2020 yayın kitapçığı

TOTOMAK AR-GE MERKEZİ YAYIN ÇALIŞMALARI 2020 24 6 + 0,4 = 24 + 6 + 0,4 = 3,09 (26) + 16,12 1+ 16,12 Re 1+ Re • X Yönünde Sürüklenme Kuvveti; V2 * D 4 * 10 * Vpartikül 1 * * Cd *V 2 * x ,bağıl (27) 2 bağıl ,bileşke -12 bağıl ,bileşke 1 * * 3,09* 3,072 * 1,225* 1862 * 10-12 * 1,152851,8159* 10-7 N 2 4 3,07 • Y Yönünde Sürüklenme Kuvveti; 1 * Cd *Vb2ağıl ,bileşke * 2 -12 y ,bağıl (28) 2 * * D 4 * 10 * VVpartikül bağıl ,bileşke • X Yönündeki Partikül İvmesi = Fd = 1,8159* 10-7 = 6,30 m / sn.2 (29) x m 2,88411* 10-8 • YYönündeki Partikül İvmesi= Fdy 4,4769* 10-7 (30) m = = 15,52 m / sn.2 2,88411* 10-8 • X Yönündeki Partikül Konumu; x +V * t + 1 * a * t 2 (31) (32) i x ,partikül 2x ( )-0, 08583 + 0, 00115*10-4 + 1 * 6, 30 *(10-4 )2 - 0, 08583 m 2 • Y Yönündeki Partikül Konumu; 1 yi+Vy, partikül * t+ *a * 2y t2 2 100

TOTOMAK AR-GE MERKEZİ YAYIN ÇALIŞMALARI 2020 • Akış Denklemi Sabiti (a) v 10,75667 13,4458 s-1 (34) 0,8 (35) L • X Yönündeki Hava Hızı;  = u = -a* x = -13,4458* -0,08583 = m / sn. y • Y Yönündeki Hava Hızı; (36)  = u = -a  x = -13,4458  -0,00010 = 0,00134 m / sn. y • X Yönündeki Partikül Hızı; (37) ( )Vx, partikül + ax * t = 0,00115 + 6,30* 10-4 = 0,00178 m / sn. • Y Yönündeki Partikül Hızı; (38) ( )( )Vy,partikül + ay * t = 3,22 + 15,52 * 10 -4 = 3,23 m / sn Tablo 1. Partikül Hareketinin Sayısal Verileri x y Vx_hava Vy_hava Vx_partikül Vy_partikül Vx_bağıl Vy_bağıl Vbağıl_bileşke Re Cd Fdx Fdy ax ay 0,00000 -0,00010 0,00000 0 0 -1,00 3,00 1 -3 3,16 16,62 3,03 1,59277E-07 -4,77831E-07 5,52 -16,57 -0,00020 -0,00030 0,00030 0,00134 0,00403 -1,00 3,00 1,000791952 -2,994310602 3,16 16,59 3,03 1,59308E-07 -4,76641E-07 5,52 -16,53 -0,00040 …. 0,00060 0,00269 0,00806 -1,00 3,00 1,001583052 -2,988627556 3,15 16,56 3,03 1,59339E-07 -4,75453E-07 5,52 -16,49 …. -0,08583 0,00090 0,00403 0,01209 -1,00 3,00 1,002373303 -2,982950849 3,15 16,53 3,04 1,5937E-07 -4,74268E-07 5,53 -16,44 -0,08583 -0,08582 0,00120 0,00537 0,01612 -1,00 2,99 1,003162703 -2,977280465 3,14 16,51 3,04 1,59401E-07 -4,73084E-07 5,53 -16,40 …. …. …. …. …. …. …. …. …. …. …. …. …. …. …. …. …. …. …. …. …. …. …. …. …. …. …. …. 0,45122 1,1540 6,0671 0,00115 3,22 1,15285 2,84220 3,07 16,12 3,09 1,8159E-07 4,4769E-07 6,30 15,52 0,45155 1,1540 6,0714 0.00178 3,23 1,15221 2,84498 3,07 16,13 3,08 1,81541E-07 4,48252E-07 6,29 15,54 0,45187 1,1540 6,0758 0.00241 3,23 1,15158 2,84777 3,07 16,14 3,08 1,81492E-07 4,48814E-07 6,29 15,56 101

TOTOMAK AR-GE MERKEZİ YAYIN ÇALIŞMALARI 2020 Yukarıda yapılan hesaplamalar Tablo 1’den alınarak yapılmıştır. Partikülün hareketini belirlerken, ∆t= 10-4 saniye olarak alındığı için sayısal işlemler oldukça uzun sür- mektedir. Bu yüzden, bu işlemlerin sadece başlangıç ve kritik nokta olarak belirlenen yerdeki hesaplamaları yukarıda gösterilmiştir. 3.1.1 Grafik Yukarıda yapılan hesaplamalar sonucunda, santrifüj tipi filtre sisteminin çap uzunluğu 172,5mm olduğu için ve bu filtre sisteminin bağlanmış olduğu E. J. markalı taşlama tezgâhının tam ortasına monte edilerek + ve - x yönünde 86,25 mm’ye kadar ilerleyen tüm partikülleri çekebilecektir. Yukarıda gösterilen grafik bu hesaplamalar sonucunda elde edilmiş ve –x ekseninde 0,08583 m’ye ulaştığı anda sistemin çekebileceği maksi- mum boyuttaki partikül çapı bulunmuştur. Bu hesaplamalar sonucunda, mevcut filtre Şekil 4. Soğutma Sıvısı Bulutu Partikülünün Hareketi 102

TOTOMAK AR-GE MERKEZİ YAYIN ÇALIŞMALARI 2020 sistemimizin maksimum 186 mikron çapındaki partikülleri çekebileceği belirlenmiş- tir. Bu çaptan daha yüksek boyuttaki partikülleri çekebilmek için mevcut filtre sistemi üzerinde fan debisinin veya çapının arttırılması gerekmektedir. 3.1 SONUÇ Bu çalışma, endüstride yaygın olarak kullanılan soğutma sıvısının buharlaşması so- nucunda çalışma ortamına yayılmasını engellemek amacıyla kullanılan filtre sistem- lerinin eksikliklerinin belirlenerek bunlara çözüm olabilecek bir vakumlu santrifüj tipi filtre sistemini anlatmıştır. Bununla birlikte, bu filtre sisteminin mevcut özellikleri ile yapılan hesaplamalar ve analizler sonucunda maksimum partikül boyutu belirlenmiş- tir. Aynı zamanda bu filtre sistemi ile soğutma sıvısı-kızak yağı karışımından ne kadar bir geri kazanım olduğu açığa çıkartılmıştır. Bu çalışma sırasında yapılan hesaplama- ların farklı tip ve boyuttaki CNC tezgâhlar için filtreleme sistemi belirlenirken ihtiyaç duyacakları fan sistemlerinin debisini ve çapını belirlemesi adına kullanılabilecek bir çalışmadır. Bunun haricinde, özellikle iş sağlığı ve güvenliği kanunu kuralları, büyük kuruluşlardaki işçi sendikalarının temiz bir çalışma ortamı isteklerini sıklıkla dile ge- tirmeleri, fabrikaların iklimlendirme sistemlerini kurabilmeleri için bu sorunu ortadan kaldırma istekleri bu çalışmanın önemini göstermektedir. 103

TOTOMAK AR-GE MERKEZİ YAYIN ÇALIŞMALARI 2020 Semboller ∆t : İki durum arasındaki zaman farkı(s) Afan : Fan Alanı (m2) Dfan : Fan Çapı (m) V : Fan Hızı (m/sn.)  : Fan Debisi (m3/h) Dpartikül : Partikül Çapı () Vx.bağıl : X Yönündeki Bağıl Hız (m/sn.) Vx.hava : X Yönündeki Hava Hızı (m/sn.) V :x.partikül X Yönündeki Partikül Hızı (m/sn.) Vy.bağıl : Y Yönündeki Bağıl Hız (m/sn.) Vy.hava : Y Yönündeki HavaHızı (m/sn.) Vy.partikül : Y Yönündeki Partikül Hızı (m/sn.) V :bağıl,bileşke Bağıl Hız (m/sn.)  : Kinematik Viskozite (cSt) Re : Reynold Sayısı Cd : Sürüklenme Katsayısı Fdx : X Yönünde Sürüklenme Kuvveti (N) m : Partikül Kütlesi (kg) Fdy : Y Yönünde Sürüklenme Kuvveti (N) xi : Partikülün X Yönündeki İlk Konumu (m) ax : Partikülün X Yönündeki İvmesi (m/sn2) yi : Partikülün Y Yönündeki İlk Konumu (m) ay : Partikülün Y Yönündeki İvmesi (m/sn2) a : Akış Denklemi Sabiti x : Partikülün X Yönündeki Konumu(m) u : X Yönündeki Hava Hızı (m/sn.) y : Partikülün Y Yönündeki Konumu (m) v : Y Yönündeki Hava Hızı (m/sn.) L : Aparat ile Santrifüj Makinesi Arasındaki Mesafe (m) 104

TOTOMAK AR-GE MERKEZİ YAYIN ÇALIŞMALARI 2020 KAYNAKÇA 1. Erel, F., Coşkunses, I. F. 2012. “Metal İşleme Akışkanları Kullanımında İş Sağlığı ve Güvenliği,” s.11-13 2. http://www.nederman.com.tr/products/filters-for-oil-mist-and-coolants/oil-mist filters/~/ media/ExtranetDocuments/PublishedBrochure/NOM_201212_TR.ashx, son erişim tari- hi: 12.04.16. 3. https://en.wikipedia.org/wiki/Centrifugal_water%E2%80%93oil_separator, son erişim tarihi: 12.04.16. 4. http://sonmezlergroup.com/metal-kesme-sogutma-sivilari.asp, son erişim tarihi: 12.04.16. 5. https://en.wikipedia.org/wiki/Density_of_air, son erişim tarihi: 12.04.16. 6. http://www.speedol.com.tr/semi-sentetik-kesme-sivisi-hx-cnc/, son erişim tarihi: 12.04.16. 105

