Pamukkale University Journal of Engineering Sciences

941-944

Authors: Miraç ALAF, Gizem HATİPOĞLU, Ubeyd TOÇOĞLU, Hatem AKBULUT

Öz: Bu çalışmada, ultrasonik prosesör destekli solüsyon esaslı bir kimyasal yöntem Li-iyon piller için kalay esaslı grafen kompozit elektrotların sentezi için geliştirilmiştir. Hummers metodu ile pulcuk grafitten üretilen grafen tabakaları üzerine SnCl2.2H2O başlangıç malzemesi kullanılarak SnO2 nanotozları büyütülmüştür. Kompozit elektrotlar taramalı elektron mikroskobu (SEM), X-ışını difraktometresi ve termal analiz teknikleri ile karakterize edilmiştir. Üretilen kompozit elektrotlar CR2016 Li-iyon düğme tipi hücreye anot olarak bağlanmış ve şarj-deşarj çevrim testleri ve çevrimli voltametre analizleri yapılmıştır. Yüksek performanslı kalay esaslı elektrot malzemesinin hacim genleşmesi problemini aşmak için malzemenin grafen tabakaları üzerine büyütülmesi ile uzun çevrim ömrü elde edilmiştir. Tek adımda üretilen SnO2-grafen nanokompozitinden hazırlanan elektrottan 100 çevrim sonunda 385 mAhg-1 değerinde spesifik kapasite elde edilmiştir. Anahtar kelimeler: Kalay oksit, Grafen, Ultrasonik destekli, Li-iyon pil Abstract: In this study, ultrasound assisted solution based chemical synthesis method has been developed to synthesize tin based graphene composite electrodes for Li-ion batteries. SnO2 was grown by using SnCl2.2H2O precursor material on graphene layers was produced Hummers method by using flake graphite. The composite electrodes were characterized with scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffractometer and thermal analysis methods. The produced composite electrodes were connected to CR2016 button cells as anode and carried out charge-discharge and cyclic voltammeter tests. Long cycle life was achieved by growing tin based electrode materials with high performance on graphene layers to overcome volume expansion problem. The electrode prepared one-step synthesized SnO2-graphene nanocomposite has shown 385 mAhg-1 specific capacity value after 100 cycles.

949-953

Authors: Nilay KÜÇÜKDOĞAN, Serdar HALİS, Mücahit SÜTÇÜ, Mehmet SARIKANAT, Yoldaş SEKİ, Kutlay SEVER

Öz: Bu çalışmada, büyük oranda selüloz lifler ile inorganik katkılar (kalsit ve kil mineralleri) içeren kağıt üretim atıkları, farklı oranlarda (ağırlıkça %10-60) yüksek yoğunluklu polietilen (YYPE) kompozit üretiminde kullanılarak kağıt üretim atığı katkısının mekanik özellikler üzerindeki etkisi incelenmiştir. Kompozitler yüksek hızlı termo-kinetik mikseri ve kalıplama prosesi kullanılarak üretilmiştir. Üretilen kompozitlerin mekanik özellikleri standart test metotları kullanılarak analiz edilmiştir. Sonuçlara göre, kompozitlerin eğilme modül değerlerinin artan katkı oranıyla arttığı görülmüştür. Özellikle, eğilme dayanımının ağırlıkça %40 katkı içeren kompozitte %26.3 oranında arttığı ortaya konmuştur. Kağıt atık katkılı YYPE kompozitlerin çekme dayanımı YYPE matris ile kıyaslandığında %10-20 oranında artış görülmüştür. Sonuç olarak, sunulan çalışmada kağıt üretim atık katkıları hiçbir modifikasyon ajanı kullanılmadan kompozitlerin üretimi gerçekleştirilmiş ve buna rağmen kompozitlerin mekanik özelliklerinde gelişme sağlanmıştır. Bu sayede, endüstriyel atık olarak ekonomik bir değeri olmayan kağıt üretim atığı polimer kompozit yapı içerisinde kullanılarak iyi mekanik özelliklere sahip kompozitler üretilmiştir. Anahtar kelimeler: Yüksek yoğunluklu polietilen, Kağıt üretim atığı, Mekanik özellikler Abstract: In this study, paper processing residues containing a large extent cellulosic fibrous with inorganic filler such as calcite and clay minerals were used in the manufacturing of high density polyethylene (HDPE) composite. The residues ranging from 10 to 60wt% were loaded into HDPE in order to evaluate the effect of the paper processing residue filler on mechanical properties of HDPE. The composites were produced using mixing process by a high-speed thermo-kinetic mixer and molding process. Mechanical properties of the produced composites were analyzed using standard test methods. According to results, it was observed that the flexural modulus of composites increased with increasing filler contents. Especially, the flexural strength was increased by 26.3% for the 40wt% filler content. The tensile strength of paper industry mill residues filled HDPE composites exhibited an increase of 10-20% compared to that of HDPE matrix. Consequently, in the present study, paper processing residues filler without any modifying agent was used for the production of HDPE composites having better mechanical properties compared to HDPE. Thus, paper processing residues which have no economic value and cause an environmental problem have served as a filler material for HDPE.

