Kalıp yayı olarak dikdörtgen kesitli yaylar yerine dairesel kesitli yayların kullanılabilirliğinin incelenmesi

Abstract

Günümüzde yaylar birçok alanda kullanılmaktadır. Kullanım alanlarından bir tanesi de kalıplarda; kalıbın kapatılması esnasında depoladığı enerjiyi, kalıp kapağının açılması ile geri vermek üzere kapağı geri itmesidir. Bu sayede kapak açılacak ve kalıba dökülen parça çıkarılabilecektir. Kalıp yayı olarak rijitlikleri daire kesitli yaylara göre yüksek olan dikdörtgen kesitli yaylar tercih edilmektedir. Ancak bu yayların maliyetleri yüksektir.Çalışmanın amacı; uygulamada kalıp yayı olarak tercih edilen dikdörtgen kesitli yayların yerine, daire kesitli yayların kullanılabilirliğinin deneysel olarak değerlendirilmesidir. Bu amaç için yapılan çalışma yedi bölümden oluşmuştur.Birinci bölümde; genel tanımlar verilmiştir. İkinci bölümde; literatür araştırması yapılmıştır. Bu bölümde, öncelikle helisel yaylar ile ilgili çalışmalar araştırılmış ve kısaca bahsedilmiştir. Daha sonra bu grup yayların yorulma analizleri için araştırmalar yapılmıştır ve yay yorulma deneyleri için kullanılan deney düzenekleri incelenerek, yapılan çalışmalarla ilgili sonuçlara yer verilmiştir. Üçüncü bölümde, öncelikle yaylar hakkında genel bilgiler verilmiş ve ardından çalışmanın amacı olan kalıp yaylarına değinilmiştir. Dördüncü bölümde, yorulma analizi üzerinde durulmuş ve genel bilgilere yer verilmiştir. Beşinci bölümde yapılan çalışma detaylı olarak ele alınmıştır. Çalışmada, kalıp yayı olarak kullanılan dikdörtgen kesitli yayların yerine daire kesitli yayların kullanılabilirliği incelendiği için, ilk önce referans olarak alınan dikdörtgen kesitli yaya eşdeğer olabilecek daire kesitli alternatif yay grupları tespit edilmiş ve yorulma deneylerine başlamadan önce ihtiyaç duyulan numune sayısı belirlenmiştir. Deneylerin yapılabilmesi için üç farklı deney düzeneği düşünülmüştür. İlk deney düzeneği için mevcut bir tezgaha eklemeler yapılmış ve diğer ikisinin tasarımı ve üretimi gerçekleştirilmiştir. Deney düzeneklerinden elde edilen veriler Sonlu Elemanlar Analizi ile değerlendirilmiştir. Altıncı bölümde, çalışmanın amacı, belirlenen alternatif daire kesitli yay grupları arasından en uygun olanı seçmek olduğu için, seçim kararında 0-1 Tamsayılı Programlama 'dan yararlanılmış ve ulaşılan sonuç verilmiştir. Yedinci bölümünde, yapılan deneyler sonucunda ulaşılan verilere göre, kalıp yayı olarak kullanılan dikdörtgen kesitli yayların yerine belirlenen daire kesitli yay grupları arasından en uygun olanı seçilmiştir. Bu sonuç hem deneysel, hem de teorik olarak elde edilmiş ve uygunluğu ortaya konulmuştur.

Today, springs are utilized in several fields. One of the fields these usages is in moulds; pushing back the cover in order to give the energy back, which is stored by the mould while it is being closed, upon opening of the cover. In this way, the cover will be opened and the piece poured into the mould will be taken out. Rectangular section springs, which have higher rigidities than circular section springs, are preferred as the mould springs. However, cost of these springs is high.Purpose of this study is to experimentally evaluate usability of circular section springs instead of rectangular section springs, which are preferred as the mould springs in application. The study performed for this purpose consists of seven sections.In chapter one, general definitions have been provided. In chapter two, literature search has been made. In this section, first, studies about helical springs have been researched and mentioned briefly. Then, researches have been made for fatigue analyses of these springs and experiment mechanisms utilized for spring fatigue experiments have been examined and results about these studies have been given. In chapter three, first, general information about springs have been provided and then mould springs, the purpose of our study, have been mentioned. In chapter four, fatigue analysis has been emphasized and general information has been given. In chapter five, the study performed has been addressed in detail. Since usability of circular section springs instead of rectangular section springs used as mould springs is examined in the study, first of all alternative circular section spring groups that can be equivalent to the reference rectangular section springs have been determined and number of samples required has been specified prior to commencing fatigue experiments. Three different experiment mechanisms have been considered to carry out these experiments. Additions have been made to the existing bench for the first experiment mechanism and the other two have been designed and manufactured. Data acquired from the experiment mechanisms have been considered the analysis results acquired from Finite Element Analysis. In chapter six, since the purpose of the study is to choose the most suitable one among the specified alternative circular section spring groups, 0-1 Integer Programming has been utilized for the decision of choice and the result achieved has been given. In chapter seven, according to the data achieved as a result of the experiments performed, the most suitable one has been determined among the circular section spring groups specified instead of rectangular section springs used as the mould springs. This result has been acquired both experimentally and theoretically and its suitability has been presented.