TOTOMAK AR-GE MERKEZİ YAYIN ÇALIŞMALARI 2020 Dökme Demir Malzemelerin Karbür Uçlarla Delme İşleminde Proses Parametrelerinin Optimizasyonu Onur ERTUĞRUL1, Oğuzcan GÜZELİPEK*2, Tuğrul SOYUSİNMEZ3, Ali Tuğberk AKDOĞAN4, Aziz Burak GÜNEŞ4 1İzmir Katip Çelebi Üniversitesi, Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi, Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bölümü, İzmir 2Totomak Makina ve Yedek Parça Sanayi ve Ticaret A.Ş, İzmir Geliş tarihi: 00.00.2016 Kabul tarihi: 00.00.2016 Öz Takım aşınmalarının, parça üretim maliyeti ve üretim verimliliğine doğrudan etkisi mevcuttur. Takımlarda meydana gelen aşınmalar, üretim kalitesini doğrudan etkileyen bir faktördür. Bu çalışmada, farklı matkap çapları ve kesme parametrelerinin takım aşınmasına etkisi araştırılmıştır. Deneyler, farklı çapta matkaplar ve farklı kesme parametreleri ile 9 farklı kombinasyonda 20 tekrar seklinde yapılmıştır. Deneysel çalışmada imalat sektöründe sıkça kullanılan 6,8 mm, 9 mm ve 9,6 mm çapa sahip yekpare karbür matkap uçlar kullanılmıştır. İş parçası olarak üretimde sıkça kullanılmakta olan GG25 ve GGG40 standartlı dökme demir malzemeler belirlenmiştir. Taguchi tekniği kullanılarak en yüksek takım ömrü değerlerini veren optimum kontrol faktörleri belirlenmiştir. Ayrıca her deneyden sonra matkap uçlarındaki aşınma durumları ve tipleri takım ölçme ve ayarlama makinası yardımı ile tespit edilmiştir. GGG40 malzemenin GG25 standartlı malzemeye göre, matkap ucunda daha çok aşınmaya sebebiyet verdiği ve matkap ucunun çapı arttıkça aşınma miktarlarında da arttığı belirlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Matkap ucu, Karbür Takım, Takım aşınması, Aşınma tipleri, Taguchi metodu Optimization of Process Parameters in Drilling of Cast Iron Materials with Carbide Drills Abstract There is a direct relationship between tool wear and part production cost efficiency. Wear on the tools is a main factor that directly affects the quality of production. In this study, the effect of different diameters of drill and cutting parameters on tool wear was investigated. 20 test repetitions were performed with 9 different combinations of tools with different diameters and different cutting parameters. The effects of parameters on tool wear were observed. Solid carbide tools with a diameter of 6.8 mm, 9 mm and 9.6 mm and cast iron materials of GG25 and GGG40 standard were used as work pieces in experimental studies. The design of the experiment was determined by Taguchi method and after each experiment, the wear conditions and types of drill bits were by using of a tool measurement and adjustment machine. It has been determined that GGG40 material causes more wear on the drill bit compared to the GG25 standard material and increases the amount of wear as the diameter of the drill bit increases. Keywords: Drill bit, Carbide tools, Tool wear, Wear types, Taguchi method *Sorumlu yazar (Corresponding author): Oğuzcan GÜZELİPEK, [email protected] 106

TOTOMAK AR-GE MERKEZİ YAYIN ÇALIŞMALARI 2020 107

TOTOMAK AR-GE MERKEZİ YAYIN ÇALIŞMALARI 2020 108

TOTOMAK AR-GE MERKEZİ YAYIN ÇALIŞMALARI 2020 109

TOTOMAK AR-GE MERKEZİ YAYIN ÇALIŞMALARI 2020 110

TOTOMAK AR-GE MERKEZİ YAYIN ÇALIŞMALARI 2020 111

TOTOMAK AR-GE MERKEZİ YAYIN ÇALIŞMALARI 2020 112

TOTOMAK AR-GE MERKEZİ YAYIN ÇALIŞMALARI 2020 113

TOTOMAK AR-GE MERKEZİ YAYIN ÇALIŞMALARI 2020 114

TOTOMAK AR-GE MERKEZİ YAYIN ÇALIŞMALARI 2020 115

TOTOMAK AR-GE MERKEZİ YAYIN ÇALIŞMALARI 2020 116

TOTOMAK AR-GE MERKEZİ YAYIN ÇALIŞMALARI 2020 117

TOTOMAK AR-GE MERKEZİ YAYIN ÇALIŞMALARI 2020 ELEKTRİK TAHRİKLİ YÜK TAŞIMA SİSTEMLERİNDE MALZEME DEĞİŞİMLERİNİ MEKANİK DAYANIM VE MALİYET YÖNÜNDEN KARŞILAŞTIRILMASI Tuğrul SOYUSİNMEZ 1*, Oğuzcan GÜZELİPEK 2, Onurcan ONUR 3, Tolga PALANDUZ 4 1TOTOMAK A.Ş., İZMİR 2TOTOMAK A.Ş., İZMİR 3TOTOMAK A.Ş., İZMİR 4TOTOMAK A.Ş., İZMİR [email protected], [email protected] [email protected], [email protected] ÖZET Bu çalışmada, 150 kg yükün emniyet değerine sahip olan 3 metre gövdeye ve 2.75 metre kol boyuna sahip pergel kol manipülatörün tasarımına yer verilmiştir. Öncelikle pergel kol sistemine sahip manipülatörün st-52 malzemesi kullanılarak mekanik hesaplamaları ve emniyet katsayısı belirlendikten sonra manipülatörün maliyet hesabı yapılmıştır. Ardından sistemde kullanılan boru ve kare profillerin cidarı azaltılıp hesaplamalar yapılmıştır. Daha sonra malzeme kompozit karbon/elyaf seçilerek sistemin mekanik analizi ve maliyet hesapları yapılmıştır. St-52 malzemesinde uyguladığımız cidar inceltme işlemi kompozit karbon/elyaf malzemesi için de uygulanıp hesaplamaları yapılmıştır. Anahtar Kelimeler: Elektirk Tahrikli Manipülatör, st-52, Kompozit Karbon/Elyaf MECHANİCAL PROPERTİES AND COST COMPORİSON OF MATERİAL CHANGES İN ELECTRİCAL DRİVE CARRYİNG SYSTEM ABSTRACT In this study, the design of the manipulator with 3 meter size and arm length of 2.75 meters without safety data max. usage weight is 150 kg. At the beginning, the manipulator system uses the st-52 material and the mechanical calculations. After the cost reduction application and safety factor is determined. Then the thicknesses of pipes and square profiles reduced recalculated. Then, the material was selected as composite carbon / fiber, and the mechanical analysis and cost calculations of the system were made. The thickness thinning process applied on the St-52 material was also applied to the composite carbon / fiber material and calculated. Keywords: Electric Manipulator, st-52, Composite Carbon / Fiber GİRİŞ (INTRODUCTION) Günümüzde kullanılan ürünler tasarlanırken mühendisler ve tasarımcılar oluşturdukları ürünlerin dayanımı yüksek, hafif ve ekonomik olmasını hedeflerler ve tasarımlarını yaparken bu hedefler onlar için vazgeçilmez bir nitelik taşır. Elektrik tahrikli manipülatörlerde st-52 malzemesi sanayide yaygın olarak kullanılır.st-52 malzemesinin fiyatının ve çekme dayanımının ortalama düzeyde olması bu yaygın kullanımın nedenleri arasındadır. Bu sistemlerde kullanılan st-52 malzemesi yerine kompozit karbon/fiber malzemesi kullanılması piyasada daha önce hiç denenmemiş bir uygulamadır. Bu çalışma ile manipülatörlere dayanım ve hafiflik açısından iyileştirmeler yapılmıştır. 118

TOTOMAK AR-GE MERKEZİ YAYIN ÇALIŞMALARI 2020 Elektrik tahrikli manipülatörü tasarlarken kullandığımız malzemeyi değiştirmemizin yanı sıra piyasada kullanılan standart ölçülerdeki manipülatörlerin sahip olduğu ölçüler revize edilerek yapısal iyileştirme çalışması da yapıldı. Aynı iyileştirme çalışmasını hem st-52 hem de kompozit karbon/fiber malzemesi için yaparak tasarımın daha optimum seviyelerde çalışmasını ve sistemin ağırlığında iyileştirmeler yaparak maliyette azalmayı amaçladık. Projemiz yerli imalat olmasından dolayı ve kullanılan malzemenin revize edilip mukavemetinin arttırılması açısından bir ilk niteliği taşıyor. Bu da projenin ne kadar büyük bir öneme sahip olduğunu göstermektedir. Projemiz manipülatör ve yük taşıma konusunda piyasaya yeni bir bakış açısı getirmektedir. MATERYAL VE METOT (MATERIAL AND METHOD) Tablo 1. St-52 ve Kompozit Malzemenin Mekanik Özellikleri (Mechanical Properties of St-52 and Composite Material) Malzeme Çekme Dayanımı Fiyat Yoğunluk 7.8x10-3 st-52 600 MPa 2.87 TL/KG Karbon/Fiber 2400 MPa 32 TL/KG 1.85x10-3 \"St\", %2 kadar karbon içeren genel yapısal karbon çeliğini ifade eder. \"52\" en az 52 kg/mm çekme dayanımına sahip olan çelik anlamına gelir. Değişken ve sabit gerilmelere maruz kalan kaynaklı çelik konstrüksiyonlarda kullanılması uygundur. (Tablo 1.) Yapı Çelikleri (Structural Steels) DIN normundaki yapı çelikleri DIN 17100 altında toplanmışlardır. DIN normu kısa gösterimde önünde “St” bulunan tüm malzemeler yapı çeliğidir. Bir yapı çeliğinin belirtilen mukavemet değerleri sıcak veya soğuk haddeden geçerek almış olduğu form için geçerlidir. Eğer Yapı çeliği tornada veya frezede talaş kaldırılarak inceltilecek olursa ortaya çıkacak olan mukavemet değerleri katalogda belirtilen değerlerden çok daha düşük olur çünkü yapı çeliklerinde iç kısımlardaki mukavemet değerleri kabuktaki mukavemet değerlerinden çok daha düşüktür. Bu nedenden yapı çeliklerine kesme ve delik delme işlemleri hariç talaş kaldırmalı işlemler ve ısıl işlemler uygulanamaz. Yapı çelikleri temin edilmiş olduğu formda kesilir, bükülür, delinir ve kaynak yapılır. Yapı çeliklerinde kısa gösterimde verilen rakam genellikle çeliğin “Kgf /mm2” cinsinden ortalama kopmada dayanımını belirtir. Örnek: W.S.Nr: 1.0037 (St 37-2) içeriğinde max %0.17 Karbon olan ve kopma mukavemeti 34-45 Kg f /mm2 arasında bulunan yapı çeliğini gösterir. Bu değerler dizayn değerler olmayıp dizayn değerleri belirli emniyet katsayılarına bölünerek elde edilir. [1] Bu değerlendirme diğer çelik türleri için doğru değildir 119