957-962

Authors: Ali KARA, Halil Emre ÇUBUKLUSU, Özgür Yavuz TOPÇUOĞLU, Ömer Burak ÇE, Uğur AYBARÇ, Caner KALENDER

Öz: Bu çalışmada A356 alaşımından üretilen binek araç jantlarının mekanik yükleme altında tasarım ve ağırlık optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Bu kapsamda seçilen bir jant modeli üzerinde geleneksel tasarım uygulamalarında mühendislik tecrübeleri ile gerçekleştirilen tasarım aşamalarında belirlenen ölçüler tasarım parametreleri olarak seçilmiştir. Tasarımda ANSYS Workbench’de “Sayısal Deney Tasarımı” yöntemi ile tasarım noktaları belirlenmiştir. “Cevap Yüzeyi Metodu” kullanılarak en iyi tasarım elde edilmiştir. Sonuç olarak jant ağırlığı ve deformasyonuna en çok etki eden parametreler belirlenmiş, tasarımın mekanik davranışı iyileştirilmiş ve daha hafif bir jant elde edilmiştir. Jantın geometrisi üzerinde gerçekleştirilen iyileştirme ile yorulma davranışı da iyileştirilmiştir. Anahtar kelimeler: A356, Alüminyum, Tasarım, Optimizasyon, Jant Absract: In this study, design and weight optimization of passenger car wheels made of A356 alloy was conducted. In the course of the study a wheel was chosen and its dimensions that are generally used in the traditional design applications which applied by engineering experience were determined as design parameters. Design of Computational Experiments was used in ANSYS Workbench and optimum design was determined by Response Surface Method. As a result the most effective parameters on wheel weight and deformation were determined, the mechanical behavior of the wheel was improved and a lighter wheel was obtained. By improvements on wheel geometry, fatigue behavior was improved.

967-973

Authors: Raif SAKİN

Öz: Bu çalışmada, Reçine Transfer Kalıplama (RTM) ile imal edilen iki-yönlü cam-dokuma takviyeli kompozit levhalarda cam-keçe kullanımının mekanik anizotropi üzerine etkisi araştırılmıştır. Bu amaçla, bilgisayar kontrollü laboratuvar ölçekli Reçine Transfer Kalıplama (RTM) prosesi kurulmuştur. Ayrıca, tam kapalı, vakum destekli ve ısı kontrollü olarak tasarlanan RTM kalıbının alt ve üst yüzeylerinde parlatılmış paslanmaz çelik saclar kullanılarak iki yüzü düzgün kompozit levhalar üretilmiştir. Çalışmada RTM’ye uygun Polipol-336 polyester reçinesi kullanılmıştır. Kompozit levha imalatı için 800-500-300-200 g/m² 'lik iki-yönlü cam-dokumalar arasına 450-225 g/m² 'lik cam-keçeler yerleştirilmiştir. RTM prosesi sonunda kalıptan %38,1 - %48,0 fiber hacimli, 6-15 tabakalık farklı kombinasyonlarda ve yaklaşık 3 mm kalınlığında kompozit levhalar elde edilmiştir. Bu kompozit levhaların çekme ve eğilme mukavemeti gibi temel mekanik özellikleri test edilmiştir. Deneyler sonucunda, özellikle depolama tankları, deniz araçları ve yapı endüstrisi gibi sektörlerde kullanılan büyük ölçekli tabakalı kompozit levhalarda cam-dokumalar arasına cam-keçe takviyesinin mekanik anizotropi üzerinde olumlu etkisi olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca maliyet açısından da değerlendirme yapılmış ve optimum kompozit levha maliyeti için önerilerde bulunulmuştur. Anahtar kelimeler: İki-yönlü, Cam-dokuma, Rasgele Cam-keçe, Mekanik anizotropi, Kompozit levha, RTM metodu Abstract: In this study, it was investigated that the effects of glass-mat on mechanical anisotropy in bidirectional e-glass woven roving reinforced composite sheets produced by RTM method. Resin Transfer Molding (RTM) process with a computer-controlled laboratory-scale was established for this purpose. In addition, the RTM mold was designed as fully closed, a temperature-controlled and the vacuum-assisted. Two sides smooth plates were manufactured utilizing polished stainless steel plates on the top and bottom surfaces of the RTM mold. The resin suitable to RTM is unsaturated polyester called Polipol-336. To obtain composite sheets, the glass-mats with areal weights of 450 and 225 g/m² were placed between the glass-woven rovings with areal weights of 800-500-300-200 g/m². At the end of the RTM process, it was obtained composite sheets which have different combinations of fabrics with 6-15 plies and approximately 3mm sheet thickness at a fiber volume fraction of 38,1% - 48,0%. Then, basic mechanical properties such as tensile and flexural strength of the composite sheets was tested. As a result of tests, the glass-mats placed between the glass-woven rovings provided a very positive effect on the mechanical anisotropy. Particularly, this positive effect is very important in the industries such as storage tanks, marines and the building constructions used large-scale laminated composite sheets. Also an assessment made on the cost and it was made recommendations for optimal cost of composite laminates.

