin de aşınma davranışını geliştirdiği belirlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Alevle toz püskürtme, Kaplama, Aşınma. ABSTRACT:: In this study, the wear behavior of aluminum alloy AL 5754 ( Etial 53) coated with powders of 10Al-Cu alloy (RotoTec® 19850) and 15Cr7Fe-Ni alloy (RotoTec® 19985) using powder flame spraying method has been investigated. To avoid thermal expansions between substrate and coating materials, Ni-Al RotoTec® 51000 was used as binding material. The wear test was performed on a pin-on-disc test apparatus. As an abrasive material, a SiC, 800 sandpaper was used. The wear tests of coated materials were carried out at room temperature and at 1.0m/s sliding speed with 0.35 and 0.70MPa pressures. To characterize coated specimens, they have been examined with optical microscope. As a result, it is found that the both coating materials have improved wear resistance. Key words: Powder flame spraying, Coating, Wear.