TOTOMAK AR-GE MERKEZİ YAYIN ÇALIŞMALARI 2020 DIN17100 normunda ki yapı çelikleri; W.S.Nr:1.0035(St33) W.S.Nr:1.0037(St37-2) W.S.Nr:1.0036(USt37-2) W.S.Nr:1.0038(RSt37-2) W.S.Nr:1.0116(St37-3) W.S.Nr:1.0044(St44-2) W.S.Nr:1.0114(St44-3) W.S.Nr:1.0507(St52-3) W.S.Nr:1.0050(St50-2) W.S.Nr:1.0060(St60-2) W.S.Nr:1.0070(St 70-2) Kısa gösterimlerde geçen U harfi malzemenin kaynar çelik olduğunu, R harfi durgun çelik olduğunu ifade eder. Bu noktada Kaynar çelik, Durgun çelik tanımını yapalım. Çelik üretilirken içinde bir miktar oksijen kalır. Oksijenin varlığı çeliğin kimyasal bileşimlerinin çelik içinde homojen dağılımını engeller. Kullanım yerine göre çeliğin kimyasal bileşimlerinin homojen dağılımı gerekli ise üretim esnasında deoksidasyon yöntemi ile oksijenin giderilmesi gerekir. Ancak bu maliyeti yükselten bir husus olduğundan deoksidasyon yöntemi sadece bu özelliklerin istenildiği çeliklere uygulanır. [2] Deoksidasyonu yapılmadan üretilmiş çeliklere Kaynar çelik, Deoksidasyon uygulanarak üretilmiş çeliklere ise Durgun çelik denir. Genellikle %0.25 den daha düşük karbonlu çelikler kaynar çelik olarak üretilirler. Amerikan standartlarında AISI/SAE 1020 ve ASTM 283C, ASTM A570 Gr40 yapı çeliklerine örnek olarak gösterilebilir. (Tablo 2.) Tablo 2. AISI/SAE 1020 Yapı Çeliği Kimyasal Kompozisyonu (AISI / SAE 1020 Construction Steel Chemical Composition) C % 0.22 Si % 0.55 Mn % 1.60 P % 0.05 S % 0.05 120

TOTOMAK AR-GE MERKEZİ YAYIN ÇALIŞMALARI 2020 Kompozit Malzemeler (Composite Materials) İki veya daha fazla sayıdaki aynı veya farklı gruptaki malzemelerin, en iyi özelliklerini bir araya toplamak ya da ortaya yeni bir özellik çıkarmak amacıyla, bu malzemelerin makro seviyede birleştirilmesiyle oluşan malzemelere “Kompozit Malzeme” denir. [3] Kompozit Malzemelerin Başlıca Özellikleri (Major Properties of Composite Materials) 1 Kompozit aslında karışım anlamına gelmekle birlikte çözünen ve çözen bileşenlerden oluşmaz. 2 Bileşenler arasında atom alışverişi bulunmamaktadır. 3 Kompozit bileşenleri kimyasal olarak birbirlerini etkilemezler. 4 Malzemeler birbiri içerisinde çözünürse ve atom seviyesinde bir karışım söz konusu olursa, bu tür malzemeler kompozit değil alaşım olur. 5 Karışım nanometre seviyesindeki partiküller düzeyinde olursa ise bu tip kompozitlere nano kompozitler denir. 6 Kompozitler genel olarak «matris» ismi verilen bir ana malzeme ve ‘’takviye elemanı’’ ismi verilen daha mukavim bir malzemeden oluşturulur. 7 Bu iki malzeme grubundan, takviye malzemesi kompozit malzemenin mukavemet ve yük taşıma özelliğini, matris malzeme ise plastik deformasyona geçişte oluşabilecek çatlak ilerlemelerini önleyici rol oynamakta ve kompozit malzemenin kopmasını geciktirmektedir. Karbon Elyafı (Carbon Fiber) 1965 ten sonra geliştirilen özellikle uçak ve uzay sanayinde geniş uygulama alanı bulan karbon elyafı, kompozit teknolojisinde büyük öneme sahiptir. Cam elyaf, günümüzde en çok kullanılan takviye malzemesi olmasına rağmen, gelişmiş kompozit malzemelerde yaygın olarak karbon elyafı kullanılmaktadır. Karbon elyafı cam elyafına göre daha hafif ve mekanik özellikleri daha iyidir. Ancak üretim maliyetleri yüksektir. Hava araçlarının iskeletlerinde ve spor araçlarında metallerin yerine kullanılmaktadır. Karbon elyafı yüksek ısıl işlem uygulandığında karbonlaşır. Bu yeni elyafa grafit elyafı denir. Günümüzde karbon elyafı ve grafit elyafı aynı malzemeyi tanımlamaktadır. Karbon Elyafının Üstün Özellikleri: 1 Yüksek elastisite modülü 2 Düşük yoğunluğu 3 Yüksek sıcaklık dayanımın 4 Korozyon dayanımı 5 Yüksek sertlik 6 Yüksek mukavemet ve yorulma dayanımı 7 Bütün reçinelerle kompozit oluşturabilme 8 Sürekli geliştirilebildiğinden karbon elyaf çeşitleri sürekli değişmektedir. 121

TOTOMAK AR-GE MERKEZİ YAYIN ÇALIŞMALARI 2020 DENEYSEL VE SAYISAL YÖNTEM (EXPERIMENTAL AND NUMERICAL METHOD) Deneysel Yöntem (Experimental Method) Manipülatör herhangi bir yükü bir noktadan başka bir noktaya taşımak amacı ile kullanılan, mekanik kollardan oluşan mekanik sistemlerdir. Manipülatörler sistemsel özellikleri sayesinde en ergonomik taşıma imkânını bize sağlar. Üretim hatlarında manipülatör kullanılması iş ve işçi sağlığı açısından çok önem arz eder. Manipülatörler aracılığı ile yüke bağlı meslek hastalıklarının önüne geçilmiş olur. Çalışmamızda manipülatör 2.75 metre toplam kol uzunluğuna sahiptir. Gövdesi ise 3 metre boya sahiptir. Kol bölümünde kare profil ve boru profil kullanılmıştır. (Şekil 1.) Kare profil 120mm×120mm ölçülerinde ve cidarı 5mm’dir.Sistemde kullandığımız boru profil 80 mm dış çapa ve 70 mm iç çapa sahiptir. Kare profil ve boru profilin uzunlukları 1.375 metredir. Gövdenin dış çapı 160 mm cidarı ise 7 mm’dir. Kare ve gövde profili birbirine bağlayan pim ise 20 mm çapa sahiptir. Yukarıdaki ölçüler dikkate alınıp öncelikle boru profilin st-52 malzemesinden yapıldığındaki ağırlığı bulundu. Ardından aynı işlemler kare profil için yapıldı. Hesaplanan kare profil ve boru profil mukavemet hesaplarında yerine konularak sistem 187.5 kg yükü taşırken sistemin emniyet katsayı belirlenip, buna göre maliyet hesabı yapılmıştır. Bu işlemlerin ardından yine st-52 malzemesinden yapılan manipülatörün cidarlarında 1 mm inceltme yapıldı ve mukavemet hesapları yeniden yapılarak emniyet katsayısı ve maliyeti belirlendi.st-52 malzemesi için standart durumdaki maliyeti ve iyileştirme yapılmış durumdaki maliyet hesaplanmış oldu. Ardından aynı işlemler mukavemet ve yoğunluk açısından daha avantajlı olan kompozit karbon/fiber malzemesi için yapıldı ve burada elde edilen sonuçlar not edildi. Daha sonra kompozit karbon /fiber malzemesinden yapılan manipülatörde iyileştirme yapıldı. Bu iyileştirmede cidarları 5 mm olan boru ve kare profil cidarları 2 mm inceltilip, standart durumdaki mukavemet hesapları yeniden yapıldı ve elde edilen sonuçlar not edildi. Sayısal Yöntem (Numerical Method) Sabit Değerler; π = 3.14159265359 ρ st52 =(7.8×103 kg/m3) ρ karbon/fiber =(1.5×103 kg/m3) St-52 Malzemesi İçin Mukavemet Hesabı (Strength calculations for St-52 Material) Kare Profil Ağırlığı; ρ =(7.8×103 kg/m3) (1) Boy=1.375m, Çap=120mm×120mm , Cidar=5mm = ρkare × Akare × hkare mkare=(1.375m)×((0.12)2 m-(0.11)2 m)×(7.8x103 kg/m3 )=24.7 kg (Denklem 1.) 122

TOTOMAK AR-GE MERKEZİ YAYIN ÇALIŞMALARI 2020 Boru Profil Ağırlığı; Boy=1.375m, Çap=80mm, Cidar=5mm boru = ρ boru × Aboru × hboru mboru=(1.375m)×π×((0.040)2-(0.035)2 )×(7.8x103 kg/m3 )=12.62 kg (Denklem 1.) Gövde Boru Profil Ağırlığı; Boy=3m, Çap=160mm, Cidar=7mm 3 )=12.62 (Denklem 1.) m = ×ℎ ×ρb =(3 )× ×((0.040)2−(0.035)2 )×(7.8×103 / ΣFy=0; 242.3 N + 123.8 N +1839,375 N = By By= 2205.475 N Şekil 1. Manipülatör (Manipulator) (2) (3) Pimde oluşan gerilmesi; Alan = (0.02)2 × π =0.001256 m2 123 [1] = 1102.7375/0.001256 =0.87 MPa Eğilme Gerilmesi; σeğilme = M=(1839.38×2.75)+(123.8×2.06)+(242.3×0.69) -(2205.475×1.375)

TOTOMAK AR-GE MERKEZİ YAYIN ÇALIŞMALARI 2020 M=2447.98Nm (Denklem 3.) (4) Ikare= ℎ3 (5) 12 (6) I=(0.12)4/12-(0.110)4/12=5×10-6 m4 (Denklem 4.) (7) Iboru=× 4 − 4 64 I=π×((0,08)4-(0.07)4 )/64=8.3×10-7 m4 (Denklem 5.) Eğilme Gerilmesi; [5]. Eğilme kare=2447.98 Nm/(5×10-6 m4 ) ×(0.6m)=293.75MPa (Denklem 3.) [6]. Eğilme boru =2447.98 Nm/(8.3×10-7) m4 ) ×(0.04m)=1.17MPa (Denklem 3.) [7]. toplam eğilme=294.92 MPa (Denklem 3.) Şekil Değiştirme Enerjisi Hipotezine Göre σ muk=√σ2 + 3(τ)2 3.muk =√(294.922 + 3(0.87)2) = 294.93 MPa (Denklem 6.) Emniyet Katsayısı Kontrolü; S=(σ /σ ) emniyet muk S=(600 MPa)/(294.93 MPa)=2.03 (Denklem 7.) S>1 O halde uzuv (kol) emniyettedir. Maliyet Hesabı 1 kg st-52 fiyatı ⇒2.87 TL M kare + M boru=24.7 kg+12.62 kg=37.32 kg ise; 37.32 kg st-52= 107.1084 TL’dir. Gövde; 1 kg st-52 2.87 TL. 78.73 kg st-52=78.73 x 2.87=225.955 TL Toplam= 255.955+107.1084 TL=333.0635 TL St-52 Malzemesi için İyileştirilmiş Mukavemet Hesabı (Strength Calculations for Improved St-52 Material) Bu bölümde kare ve boru profilin cidarı 4 mm alındı. Gövdenin cidarı 7 mm alınarak devam edildi. Kare Profil Ağırlığı; ρ =(7.8×103 kg)/m3 Boy=1.375m Çap=120mm×120mm , Cidar=4mm 124