979-983

Authors: Kemal KORKMAZ, Ali ÇAKIR

Öz: 2017A alüminyumu belli boyutlarda kesilmiş ve mikro ark oksidasyon (MAO) yöntemi kullanılarak yüzey modifikasyonu gerçekleştirilmiştir. Yüzeyinde seramik bir oksit tabakasının oluştuğu alüminyum; oda sıcaklığında, farklı sürelerde, HCl çözeltisi ve Al2O3 toz parçacıklarının manyetik karıştırıcı yardımıyla karıştırıldığı erozif-korozif bir ortama maruz bırakılmıştır. Mikro-ark oksidasyon ve erozyon-korozyon deneyleri öncesi ve sonrasında numunelerin kütle ölçümleri yapılmış ve XRD yardımıyla faz analizleri gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, numunelerin optik mikroskop ile yüzey görüntüleri elde edilerek, erozif-korozif ortamın numunenin yüzeyinde meydana getirdiği değişim irdelenmiştir. Çalışma sonucunda 2017A alüminyumunun Mikro-ark oksidasyon ile yüzeyinin kaplanması ile erozyon-korozyon direncinde belirgin bir artışın elde edildiği tespit edilmiştir. Özellikle MAO işlem süresini 5 dk.’dan 45 dk. çıkartmakla kaplama kalınlığında yaklaşık 6 kat artış elde edilmiştir. Bunun neticesinde 3 sa.’lik erozyon-korozyon deneyinde kütle kaybı %40.2 den %0.7 ye düşürülerek erozyon-korozyona karşı dayanım yaklaşık 60 kat arttırılmıştır. Anahtar kelimeler: Erozyon-korozyon, Mikro ark oksidasyon, Yüzey, Seramik Abstract: 2017A aluminium sample was cut into certain pieces and surface modification was practiced via micro arc oxidation (MAO) method. Aluminum alloy, on the surface of which a ceramic layer was formed, was exposed to an erosive-corrosive environment at room temparature for different times. During the exposure Al2O3 powder particles were stirred in HCl solution. Mass measurements and XRD phase analyses of the samples were taken before and after the micro arc oxidation process and erosion-corrosion experiment. In addition, surface images of the samples were taken by optical microscopy in order to examine the changes in the surfaces of the samples produced by erosive-corrosive environment. As a result of this study, it was also determined that an obvious increase in erosion-corrosion resistance of 2017A aluminum oxidized by micro arc oxidation process occured. In particular, by extending the MAO processing time from 5 min to 45 min, an increase of about 6 times in coating thickness was obtained. As a result, in the 3 h erosion-corrosion test, the mass loss was reduced from 40.2% to 0.7% and so the erosion-corrosion resistance was increased about 60 times.

990-993

Authors: İbrahim KARAAĞAÇ, Onuralp ULUER

Öz: Bükülerek şekillendirilmiş DC 01 kalite sac malzemeler; beyaz eşya, mobilya, mutfak, çeşitli ev eşyaları ve otomotiv sektörü başta olmak üzere, endüstride birçok sektörde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bükülerek şekillendirilen ürünlerde karşılaşılan en önemli şekillendirme kusuru geri esnemedir. Bu çalışmada; DC01 kalite sac malzemenin V bükme yöntemiyle şekillendirmede oluşan geri esnemeye, ütüleme süresi (0 s, 10 s, 20 s ve 40 s), bükme açısı (15°, 30°, 45°, 60°, 75° ve 90°) ve zımba uç radyüsü (0 mm, 2 mm, 4 mm ve 6 mm) parametrelerinin etkisi deneysel araştırılmıştır. Deneysel çalışmalar sonucunda; geri esnemenin, ütüleme süresinin 10 s. lik artışına bağlı olarak ortalama 0.18° azaldığı, bükme açısının 15°’lik artışına bağlı olarak da ortalama 0.44° arttığı gözlemlenmiştir. Ayrıca geri esnemenin zımba uç radyüsündeki 2 mm.’lik artışa bağlı olarak da ortalama 0.27° arttığı gözlemlenmiştir. Anahtar kelimeler: V bükme, Geri esneme, DC01 Abstract: DC01 quality sheet metal parts which were shaped by bending are commonly used in white goods, furniture, kitchen, a variety of household goods and in various industries, particularly the automotive industry. The most important shaping flaw of the bended parts is spring-back. In this study, the effects of holding times (0 s, 10 s, 20 s and 40 s), bending angles (15°, 30°, 45°, 60°, 75° and 90°) and punch radii (0 mm, 2 mm, 4 mm and 6 mm) on spring-back while v bending were investigated. At the end of the experiments the following results were observed; spring-back angles decreased 0.18 degrees on average while the holding times were increasing 10 seconds, spring-back angles increased 0.44 degrees on average while bending angles were increasing 15 degrees. Furthermore, an increase of 2 millimeters in punch radii resulted in an increase in spring-back angles (0.27 degrees on average).

