Metal köpük malzemelerin üretim sonrası kesme ve birleştirme işlemlerinin deneysel verilerden yararlanarak modellenmesi

Abstract

Bu çalışmada, alüminyum köpük malzemelerin ikincil işlemleri incelenmiştir. Köpük metallerin üretim teknolojileri araştırılmış, birbirlerine göre avantajları ve dezavantajları değerlendirilmiştir. Kapalı hücre ve sandviç yapılı numuneler CO2 lazer kesme teknolojisi, tel erezyonla kesim (EDM) yöntemi ve mekanik dairesel döner testere ile kesilmiş, işlenebilirliği incelenmiştir. Sonuçlar birbirleri ile karşılaştırılmış ve taramalı elektron mikroskobundan (SEM) elde edilen görüntüler yardımı ile kesme yüzeyleri ve yapısal değişim incelenmiştir. Köpük malzemeler sahip oldukları gözenekli yapı nedeniyle cıvata bağlantısında bazı kısıtlar ve mukavemet problemleri oluşturmaktadır. Sandviç yapılı alüminyum köpük malzeme numuneleri farklı bir metot (metal dolgulu epoksi ilavesi) kullanılarak birbirlerine vidalama yöntemi ile bağlanmıştır. Cıvata bağlantısı ile birbirlerine bağlanan sandviç yapılı alüminyum köpük malzemeler çekme deneyine tabi tutularak kullanılan yeni yöntemin mukavemet değerleri incelenmiştir. Metal dolgulu cıvata bağlantılı alüminyum sandviç köpük yapı ile köpük metalin kendi çekme dayanımı karşılaştırılmıştır. Deneysel çalışmadan elde edilen değerler, köpük malzemenin çekme mukavemeti formülleri ve sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak yapılan analiz sonuçları ile kıyaslanmıştır. Sonlu elemanlar ile analiz yönteminde numuneler üç boyutlu olarak modellenmiş, gerilme ve gerinme şekil değişikliği değerleri hesaplanmış, deneysel sonuçlarla karşılaştırılmıştır.

In this study, the secondary operations of aluminium foam metals are investigated. Production technology of foam metals are examined and considered between each other according to their positive and negative points. Closed cell structured foam materials samples are cut by CO2 laser cutting technology, EDM (Electrical Discharge Machining) and mechanical rotary circular saw and investigated according to machinability of aluminium foam materials. The results are compared between each other and the cutting surfaces and the structural changes examined by the view of scanning electron microscope (SEM). Due to the porous structure of foam materials, some constrains and strength problems are occured with screw connection methods. Sandwich structured aluminium foam metal samples are joined each other with different method (metal filling epoxy). Sandwich structured aluminium foam metals are joined each other with screw connections and the strenght of this method is investigated by using tensile strenght test. The tensile strenght of the metal filled screw joined aluminium sandwich foam structure and one-piece aluminum sandwich structure are compared. The values obtained from experimental studies are compared with the foam materials tensile strenght formulas and with the result of finite element analysis. Samples are modelled as 3D structure and stres strain values are calculated with finite element analysis and compared with experimental results.