TOTOMAK AR-GE MERKEZİ YAYIN ÇALIŞMALARI 2020 mkare=ρkare×Akare×hkare mkare=(1.375m)×((0.12)2 m-(0.112)2 m)×(7.8x103 kg/m3 )=19.9 kg (Denklem 1.) Boru Profil Ağırlığı; Boy=1.375m ,Çap=80mm, Cidar=4mm mboru=Aboru×hboru×ρ boru mboru=(1.375m)×π×((0.040)2-(0.036)2 )×(7.8x103 kg/m3 )=10.23 kg (Denklem 1.) Gövde Boru Profil Ağırlığı; Boy=3m ,Çap=160, Cidar=7mm / 3 )=12.62 (Denklem 1.) m = ×ℎ ×ρb u =(3 )× ×((0.040)2−(0.035)2 )×(7.8×103 ΣFy=0; 100.454 N + 195.219 N +1839,375 N = By By= 2135.048 N Pimde oluşan gerilmesi; Alan=(0.02)2 × π= 0.001256 m2 3.1. = 1067.524.554/0.001256 =0.84 MPa (Denklem 2.) Eğilme Gerilmesi; σeğilme = × M=(1839.38×2.75)+(100.454×2.06)+(195.219×0.69) -(2135.048×1.375) M=2464.24 Nm (Denklem 3.) Ikare= ℎ3 12 I=(0.12)4/12-(0.112)4/12=4.16×10-6 m4 (Denklem 4.) Iboru= 4 − 4 64 I=π×((0,08)4-(0.072)4 )/64=6.91×10-7 m4 (Denklem 5.) Eğilme Gerilmesi; (W) Eğilme kare=2464.24 Nm/(4.16×10-6 m4 ) ×(0.6m)=355.41 MPa (Denklem 3.) (X) Eğilme boru =2464.24 Nm/(6.91×10-7) m4 ) ×(0.04m)=1.42 MPa (Denklem 3.) (Y) toplam eğilme=356.83 MPa (Denklem 3.) Şekil Değiştirme Enerjisi Hipotezine Göre; [1] muk=√σ2 + 3(τ)2 125

TOTOMAK AR-GE MERKEZİ YAYIN ÇALIŞMALARI 2020 [17] muk =√(356.832 + 30.842) = 303.07 MPa (Denklem 6.) Emniyet Katsayısı Kontrolü; S=(σ emniyet/σmuk)=(600 MPa)/(294.93 MPa)=1.97 S>1 (Denklem 7.) O halde uzuv (kol) emniyettedir. Maliyet Hesabı; 1 kg st-52 fiyatı ⇒2.87 TL M kare + M boru=19.9 kg+10.24 kg=30.14 kg ise; 30.14 Kg st-52= 86.50 TL’dir. Gövde; 1 kg st-52 2.87 TL. 78.73 kg st-52=78.73 x 2.87=225.955 TL Toplam= 225.955+86.50=312.455 TL Yukarıdaki işlemler aynı şekilde cidar 4mm alınarak yapıldığında manipülatörün emniyet katsayısı 1.68 olarak bulundu. Maliyet hesabı yapıldığında, manipülatör 312.455 TL ye mâl oldu. Karbon/Fiber Malzemesi için Mukavemet Hesabı (Strength Calculations for Carbon Fiber Material) Kompozit Karbon/Fiber malzemesi için yukarıdaki işlemler tekrardan yapılır. Kare Profil Ağırlığı; ρ =(1.85×103 kg/m3) Boy=1.375m ,Çap=120mm×120mm , Cidar=5mm mkare=ρkare×Akare×hkare mkare=(1.375m)×((0.12)2 m-(0.11)2 m)×(1.85x103 kg/m3 )=5.7 kg (Denklem 1.) Boru Profil Ağırlığı; Boy=1.375m ,Çap=80mm, Cidar=5mm mboru=Aboru×hboru×ρ boru mboru=(1.375m)×π×((0.040)2-(0.035)2 )×(1.85x103 kg/m3 )=2.98 kg (Denklem 1.) Gövde Boru Profil Ağırlığı; Boy=3m ,Çap=160, Cidar=7mm m = ×ℎ ×ρb 126

TOTOMAK AR-GE MERKEZİ YAYIN ÇALIŞMALARI 2020 =(3 )× ×((0.080)2−(0.073)2 )×(1.5×103 / 3 )=18.67 (Denklem 1.) ΣFy=0; 55.917 N + 29.23 N + 1839,375 N = By By= 1924.52 N Pimde oluşan gerilmesi; Alan=(0.02)2 × π= 0.001256 m2 τ = 962.26/0.001256 =0.76 MPa (Denklem 2.) Eğilme Gerilmesi; σeğilme = × M=(1839.38×2.75)+(29.23×2.06)+(55.917×0.69) -(1924.52×1.375) M=2510.495 Nm (Denklem 3.) Ikare= ℎ3 12 I=(0.12)4/12-(0.11)4/12=5×10-6 m4 (Denklem 4.) Iboru= × 4 ş− 4 ç 64 I=π×((0,08)4-(0.070)4 )/64=8.3×10-7 m4 (Denklem 5.) Eğilme Gerilmesi; σ Eğilme kare=2510.49 Nm/(5×10-6 m4 ) ×(0.6m)=301.25 MPa (Denklem 3.) σ Eğilme boru =2510.49 Nm/(8.3×10-7) m4 ) ×(0.04m)=1.20 MPa (Denklem 3.) σ toplam eğilme= 302.45MPa (Denklem 3.) Şekil Değiştirme Enerjisi Hipotezine Göre σ muk=√σ2 + 3(τ)2 σ muk =√(302.452 + 30.842) = 302.45MPa (Denklem 6.) Emniyet Katsayısı Kontrolü; S=(σ emniyet/σmuk)=(2400 MPa)/(302.45 MPa)=7.8 S>1 (Denklem 7.) O halde uzuv (kol) emniyettedir. 127

TOTOMAK AR-GE MERKEZİ YAYIN ÇALIŞMALARI 2020 Maliyet Hesabı; 1 kg karbon/elyaf fiyatı ⇒~32 TL Mgövde+M kare + M boru=27.35 kg Toplam=957.25 TL Kompozit karbon/elyaf malzemesi için mukavemet hesapları yapıldığında emniyet katsayısı 7.9 belirlendi. Yapılan maliyet hesaplamalarında sonucunda ise maliyet 957.25 TL olarak belirlendi. Sonuçlara bakıldığında mukavemetin arttığı aynı zamanda maliyetin de arttığı görülmüştür. Karbon/Elyaf Malzemesi için İyileştirilmiş Mukavemet Hesapları (Strength Calculations for Improved Carbon Fiber Material) Bu bölümde kare ve boru profilin cidarı 3 mm alındır. Gövdenin cidarı 7 mm olarak devam edildi. Kare Profil Ağırlığı; ρ =(1.85×103 kg/m3) Boy=1.375m ,Çap=120mm×120mm , Cidar=3mm mkare=ρkare×Akare×hkare mkare=(1.375m)×((0.12)2 m-(0.114)2 m)×(1.85x103 kg/m3 )=3.56 kg (Denklem 1.) Boru Profil Ağırlığı; Boy=1.375m ,Çap=80mm, Cidar=5mm mboru=Aboru×hboru×ρ mboru=(1.375m)×π×((0.040)2-(0.037)2 )×(1.85x103 kg/m3 )=1.83 kg (Denklem 1.) Gövde Boru Profil Ağırlığı; Boy=3m ,Çap=160, Cidar=7mm m = ×ℎ ×ρb =(3 )× ×((0.080)2−(0.073)2 )×(1.85×103 / 3 )=18.67 (Denklem 1.) ΣFy=0; 34.9 N + 17.95 N + 1839,375 N = By By= 1892.22 N Pimde oluşan gerilmesi; Alan=(0.02)2 × π= 0.001256 m2 τ = 946.11/0.001256 =0.75 MPa (Denklem 2.) 128

TOTOMAK AR-GE MERKEZİ YAYIN ÇALIŞMALARI 2020 Eğilme Gerilmesi; σeğilme = × M=(1839.38×2.75)+(17.95×2.06)+(34.9×0.69) -(1892.22×1.375) M=2517.18 Nm (Denklem 3.) Ikare= ℎ312 I=(0.12)4/12-(0.114)4/12=3.2×10-6 m4 (Denklem 4.) Iboru= × 4 − 4 64 I=π×((0,08)4-(0.074)4 )/64=5.38×10-7 m4 (Denklem 5.) Eğilme Gerilmesi; σ Eğilme kare=2517.18 Nm/(3.2×10-6 m4 ) ×(0.6m)=471.971 MPa (Denklem 3.) σ Eğilme boru =2517.18 Nm/(5.38×10-7) m4 ) ×(0.04m)=1.87 MPa (Denklem 3.) σ toplam eğilme= 473.84 MPa (Denklem 3.) Şekil Değiştirme Enerjisi Hipotezine Göre σ muk=√σ2 + 3(τ)2 σ muk =√(473.842 + 3(0.75)2) = 473.84 MPa (Denklem 6.) S=(σ emniyet/σmuk) (2400 MPa)/(473.84 MPa)=5.06 S>1 (Denklem 7.) O halde uzuv (kol) emniyettedir. Maliyet Hesabı; 1 kg karbon/elyaf fiyatı ⇒32 TL Mgövde+M kare + M boru=24.06 kg Toplam=769.92 TL Yukarıdaki işlemler aynı şekilde cidar 3mm alınarak yapıldığında manipülatörün emniyet katsayısı 5.06 olarak bulunmuştur. Maliyet hesabı yapıldığında, manipülatör 769.92 TL ye mâl olmuştur. 129

