INVESTIGATION OF CARBURIZED QUENCHING PROCESS OF SHAFTS USING COMPUTER SIMULATIONS
Date
2022-02-28
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Carburizing and subsequent quenching heat treatments are commonly used industrial
processes to improve the properties and performance of steel shafts. Variation of the
case depth related to these treatments are the most frequent reason for product
rejection. Therefore, the major aim of this study is to identify the suitable control
parameters for subsequent optimization of carburized quenching DIN 16MnCr5
(1.7131) steel shafts. Another aim is to estimate inevitable experimental variations and
determine the accuracy of computer simulations in presence of experimental
uncertainties in the process parameters. This study is performed on both experiments
and simulations. Experimental study is used to verify the simulations. In order to
determine the control parameters of the process, a local sensitivity analysis is
conducted using computer simulations in which each control parameter is perturbed
around its reference state and the associated dimensional changes were correlated to
those perturbations by a dimensionless sensitivity index. Additionally, for the purpose
of identifying the effective parameters, a virtual design of experiments is performed
on finite element method software SYSWELD®.
Description
ŞAFTLARIN SEMENTASYON SONRASI SU-VERME
İŞLEMİNİN BİLGİSAYAR SİMÜLASYONLARIYLA
İNCELENMESİ
ÖZ: Sementasyon ve sonrasında su verme ısıl işlemleri çelik şaftların özelliklerini ve performanslarını geliştirmek için yaygın şekilde kullanılan endüstriyel işlemlerdir. Bu işlemlerle ilişkili olan kabuk derinliğindeki farklılıklar ürün geri gönderimindeki en sık rastlanan sorunlardandır. Bu sebeple, bu çalışmanın başlıca amacı, sementasyon sonrası su verilmiş DIN 16MnCr5 (1.7131) çelik şaftlarının uygun etkin ve kontrol parametrelerinin belirlenmesidir. Diğer bir amaç kaçınılmaz deneysel varyasyonlarını tahmin etmek ve bilgisayar simülasyonlarının doğruluğuna deneysel belirsizlikler ile karar vermektir. Bu çalışma hem deneyler hem de simülasyonlar üzerinden yürütülmüştür. Deneysel çalışma simülasyonları doğrulamak için kullanılmıştır. Sistemin kontrol parametrelerine karar vermek amacıyla, yerel hassasiyet analizi bilgisayar simülasyonlarında her bir kontrol parametresi kendi referans değeri çevresinde sarsıma uğratılarak yapılmıştır. Sertlik, kalıntı gerilme ve boyutsal değişimler bu sarsımlarla boyutsuz hassasiyet indeksi ve toplam belirsizlik yardımıyla ilişkilendirilmiştir. Bunlara ek olarak, etkin parametrelerin tanımlanması amacı doğrultusunda sanal bir deney tasarımı sonlu elemanlar yöntemi yazılımı olan SYSWELD® kullanılarak gerçekleştirilmiştir.
ÖZ: Sementasyon ve sonrasında su verme ısıl işlemleri çelik şaftların özelliklerini ve performanslarını geliştirmek için yaygın şekilde kullanılan endüstriyel işlemlerdir. Bu işlemlerle ilişkili olan kabuk derinliğindeki farklılıklar ürün geri gönderimindeki en sık rastlanan sorunlardandır. Bu sebeple, bu çalışmanın başlıca amacı, sementasyon sonrası su verilmiş DIN 16MnCr5 (1.7131) çelik şaftlarının uygun etkin ve kontrol parametrelerinin belirlenmesidir. Diğer bir amaç kaçınılmaz deneysel varyasyonlarını tahmin etmek ve bilgisayar simülasyonlarının doğruluğuna deneysel belirsizlikler ile karar vermektir. Bu çalışma hem deneyler hem de simülasyonlar üzerinden yürütülmüştür. Deneysel çalışma simülasyonları doğrulamak için kullanılmıştır. Sistemin kontrol parametrelerine karar vermek amacıyla, yerel hassasiyet analizi bilgisayar simülasyonlarında her bir kontrol parametresi kendi referans değeri çevresinde sarsıma uğratılarak yapılmıştır. Sertlik, kalıntı gerilme ve boyutsal değişimler bu sarsımlarla boyutsuz hassasiyet indeksi ve toplam belirsizlik yardımıyla ilişkilendirilmiştir. Bunlara ek olarak, etkin parametrelerin tanımlanması amacı doğrultusunda sanal bir deney tasarımı sonlu elemanlar yöntemi yazılımı olan SYSWELD® kullanılarak gerçekleştirilmiştir.
Keywords
manufacturing engineering