1000-1003

Authors: Mehmet TARAKÇI, Yücel GENÇER

Öz: Bu çalışmada, vakum/argon altında hazırlanan atomik olarak eşit miktarda Fe ve Co içeren 50Fe-50Co ikili alaşımı kutu borlama yöntemi ile 800 °C, 900 °C ve 1000 °C’de 6 sa. süre ile kaplanmıştır. Oluşturulan kaplamanın mikroyapısı, faz bileşimi, sertliği, kaplamanın kimyasal bileşimi, X-ray kırınımı, optik mikroskop, taramalı elektron mikroskobu, mikrosertlik cihazlarıyla karakterize edilmiştir. Her üç sıcaklıkta da kaplama tabakasının altlık malzemeye çok mükemmel yapıştığı ve testere dişi morfolojisine sahip borür tabakanın oluştuğu tespit edilmiştir. Kaplama Fe2B ve Co2B fazlarından oluşmuştur. Kobalt elementinin kaplama içerisinde homojen şekilde dağılmış olduğu tespit edilmiş. Kaplama kalınlığı sıcaklığa bağlı olarak artmıştır. Yoğun borür tabakanın sertliği kaplama kalınlığı boyunca değişmemiştir. Anahtar kelimeler: 50Fe-50Co alaşımı, Kutu borlama, Demir borür, Kobalt borür, Takım çelikleri Abstract: In this study, equiatomic Fe and Co binary alloy was prepared under argon/vacuum atmosphere. 50Fe-50Co alloy was coated with pack boronizing method for the duration of 6 h at 800 °C, 900 °C and 1000 °C. XRD, OM, SEM, SEM-EDS, Vickers hardness measurement devices were applied to characterize, hardness, microstructure, chemical and phase constituents of the synthetized boride layer on Fe-Co alloy. Perfect adhesion of coating to substrate and formation of saw tooth shaped boride layer on the substrate were observed. The coating was composed of Fe2B and Co2B phases. The existence and homogenous distribution of Co in the coating was determined. The coating thickness increased with boriding process temperature. The coating hardness did not vary significantly throughout the thickness of the main boride layer.

1009-1013

Authors: Serap ÇELEN

Abstract: The quality of laser micro-machining process (micro welding, drilling, surface structuring etc…) has vital importance for electronic, aviation-aerospace and biomedical industries. Dynamics of laser-induced plasma are determined with some parameters such as laser intensity, beam waist diameter and ambient gas conditions. When the plasma density is limited with a threshold value, the laser energy can not transmitted to the material due to the rarefied plasma. This decoupling threshold has a crucial role for micro-machining operation. In the scope of this paper, the behaviour of the plasma dynamics has been examined both theoretically and experimentally for titanium material and optimal laser intensity threshold was reported to prevent dissipation of beneficial process energy and to compare numerical investigations. Öz: Lazer destekli mikro-imalat (mikro kaynak, delme, yüzey yapılandırma vb…) prosesinin kalitesi elektronik, havacılık- uzay ve biyomedikal endüstrileri için özel bir öneme sahiptir. Lazerin oluşturduğu plazmanın dinamikleri lazer güç yoğunluğu, ışın odak çapı ve çevre koşulları tarafından belirlenmektedir. Plazma yoğunluğunda eşik değerine ulaşıldığında plazma korumasına bağlı ışınım kayıpları sebebiyle, lazer enerjisi malzemeye aktarılamamaktadır. Bu ayrışma eşiği mikro-imalat operasyonu için kritik bir role sahiptir. Bu makale kapsamında, titanyum malzeme için plazma dinamikleri teorik ve deneysel olarak incelenmiş ve faydalı prosess enerjisinin kaybını önlemek için optimum lazer yoğunluk eşiği rapor edilmiş ve numerik çalışmalarla karşılaştırılmıştır. Anahtar kelimeler: Lazerden kaynaklanan patlama dalgaları, plazma fiziği, mikro imalat