TOTOMAK AR-GE MERKEZİ YAYIN ÇALIŞMALARI 2020 SONUÇ ve TARTIŞMALAR (RESULTS and DISCUSSIONS) Projemizde st-52 ve kompozit karbon/elyaf malzemesinden yapılmış elektrik tahrikli manipülatörün mukavemet ve maliyet hesaplarını yaptık. Türkiye menşei olan ilk manipülatör olmasından dolayı öneme sahip olan projemizde st-52 malzemesi için standart ölçülerde maliyet hesabı yaptığımızda projemiz 333.0635 TL ye mâl olmuştur.st-52 malzemesinde yaptığımız cidar değişikliği ile emniyet katsayısı içinde kalarak projeyi daha ucuza yaklaşık 312.455 TL ye mâl etmiş olduk. Ardından kompozit karbon/elyaf malzemesi için standart hesaplamalar yapıldığında maliyetimiz 957.25 TL ye mâl olmuştur. Kompozit karbon/elyaf malzeme için sistemde iyileştirme yaptıktan sonra maliyet hesabını yaptığımızda manipülatör 769.92 TL ye mâl olmuştur. Karbon/epoksi malzemesi kullandığımızda sistemin dayanıklılığı artmış ve 5 in üzerine çıkan emniyet katsayısı sayesinde 187.5 kg üzerindeki yükleri taşıyabilir hale gelmiştir. Sistemin karbon/epoksiden yapılmasının bir diğer avantajı ise hafif ve kullanışlı olmasıdır. Karbon/epoksi malzeme kullanmamızın tek dezavantajı ise maliyetinin fazla olmasıdır. Fakat bu malzemenin dayanıklılığı yönünden bakıldığında sadece maliyet açısından uygun olduğu için st-52 malzeme kullanılmasının çokta elverişli olmadığını gösteriyor. Kompozit karbon/elyaf malzeme dayanıklı ve korozyon direnci oldukça yüksek bir malzemedir. Bu da sistemin kompozit malzemeden yapılmasının elverişli olduğunu gösteriyor. SEMBOLLER (SYMBOLS) σ : Normal Gerilme τ : Kayma Gerilmesi M : Moment I : Eylemsizlik Momenti y : Tarafsız eksene olan mesafe S : Emniyet Katsayısı KAYNAKÇA (REFERENCES) [1] “http://www.muhendislikbilgileri.com/?pnum=16&pt=MALZEME+SE%C3%87%C4%B 0M%C4%B0” [2] “http://www.ozcedemir.com.tr/st52_levha_sac_ozellikleri_ve_olculeri-s58.html” [3] “http://kisi.deu.edu.tr//mehmet.zor/composite%20materials/2-Genel_bilgiler.pdf” 130

TOTOMAK AR-GE MERKEZİ YAYIN ÇALIŞMALARI 2020 Isıl İşlem Uygulanan Millerde Oluşan Distorsiyon Değişimlerinin Doğrultma Kuvveti ile Olan İlişkisinin İncelenmesi ÖZ Talaşlı imalat sektöründe üretilen millere, gerekli sertlik değerlerini sağlaması için ısıl işlem uygulanması gerekmektedir. Isıl işlem sırasında millere uygulanan yüksek sıcaklıktan dolayı millerde distorsiyon değişimleri meydana gelerek, parçanın istenen toleranslarının dışına çıkmasına sebebiyet vermektedir. Parçanın tolerans dışına çıkması istenilen yerde kullanımına ve kullanım amacına engel olmaktadır. Tolerans dışına çıkan millerin tolerans içerisine getirilmesi için mile eğme/basma kuvveti uygulanır ve bu eğme/basma kuvveti mildeki sehimin büyüklüğüne göre bir oranda değişmektedir. Yapılan çalışmanın kapsamında, eğme/basma kuvveti ve şekil değişimi oranları ve bu oranların malzeme, ısıl işlem ve eğme/basma kuvvetine göre değişimi incelenecektir. Anahtar Kelimeler: Pres makinası, Isıl işlem, Mil doğrultma, Distorsiyon ABSTRACT In the machining industry, it is necessary to apply heat treatment to the manufactured shafts in order to obtain the required hardness values. Due to the high temperature applied to the shafts during the heat treatment, the shaft also causes distortion changes, causing the part to go beyond the desired tolerances. The fact that the shaft is out of tolerance prevents it from being used in intended places and for its intended use. In order to get the part intolerance, bending / compressing force is applied on the shafts. This bending/ compressing force varies in accordance with the size of the displacement. In the scope of the study, the bending / compressing force and the rate of change of shape and the variation of these ratios according to the material, heat treatment, and bending / compressive strength will be examined. Key Words: Press machine, Heat treatment, Shaft straightening, Distortion 1. GİRİŞ Parçaların hem istenilen mekanik özelliklerini sağlaması hem de işlenebilirliğinin kolay olması aynı anda mümkün olmayabilir. Bu gibi durumlarda parça önce istenilen toleranslarda işlenir daha sonra 131

TOTOMAK AR-GE MERKEZİ YAYIN ÇALIŞMALARI 2020 istenilen mekanik özellikleri sağlamak amacı ile uygun ısıl işleme tabi tutulur. Bu durumda parça hem kolay işlenmiş hem de istenilen mekanik özelliklere sahip olmuş olur. Ancak mil gibi silindirik uzun parçalara ısıl işlem uygulanması, ısıl işlem esnasında yüksek sıcaklıklara çıkılmasından dolayı milde çarpılma meydana getirir. Çarpılma, önceden tanımladığımız yapısal dönüşümler nedeniyle hacimsel değişimlerin ve ısıtma ile soğuma sırasındaki farklı genleşme ve büzülmeler nedeniyle parçadaki ısısal gerilmelerin bir sonucudur. Buda istenmeyen bir durumdur. Bu çarpılma parçanın, istenilen radyal yalpa toleransının dışına çıkmasına neden olur. Bu durumda parçayı tekrardan istenilen tolerans sınırları içerisine getirmemiz gerekir. Mili tolerans sınırına almak için de mile sehimin zıt yönünde bir eğme işlemi uygulanarak çarpılmadan dolayı meydana gelen sehimin istenilen tolerans sınırlarına getirilmesi gerekir. Ancak bu uygulanan eğme kuvveti her parça için aynı değerde olmayabilir. Isıl işlemin uygulanışına ve fırının farklı bölgelerindeki ufakta olsa değişik sıcaklık dağılımları her milde aynı çarpılma gerçekleştirmez. Çarpılmanın yarattığı sehim bu sebeplerden dolayı her mil de farklı değerler ile karşımıza çıkar. Sehimin büyüklüğüne göre bu kuvvet değişir. 1.1. Mil Doğrultma İşlemi Isıl işlem sonrası Semi Hermetik kompresör milinde oluşan radyal salgıların tolerans içine getirilmesi için mile bir kuvvet uygulanır. Uygulanan bu kuvvet oluşan sehimin tersi yönünde uygulanır ve milde o yönde plastik şekil değişimi yaratarak çarpılmadan dolayı oluşan yalpanın tolerans içine girmesini sağlar. Uygulanan eğme kuvveti mildeki çarpılma etkisinin yarattığı sehim miktarına göre değişkenlik gösterir. Mildeki sehim ne kadar çok artar ise bu mili tolerans içerisine almak için uygulanacak olan eğme kuvveti de sehimle birlikte artacaktır. Sehimi istenilen tolerans dahiline almak için uygulanan eğme kuvveti mil üzerinde şekil değişimini oluşturur. Oluşan şekil değişiminin bir kısmı elastik bir kısmı ise plastik şekil değişimidir. Bu eğme kuvveti kaldırıldığı zaman ölçülen sehim değeri ile kuvvet uygulanmadan önceki sehim değerinin mutlak farkı bize kalıcı şekil değişiminin değerini verir. [Denklem [1]] Hesaplanan her parçanın kalıcı şekil değişim değeri ise sehim formülünde uygulandığı zaman bu şekil değişimi için gereken kuvvet miktarı bulunur. Burada uygulanan kuvvetler şekil değişimine bağlı olarak her sehim değeri için farklı değerler alır. [Denklem [3], (Tablo 2)] Artan şekil değişimine bağlı kuvvet oranları incelendiğinde ise kuvvet ve sehim arasında orantılı bir ilişki olduğu yapılan çalışmalar sonucu tespit edilmiştir (Şekil 4). Kuvvet şekil değişimi grafiği (Şekil 4.) incelendiğinde üzerinden kırmızı daire içinde dört nokta belirlenip bu noktalar arasındaki ilişki grafiğin o noktadaki eğimleri ile gösterilmiştir. [(Tablo 3).] 132

TOTOMAK AR-GE MERKEZİ YAYIN ÇALIŞMALARI 2020 F Şekil 1. Mil Doğrultma İşlemi 2. MİL DOĞRULTMA İŞLEMİNİN TEST VE ANALİZ ÇALIŞMALARI 50 Adet Semi Hermetik Kompersör mili için karakteristik özellikleri ve test analizi sonuçlarını göstermektedir. Malzeme SAE 1117(Otomat çeliği) Sabit Değerler • Elastiklik Modülü = 200.000 GPa • Mil Boyu = 282,83 mm • Mil Çapı = Ø 25,362 mm • Alan Atalet Momenti = 20309,7179 ������������4 Bu tablolar ve grafikler üzerinden değişen sehimin kuvvetin üzerindeki etkisi incelenecektir. Tablo 1. de parçaların şekil değişimleri, Tablo 2. de şekil değişimlerinin kuvvetle ilişkisi, Tablo 3. de Belirlenen Noktaların Eğim Hesapları Şekil 1. de Mil Doğrultma İşlemi Şekil 2. de Semi Hermetik Kompresör (SAE 1117) milinin ısıl işlemden geldikten sonraki salgısı, Şekil 3. de Semi Hermetik Kompresör (SAE 1117) milinin pres kuvveti sonrası salgısı, Şekil 4. de Sehimin kuvvetle olan eğrisi Şekil 5. de Isıl İşlem Sonrası Sertlik Profili 133

TOTOMAK AR-GE MERKEZİ YAYIN ÇALIŞMALARI 2020 2.1. Ölçülen Değerler Tablo 1. Parçaların Isıl işlem Sonrası, Pres Sonrası Sehimleri ve Şekil Değişimi Parça Isıl Pres Birim Parça Isıl Pres Birim no İşlem Sonrası Şekil no İşlem Sonrası Şekil Sonrası Sehim Değişi Sonrası Sehim Değişi (mm) (mm) mi Sehim mi Sehim (mm) 0,053 (=) 0,136 (=) 0,212 (mm) 0,124 (=) (mm) (mm) 0,027 (=) 0,213 0,056 (=) 0,101 (=) 0,216 1 0,166 (-) 0,141 (=) 0,053 26 0,348 (-) 0,055 (=) 0,219 0,066 (=) 0,065 (=) 0,227 2 0,226 (-) 0,069 (=) 0,102 27 0,24 (-) 0,128 (=) 0,239 0,073 (=) 0,143 (=) 0,251 3 0,172 (-) 0,081 (=) 0,116 28 0,317 (-) 0,143 (=) 0,255 0,028 (=) 0,025 (=) 0,255 4 0,26 (-) 0,07 (=) 0,119 29 0,274 (-) 0,096 (=) 0,261 0,105 (=) 0,101 (=) 0,281 5 0,186 (-) 0,107 (=) 0,12 30 0,292 (-) 0,062 (=) 0,293 0,074 (=) 0,143 (=) 0,293 6 0,189 (-) 0,108 (=) 0,12 31 0,367 (-) 0,141 (=) 0,295 0,105 (=) 0,139 (=) 0,301 7 0,205 (-) 0,093 (=) 0,132 32 0,394 (-) 0,061 (=) 0,376 0,08 (=) 0,082 (=) 0,377 8 0,217 (-) 0,038 (=) 0,136 33 0,398 (-) 0,082 (=) 0,4 0,095 (=) 0,025 (=) 0,409 9 0,178 (-) 0,078 (=) 0,15 34 0,28 (-) 0,09 (=) 0,412 0,1 (=) 0,04 (=) 0,416 10 0,221 (-) 0,125 (=) 0,151 35 0,357 (-) 0,092 (=) 0,431 0,14 (=) 0,128 (=) 0,448 11 0,257 (-) 0,03 (=) 0,152 36 0,382 (-) 0,13 (=) 0,565 12 0,272 (-) 0,165 37 0,355 (-) 134 13 0,24 (-) 0,166 38 0,434 (-) 14 0,279 (-) 0,171 39 0,436 (-) 15 0,291 (-) 0,186 40 0,44 (-) 16 0,28 (-) 0,187 41 0,437 (-) 17 0,268 (-) 0,188 42 0,459 (-) 18 0,226 (-) 0,188 43 0,482 (-) 19 0,292 (-) 0,197 44 0,434 (-) 20 0,275 (-) 0,197 45 0,502 (-) 21 0,299 (-) 0,199 46 0,456 (-) 22 0,324 (-) 0,199 47 0,523 (-) 23 0,342 (-) 0,202 48 0,576 (-) 24 0,236 (-) 0,206 49 0,795 (-)

TOTOMAK AR-GE MERKEZİ YAYIN ÇALIŞMALARI 2020 25 0,335 (-) 0,127 (=) 0,208 50 0,62 (-) 0,052 (=) 0,568 2.2. Hesaplamalar Milde Oluşan Kalıcı Şekil Değişimi; 0,166mm − 0,053mm = 0,053 mm 0,226mm − 0,124mm = 0,102 mm (Bütün kalıcı şekil değişimi hesapları Tablo 2.) [1] Alan Atalet Momenti; I = π D4 π (282,83mm)4 = I I=20309,7179 ������������4 64 64 [2] Mili Eğmeye Çalışan Kuvvet; ������ = ������������3 0,053 = ������⋅(282,83������������)3 48.200000������������⋅20309,7179������������4 48������������ ������ = 456,7458115 ������ (Her bir sehim değeri için F ayrı hesaplanır. Hesaplanmış değerler Tablo 2 dedir.) [3] Grafiğin Eğimi; ������������������ ������ = 879,020241 − 456,7458115 = 8617,8 [4] 0,102 − 0,053 455 ������������������������������������(8617,8455) = 89,9933515° 135

TOTOMAK AR-GE MERKEZİ YAYIN ÇALIŞMALARI 2020 Tablo 2. Şekil Değişimi Kuvvet Tablosu Parça No Birim Şekil Parça no Birim Şekil Değişimi Kuvvet (N) Değişimi Kuvvet (N) (mm) (mm)2 1 26 0,053 456,7458115 0,212 1826,983246 2 27 0,102 879,020241 0,213 1835,601092 3 28 0,116 999,670078 0,216 1861,454628 4 29 0,119 1025,523615 0,219 1887,308165 5 30 0,12 1034,14146 0,227 1956,250929 6 31 0,12 1034,14146 0,239 2059,665075 7 32 0,132 1137,555606 0,251 2163,079221 8 33 0,136 1172,026988 0,255 2197,550603 9 34 0,15 1292,676825 0,255 2197,550603 10 35 0,151 1301,294671 0,261 2249,257676 11 36 0,152 1309,912516 0,281 2421,614586 136

TOTOMAK AR-GE MERKEZİ YAYIN ÇALIŞMALARI 2020 12 37 0,165 1421,944508 0,293 2525,028732 13 38 0,166 1430,562353 0,293 2525,028732 14 39 0,171 1473,651581 0,295 2542,264423 15 40 0,186 1602,919263 0,301 2593,971496 16 41 0,187 1611,537109 0,376 3240,309908 17 42 0,188 1620,154954 0,377 3248,927754 18 43 0,188 1620,154954 0,4 3447,1382 19 44 0,197 1697,715564 0,409 3524,69881 20 45 0,197 1697,715564 0,412 3550,552346 21 46 0,199 1714,951255 0,416 3585,023728 22 47 0,199 1714,951255 0,431 3714,291411 23 48 0,202 1740,804791 0,448 3860,794784 24 49 0,206 1775,276173 0,565 4869,082708 25 50 0,208 1792,511864 0,568 4894,936244 137

Isıl İşlem Sonrası Salgı TOTOMAK AR-GE MERKEZİ YAYIN ÇALIŞMALARI 2020 Tablo 3. (Şekil 4.) de gösterilen noktaların eğim hesapları 3. GRAFİKLER 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 Parça Numarası Şekil 2. Isıl İşlem Sonrası Parçalarda Oluşan Salgı Grafiği 138

TOTOMAK AR-GE MERKEZİ YAYIN ÇALIŞMALARI 2020Pres Sonrası Salgı PRES SONRASI SALGI 0,16 0,14 0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 Parça Numarası Şekil 3. Pres Sonrası Parçalarda Oluşan Salgı Grafiği 6000 Kuvvet (F,N) 4 5000 3 4000 1 2 3000 2000 Birim Şekil Değişimi (ε,mm) 1000 0 Şekil 4. Kuvvet Şekil Değişimi Grafiği 139

TOTOMAK AR-GE MERKEZİ YAYIN ÇALIŞMALARI 2020 Sertlik Profili Hardness Profile Sertlik Hardness 900 800 700 0,35 0,7 0,9 1,1 600 Sertlik Derinliği Case Depth 500 400 300 200 100 0 0,15 Şekil 5. Isıl İşlem Sonrası Sertlik Profili Grafiği 4. SONUÇ Bu proje, SAE 1117 Semi Hermetik Kompresör mil parçasına uygulanan ısıl işlem sonucunda oluşan distorsiyon değişimlerin tespitinin yapılması ve bu değişimlerinin giderilmesi, düzeltilmesi için yapılan bir çalışmadır. Amaç olarak böyle uzun parçalarda kaçınılmaz olan bu distorsiyonların, parçanın belirli tolerans sınırlarına geri dönebilmesi için uygulanan kuvvetin şekil değiştirme ile ilgili olan ilişkisini ortaya koyar. Proje uygulama altında 50 adet Semi Hermetik Kompresör milinin ısıl işlem sonrası salgı, proses sonrası salgı ve şekil değişimi verileri elde edilmiştir. Bu veriler hesaplanarak şekil değişimi ve uygulanacak kuvvet miktarı, sayısal ve grafiksel olarak analiz edilmiştir. Bunun sonucunda artan sehim miktarına karşılık uygulanan kuvvetinde büyüdüğü görülmüş olup, bu ilişkinin sehimin herhangi bir değeri için eğim açısının eşit olduğu bulunup sayısal verilerle gösterilmiştir. Tablolar halinde 50 numune için sehim miktarına karşılık gelen kuvvetler gösterilmiştir. Sonuç olarak Semi Hermetik Kompresör milininde oluşan bu distorsiyonların giderilmesi için uygulanacak kuvvet değerinin bulunabilmesi için bir numune için yapılan testler yeterli olacaktır. Geriye kalan 49 numune için bulunacak kuvvet değeri, sadece sehim miktarları dikkate alınarak bulunabildiği ortaya çıkmıştır. Bu projede, uzun parçalarda ısıl işlem sonrası sıkça rastlanan salgının artması sonucu, parçaları ölçü toleransları dışında bıraktığı için tekrardan tolerans sınırlarına dahil edebilmek maksadıyla uygulanan kuvvetin şekil değiştirme ile olan ilişkisi ele alınmıştır. Projede 50 adet Semi Hermetik Kompresör mili (malzeme SAE 1117) test numunesinin, ısıl işlem sonrası salgı, pres sonrası salgı ve şekil değişimi verileri elde edilmiştir. Bu verileri hesaplayıp şekil değişiminin kuvvetle oranı sayısal ve grafiksel olarak gösterilmiştir. Şekil 4. deki kırmızı daireler içine alınan değerlerin eğimleri alınıp karşılaştırıldığında ise çıkan sonuçlar aynı olmuştur. Belirlenen noktalardaki eğimlerin eşit çıkması sonucun da Semi Hermetik Kompresör mili için sehim ve kuvvet değişimi arasındaki ilişkinin doğru 140

TOTOMAK AR-GE MERKEZİ YAYIN ÇALIŞMALARI 2020 oranlı olduğu, sehim arttıkça kuvvetin de doğru orantılı bir şekilde artış gösterdiği sayısal veriler ile kanıtlanmıştır. 5. KAYNAKÇA 1. H W. Zoch: Proceedings 2nd Int. Conf. on distortion engineeringIDE, 2008, Bremen, Germany. 2. Rudnev V, Totten GE.: Handbook Volume 4C: Induction heatingand heat treating, 2014. 3. TOPBAŞ, M. Ali - Çeliklerin Isıl İşlemi KISATMALAR I = Alan Atalet Momenti (������������4) E = Elastiklik Modülü (GPa) F = Kuvvet (Newton) ε = Sehim (mm) l = Mil Boyu (mm) D = Mil Çapı (mm) 141

TOTOMAK AR-GE MERKEZİ YAYIN ÇALIŞMALARI 2020 Otomatik Kontrollü Briketleme Aracı Tasarımı ÖZ Bu çalışmada, talaşlı imalat yapan işletmelerin depolama sorunu, metal işleme sıvısı sarfiyatının fazlalığı, nakliye ve insan sağlığı ve güvenliği ile ilgili olumsuzlukların etkilerini ortadan kaldırmak için yapılan araç tasarımı tanıtılacaktır. CNC tezgâhları atığı olan demir, çelik, alüminyum vb. talaşları, mıknatıslı düzeneklerle metal işleme sıvısından ayrıştırıldıktan sonra konveyörlere boşaltılır. Konveyöre boşaltılan metal talaşı hacimsel olarak oldukça fazla yer kaplar ve bu durum endüstriyel işletmeler için birtakım sorunlar oluşturur. Bu sorunların çözümü için çeşitli briketleme cihazları olmasına rağmen, mevcut briketleme cihazlarının teknik anlamda yetersizliği ve ihtiyaçları karşılamaması sebebiyle yeni bir tasarıma ihtiyaç duyulmuştur. Bu çalışmada ihtiyaçlara uygun briketleme aracı tasarlanması süreci yer almaktadır. Ayrıca tasarlanan aracın mekanik ve elektriksel bileşenlerinin bir kısmı tanıtılmış olup devre şemalarına ve projenin üç boyutlu görünümüne yer verilmiştir. Anahtar Kelimeler: Metal işleme sıvısı, CNC tezgâhı, Briketleme. Automatic Controlled Briquetting Vehicle Design ABSTRACT This paper will introduce the vehicle design to eliminate the effects of storage problems, excess of metal working fluid consumption, transportation and human health and safety related negligence on the manufacturing enterprises. The iron, steel, aluminum chips, which are CNC machine, are separated from the metal working fluid by magnet assemblies and then charged to the conveyors. The iron chips which is charged into the conveyor occupy a considerable space in volume, and this creates some problems for industrial enterprises. Despite the existence of various briquetting devices for solving these problems, a new design was needed because the existing briquetting devices could not meet the technical inadequacies and needs. In this work, the process of designing a briquetting device suitable for the needs is included. In addition, some of the mechanical and electrical components of the designed vehicle have been introduced and included in the circuit diagrams and 3D view of the project. Key Words: Metal working fluid, CNC Counter, Briquetting Device 142

TOTOMAK AR-GE MERKEZİ YAYIN ÇALIŞMALARI 2020 1. GİRİŞ Günümüzde talaşlı imalat yapan endüstriyel işletmelerde bulunan CNC cihazları atığı metal talaşı, talaş konveyörü ve metal talaşı briketleme cihazı incelenmiş, metal talaşlarının briketlenmesi ve metal işleme sıvısı geri dönüşümünün sağlanması hedeflenmiştir. Endüstriyel işletmelerde kullanılmakta olan briketleme cihazları işletmelerin atıl bir bölgesine konumlandırılmaktadır. Briketleme işlemi işletmenin içerisinde konveyörlerin görevli personeller tarafından briketleme cihazına götürülerek talaşların hidrolik pres yardımı ile sıkıştırılmasıyla yapılmaktadır. Ancak talaş dolu konveyörler son derece ağır olduğundan dolayı konveyörü boşaltmakla görevli olan personellerde fiziksel rahatsızlıkların meydana gelip mesleki hastalıkların ortaya çıkma ihtimali vardır. Tasarlanan proje, briketleme cihazlarının eksiklerini ortadan kaldırmakla beraber çalışan sağlığı açısından da iyileştirmeler sağlayacaktır. Bu çalışmada tasarlanan aracın çalışma prensibi açıklanmıştır, mekanik ve elektriksel bileşenlerinin bir kısmı tanıtılmış olup devre şemalarına ve projenin üç boyutlu görünümüne yer verilmiştir. Tasarım Solid Works çizim tasarım modülü aracılığıyla çizilmiş ve simüle edilmiştir. Proteus simülasyon programı kullanılarak tasarımın elektronik kısmı simüle edilmiştir 1.1. Demir Talaşı ve Briketleme Talaşlı imalat yapan endüstriyel işletmeler çeşitli metal malzemeleri freze, torna gibi cihazlarda yüzey tarama, delik delme, kılavuz çekme, rayba, taşlama gibi işlemlerle şekillendirirler. Bu şekillendirmeler parça yüzeyinden küçük talaş parçaları koparılarak gerçekleştirilir. Koparılan bu parçalar parça işlenme hassasiyeti ve cihazların sağlıklı çalışabilmesi için metal işleme sıvısı vasıtasıyla CNC cihazlarının işleme bölümünden uzaklaştırılır. Oluşan bu talaş metal işleme sıvısı süspansiyonu talaş ayırma cihazları ile ayrıştırılır. Bu cihazlarla talaşları ayrıştırırken mıknatıs ve filtrasyon kağıtlarından yararlanılır. Metal işleme sıvısı tekrar kullanılmak üzere cihazın içerisine gönderilirken talaşlar konveyörde toplanır. Konveyör içerisindeki talaşlar kesici takım ve malzemenin özelliğine göre çeşitli ebatlarda olmakla birlikte hacimsel olarak oldukça fazla yer kaplarlar. Bu durum firmaların kullanılabilir depo alanlarının küçülmesine ve taşıma maliyetlerinin artmasına yol açar. Ayrıca talaş ve metal işleme sıvısını ayıran cihazlar metal işleme sıvısı ile talaşı tamamen ayıramamaktadır. Yapılan testler sonucu, tamamı metal talaşıyla doldurulmuş 100 L hacimli konveyörde 3 L metal işleme sıvısı bulunmaktadır. Firmalar CNC atığı olan metal talaşlarını genellikle geri dönüşüm firmalarına satarlar. Ancak metal işleme sıvısı içeren talaşlar geri dönüşüm sırasında metallerin saflığını bozduğundan dolayı geri 143

TOTOMAK AR-GE MERKEZİ YAYIN ÇALIŞMALARI 2020 dönüşüm firmaları tarafından da çok tercih edilmezler. Tasarlanan araç metal talaşlarından metal işleme sıvısını %99.5’e kadar ayrıştırarak geri dönüşüm problemini de ortadan kaldıracaktır. Yukarıda bahsi geçen sebeplerden dolayı talaşların sıkıştırılması ihtiyacı duyulmuştur. Talaşlar sıkıştırılarak içerisindeki metal işleme sıvısı %99,5’a kadar ayrışabildiği gibi hacimsel olarak da 20:1’e kadar küçülme meydana gelebilmektedir. Yapılan bu sıkıştırma işleminin adı briketlemedir. Briketleme işlemi bahsi geçen olumsuzlukları ortadan kaldırır. Ayrıca briketlenen talaşların dış ortama maruz kalan yüzey miktarı küçüleceğinden dolayı oksitlenmenin oluşması engellenerek metal korozyonu önlenecektir. Presleme esnasında talaştan çıkan soğutma sıvısı tekrar kullanılarak büyük bir tasarruf sağlanabilmektedir. Bunun yanında biriketlenen talaş, ihtiva ettiği kesme sıvısının neredeyse tamamından arınır. Bu sayede, hem çevre mevzuatının izin verdiği ölçüler içinde kalarak talaşın tehlikeli atık sınıfından çıkması sağlanır, hem de kesme sıvısının tekrar kullanılması yoluyla işletmeye maliyet avantajı sağlar. Tüm bunların yanında, farklı özelliklere sahip metallerin arka arkaya işlendiği tezgahlarda, hurdaların kolaylıkla birbirinden ayrıştırılması biriketleme yapılarak mümkündür 2. ARAÇ TASARIMI 2.1. Tasarlanan Aracın Çalışma Prensibi Tasarlanan araç, HUB motorlar sayesinde hareketini sağlamaktadır. Çizgi takip sistemi sayesinde firma zeminine çizilmiş olan çizgileri takip ederek mevcut konumunu ve gidebileceği yönleri algılayabilmektedir. Tasarlanan araç, mevcut robotik sistemleri vasıtasıyla işletme içerisinde otonom olarak hareket ederek konveyörlere yerleştirilen sensörler sayesinde konveyörlerin doluluk oranını algılayabilmektedir. Doluluk oranı %75’e ulaşan konveyörler araç tarafından algılanır. Konveyörün dolu olduğunu algılayan araç, konveyöre en kısa rotayı kullanarak ulaşır. Briketleme aracı konveyöre ulaştıktan sonra dikkatlice yaklaşarak üzerindeki özel tasarım aparatlar sayesinde konveyörün içindeki metal talaşlarını kendi haznesine aktarmaktadır. Kendi haznesi içerisindeki talaşları hidrolik silindir vasıtasıyla sıkıştırarak talaşların briketleme işlemini gerçekleştirmektedir. Sıkıştırma işlemi için yaklaşık olarak 100 tonluk bir kuvvet uygulanmaktadır. Metal talaşları üzerinde kalan metal işleme sıvısı sıkışma sırasında aracın haznesine aktarılmaktadır. Tasarlanan araç briketlenmiş metal talaşlarını ve metal işleme sıvısını firma içerisindeki ilgili haznelere aktarmaktadır. Şekil-1: Tasarım Montaj Resmi 144

TOTOMAK AR-GE MERKEZİ YAYIN ÇALIŞMALARI 2020 2.2. Mekanik Aksam Tasarlanan araçta sıkıştırma işlemini gerçekleştiren 100 tonluk kuvvet uygulayan bir hidrolik silindir bulunmaktadır. Bu hidrolik silindirle metal talaşlarını sıkıştırdıktan sonra metal işleme sıvısı ayrı bir hazneye ayrılır. Metal işleme sıvısı ayırımı bittikten sonra araç talaşların boşaltılacağı alana devam eder. Sıkıştırma hidrolik pistonu aracın arkasında olduğundan aracın damper bölümü briketleri boşaltırken sıkıştırma işlemi yapan hidrolik silindirin yere değmesini engellemek amacıyla briketleri boşaltmak için Şekil-2’ de gösterildiği gibi bir rampa tasarlanmıştır. Tasarlanan aracın damperi de iki adet teleskopik hidrolik silindirle hareket ettirilmektedir. Tasarımda elektrik motoru kullanıldığından vites kutusuna ihtiyaç duyulmamıştır. Aynı zamanda HUB motor kullanıldığı için diferansiyel ve mekanik dönüş sistemlerine de ihtiyaç duyulmamıştır. Diferansiyel ve dönüş sistemleri motor sürücüleri tarafından motorlara farklı sinyaller gönderilerek ayarlanacaktır. Şekil-2: Briket Boşaltma Düzeneği 2.3. Elektronik Aksam Robot yapımında, robotun amacına göre pek çok ekipmana ihtiyaç duyulur. Bir robot ortamdan algıladığı sinyalleri otonom olarak yorumlamalı, sinyallere ne gibi tepkilerde bulunacağına karar vermelidir. Son olarak da robot verdiği kararı uygulamaya koyabilmelidir. Özetlersek robot üç ana kısımdan oluşur. Buna göre bir robotta; • Çevre hakkında gerçek zamanlı bilgi edinmek için kullanılan sensörler, • Karar vermeyi sağlayan mikro işlemci, • Verilen kararların uygulanmasını sağlayan aktüatör ve hareket sistemleri bulunur. Robotun ihtiyaç duyduğu algılamalar sensörler sayesinde gerçekleşmektedir. Algılama türüne göre kullanılabilecek pek çok sensör çeşidi vardır. Bu sensörlerin algılamaları ısı, ışık, sıcaklık, mesafe gibi fiziksel büyüklükler olabilir. Mikroişlemcileri robotun beyni olarak da tanımlayabiliriz. Aldığı bilgilere göre robotu yönlendirir. Robotun karar mekanizmasıdır. Yine robotun amacına, kapasitesine göre kullanılabilecek pek çok mikroişlemci çeşidi vardır [1-3]. Hareket sistemleri denilince akla gelen ilk şey motordur. Robotun yapması gereken hareketleri motorlar sağlar. Başlıca üç motor çeşidi vardır; step motorlar, servo motorlar ve 145

TOTOMAK AR-GE MERKEZİ YAYIN ÇALIŞMALARI 2020 DC HUB motorlar [4-5]. Step motorlar elektrik enerjisini dönme hareketi ile fiziksel enerjiye çevirmeye yarayan elektromekanik cihazlardır. Dönme hareketini adım adım ve çok hassas kontrolle sağlarlar. Adımlar, seçilen step motora göre farklı açılarla gerçekleştirilir. Hassas kontrollü olduklarından dolayı endüstride tercih edilirler. Yüksek güce sahip değillerdir daha çok küçük güç ve hız gerektiren yerlerde tercih edilirler. Servo motorlar da açılarla hareket ederler, istenilen açıyla döndürülebilirler. Genel olarak güç gerektiren makinelerde, iş makinelerinde kullanılırlar. Kullanımı en kolay olan motorlar ise DC motorlardır. DC motorlar robotik alanda em çok kullanılan motorlardır. Redüktörlü ve redüktörsüz olarak pek çok çeşidi vardır. Hız ve yön kontrolü yapılabilir. Bir robotta kullanmak için idealdir. Robotlar geçmişten günümüze ilerleme sağlayıp, hayatımızın her alanında bulunmaya başlamışlardır. Robot yapımı ve geliştirilmesi alanında birçok çalışmalar yapılmaktadır [6]. Yapılan çalışmaların en yaygın örnekleri; izci robotlar, itfaiyeci robotlar, örümcek robotlar ve sumo robotlarıdır. İzci robotlar üzerlerindeki sensörler sayesinde çizgi takip işlemi yapmaktadır. Beyaz zemin üzerinde siyah çizgi veya siyah zemin üzerinde beyaz çizgi takip edebilmektedir. İtfaiyeci robotlar üzerlerindeki sıcaklık sensörleri sayesinde ısının geldiği yere hareket ederek üzerine yerleştirilmiş olan bir su deposuyla ve buna bağlı olan bir mekanizma ile ısının kaynağına su pompalar. Örümcek robotlar, düz zeminlerde değil de çeşitli arazi şartlarında engelleri aşmak ve her türlü engebeli yollarda hareket etmek için tasarlanmış robotlardır. Bu işlevleri üzerlerine yerleştirilen uzaklık sensörü ile engelleri görüp örümcek gibi tasarlanmış olan yürüyen aksamı ile gerçekleştirirler. Bunlar içinde çeşitli sensörler kullanılmaktadır. Bu çalışmada, ‘’Otomatik Kontrollü Briketleme Aracı’’ tasarımı yapılmıştır. Yaptığımız tasarım, yukarıda birkaç örneği verilen robot çeşitlerinin pek çok özelliğini ve daha fazlasını üzerinde toplamaktadır. Henüz böyle bir çalışma Türkiye’de mevcut değildir. Otomatik Kontrollü Briketleme Aracı tasarımı için Solidworks tasarım programının yanında elektronik tasarım programı Proteus kullanılmıştır. Tasarlanan araçta PIC16F84A mikro denetleyicisi kullanılmış, tasarım Proteus simülasyon programı kullanılarak simüle edilmiştir. Otomatik kullanım sayesinde, kullanıcı sıfır hata ile araç dolu olan demir talaşı konveyörünü algılayıp, çalışanlara ve firma içindeki diğer hareketli ve hareketsiz cihazlara çarpmadan, metal talaşı konveyörünün yanına gitmekte ve metal talaşını kendi haznesine doldurmaktadır. Kendi haznesine doldurduğu metal talaşlarını sıkıştırarak metal işleme sıvısını ayrıştırmasının yanında demir talaşını da briketleyerek; demir talaşı briketini ve metal işleme sıvısı ilgili haznelere aktarmaktır ve bütün bu bahsi geçen işlemleri insan gücü gerekmeksizin yapabilmektedir. 2.3.1. Geliştirilen Tasarım Bu çalışmada, talaş konveyörünün bir prototipi üretilmiştir. Tasarımda mikrodenetleyici olarak PIC16F84A ve yazılım için assembler program dili kullanılmıştır [7]. PIC16F84 18 pinli bir mikrodenetleyicidir. Bu pinlerden 13 tanesi I/O (giriş/çıkış) portudur. Bunların dışında Vdd, Vss, MCLR ve osilatör girişleri bulunur. 146

TOTOMAK AR-GE MERKEZİ YAYIN ÇALIŞMALARI 2020 Sahip olduğu flash bellek sayesinde clock girişlerine uygulanan sinyal kesilse de registerleri içindeki veri saklandığından clock sinyali yeniden verildiği zaman program kaldığı yerden çalışmaya devam eder. I/O portlarından girilen dijital sinyalleri yüklenmiş olan programa göre işleyerek dijital çıkışlar verir. Şekil-3: PIC16F84A Geliştirilen araç elektronik olarak iki ana kısımdan oluşmaktadır. İlk kısım aracın yola paralel olarak çizilen çizgiyi takip etmesini ve yola dik olarak çizilmiş bir çizgiye paralel olarak talaş konveyörüne yaklaşmasını sağlamaktadır. Bu çizgiler talaş konveyörünün yerini belirlemek için kullanıldığı gibi aracın fabrika içinde serbestçe hareket etmesi ve talaş konveyörlerinin yerlerini bulmak için kullanılmaktır. Araç bu çizgiye paralel olarak talaş konveyörüne yaklaştığında metal talaşını talaş konveyöründen alabilmek için uygun konumu almış olacaktır. Talaş konveyörünün yeri sabitlenmiştir dolayısıyla talaş konveyörü ile çizgi arasındaki ilişki de sabittir. Araç paralel çizgiyi takip etmek için ve dik çizgiye paralel olarak talaş konveyörüne yaklaşabilmek için sensörlerden faydalanır. Bu işlem için toplam beş adet siyah beyaz ayırt edebilen sensör (CNY70) kullanılmıştır. Bu sensörler siyah zemin üzerinde beyaz çizgiyi veya beyaz (veya gri) zemin üzerinde siyah çizgiyi takip edebilmek için iki farklı şekilde kullanılabilir. Bir çizgiyi takip edebilmek için üç adet sensör kullanılmaktadır. Çizgi kalınlığına uygun olarak belli mesafelerle yan yana konumlanan sensörler, çizginin sağ, sol ve orta kısmını kontrol ederek robotun dönüş yönünü bulmasını sağlamaktadır. Araç bu kararı şu şekilde vermektedir; sürekli yapılan kontrolde, eğer ortadaki sensör çizgiyi görüyorsa araç yoluna düz olarak devam edecek, eğer yalnızca sağ sensör çizgiyi görüyorsa araç sağa dönecek ve son olarak da eğer yalnızca sol sensör çizgiyi görüyorsa araç sola dönecektir. Çizgi takibi için aracın ön-orta kısmına monte edilmiş bu üç sensör dışındaki iki sensör ise aracın ön-sağ ve ön-sol kısmına monte edilmiştir. Bu sensörler ise dik çizgiye paralel olarak demir talaşı konveyörüne yaklaşabilmeyi sağlamaktadır. 147

TOTOMAK AR-GE MERKEZİ YAYIN ÇALIŞMALARI 2020 Paralel çizgiyi takip sırasında eğer bu iki sensörden bir tanesi çizgiyi algılamışsa diğeri de bu çizgiyi algılayana kadar yani araç dik çizgiye paralel olana kadar çizginin algıladığı tarafa doğru dönerek doğru bir şekilde park etme işlemi gerçekleştirilir.Örnek olarak, eğer soldaki sensör ilk olarak çizgiyi algılamışsa araç sola doğru dönerek sağ sensöründe çizgiyi algılamasını sağlar ve metal talaşı konveyörüne yaklaşma işlemi gerçekleştirilir. Araç çizgi takibi sırasında aynı zamanda yolu kontrol eder ve eğer bir engelle karşılaşırsa durur, engel kaybolana kadar bekler ve yola devam eder. Bu işlem için ise yine sensörlerden yararlanılır. Aracın ön kısmına uygun açılarla yerleştirilmiş dört, arka kısmına uygun açılarla yerleştirilmiş üç tane uzaklıkölçer sensörle (SHARP) aracın ön, sağ, sol ve arka kısımları 30 cm uzaklıklarla kontrol edilir. İşlemler gerçekleştirildikten sonra araç, kol benzeri aparatını kullanarak metal talaşı konveyörünü boşaltmak için gerekli süre kadar burada bekler ve yoluna devam eder. Aracın sensörlerden aldığı bilgilerle gerçekleştirdiği işlemler Şekil-4’de görülebilir. Burada ön-orta kısımdaki sensörler sırası ile sol-orta-sağ 1 -2- 3, ön-yanlardaki sensörler sol-sağ left-right olarak ve sağa dönüşler right, sola dönüşler left, durma işlemi stop olarak gösterilmiştir. Şekil-4: Sensör bilgilerine göre dönüşler ve duruş İkinci kısım aracın dolu konveyörü algılayıp demir talaşını kendi haznesine boşaltmasıdır. Dolu olan konveyörü algılayabilmek için Zemic B8D ağırlık sensörü kullanılmıştır. Sensör ağırlık değerini, Ardunio setine göndermekte ve belirlenen ağırlık seviyesi geçilmişse Ardunio set konveyörün dolu olduğu sinyalini konumu ile birlikte tasarlanan araca göndermektedir. Araç gidebileceği yollar arasında en kısa yolu seçip konveyörün yanına yaklaşma işlemini gerçekleştirir. Araçtan uzanan kollar konveyörü altından kavrar, yukarı kaldırır ve daha sonra konveyörün içindeki talaşları aracın haznesine yükler. 148

TOTOMAK AR-GE MERKEZİ YAYIN ÇALIŞMALARI 2020 İlk kısımda aracın ileriye, sağa ve sola dönüş hareketlerini sağlamak için dört adet HUB motor kullanılmıştır. Düz gitmek için sağ ve solda bulunan motorların tamamı ileriye sürülürler. Sağa dönüş için sağdaki motorlar durur ve soldaki motorlar ileriye sürülmeye devam eder. Sola dönüş için ise soldaki motorlar durur ve sağdaki motorlar sürülmeye devam eder. Bu motorların çalışmaları Şekil-5’de gösterilmiştir. Şekil-5: Motorların çalışması İşlemlerini tamamlayan robot çizgiyi takip ederek ilerler ve aynı işlemleri gerçekleştirmeye devam eder. PIC16F84 ile yapılan programın algoritması Şekil-6’de görülmektedir. Şekil-6: Program algoritması 149