Bursa Technical University Institutional Repository
Not a member yet
2618 research outputs found
Sort by
Silver nanowire loaded self-healing EVA films
Get PDFIn this study, ethylene vinyl acetate (EVA) transparent nanocomposite films, which heal easily with the inclusion of a low amount of silver nanowire (AgNw), were produced. For this purpose, first AgNw was homogeneously dispersed in the polymer solution and then, nanocomposite films were produced from the solutions by casting method. The thermal, mechanical and optical properties of the produced films were characterized. Self-healing properties of nanocomposite films were confirmed by optical microscopy and mechanical tests. Optical microscope results showed that the optimum recovery temperature was 130 degrees C and the addition of a small amount (5% w/w) of AgNw reduced the recovery time of the scratch on EVA film reducing the healing time by 66.66% (from 15 minutes to 5 minutes). In addition, tensile test results supported the optical microscope results. DSC results showed that the regular crystal regions were formed in composite films due to the high thermal conductivity and nucleating agent effect of AgNw. On the other hand, DSC curves proved that the healing process was occurred via re-entanglement of the polymer chains by heat effect, while silver nanowire addition did not affect the mechanical strength and transparency of the films, significantly. AgNw-loaded-EVA-based self-healing transparent films can be used for applications such as tempered glass laminates, electrical cables, coatings, packages, especially to protect the product and reduce the cost of repair
Synthesis and characterization of centimeter-sized CsPbBr3 perovskite single-crystals by wet chemical methods
No full textLisansüstü Eğitim Enstitüsü, Kimya Ana Bilim DalıSon yıllarda mükemmel optik ve elektriksel özelliklerinden dolayı organik madde içermeyen tamamen inorganik CsPbBr3 perovskit yapılar çok dikkat çekmektedir. CsPbBr3 tek-kristallerinin sentezi ile ilgili çalışmalar sınırlı sayıdadır. Bu deneysel çalışma kapsamında ilk aşamada CsPbBr3 tek-kristalinin hidrohalik çözelti yöntemi ve antisolvent buhar kristalizasyonu yöntemi ile sentez parametrelerinin ayrıntılı incelenmesi, tohumlama yöntemi kullanarak kristal boyutunun arttırılması ve son olarak elde edilen CsPbBr3'ün yapısının karakterize edilerek dedektörlerde kullanılabilirliğinin araştırılması amaçlanmıştır. Bu amaçlar doğrultusunda CsPbBr3 tek-kristalleri hidrohalik çözelti yöntemi ve antisolvent buhar kristalizasyonu yöntemi ile sentezlenmiştir. Hidrohalik çözelti yönteminde, CsPbBr3 kristallerinin HBr içindeki çözünürlük grafiği oluşturulmuştur. Öncü çözeltideki başlangıç oranının (Cs/Pb), farklı fazların (Cs4PbBr6, Cs2PbBr5) oluşumu üzerindeki etkisi incelenmiştir. Kontrollü sıcaklık düşürme ve sabit sıcaklık koşullarının kristalin boyutu ve morfolojisi üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Antisolvent buhar kristalizasyonu yönteminde başlangıç oranı ve antisolventin nihai ürün üzerindeki etkisi incelenmiştir. Her iki yöntemde de kristal boyutunu arttırmak için öncü çözeltiye düzgün morfolojiye sahip tohum eklenmiştir. Çalışmalar sonucunda, hidrohalik çözelti yöntemi ve antisolvent buhar kristalizasyonu yöntemi ile sentezlenen CsPbBr3 tek-kristalinin yapısal özelliklerinin literatür ile uyumlu olduğu gözlemlenmiştir. Hidrohalik çözelti yöntemi için elde edilen çözünürlük grafiği artan sıcaklık ile çözünen CsPbBr3 arasında doğrusal bir ilişki göstermiştir. Tohumlama yönteminde tek-kristal tohumun, daha büyük tek-kristale dönüştüğü ve morfolojisini koruduğu gözlemlenmiştir. 80 oC'den 40 oC'ye kontrollü soğutma koşullarında eklenen tohum sadece 5 günde 5 mm x 5 mm x 2 mm boyutuna ulaşmıştır. 80 oC'de sabit sıcaklık koşullarında eklenen çekirdek ise 10 günde 3 mm x 3 mm x 2 mm boyutuna ulaşmıştır. Antisolvent buhar kristalizasyonu yönteminde, dielektrik sabitleri dimetil sülfoksite yakın olan antisolventlerin (asetonitril, metanol), CsPbBr3 oluşumunu desteklerken, düşük dielektrik sabitine sahip antisolventlerin (toluen) Cs4PbBr6 oluşumunu desteklediği gözlemlenmiştir. Antisolvent buhar kristalizasyonu yönteminde keskin sınırlara sahip CsPbBr3 tek-kristali, metanolün buhar basıncı dimetilsülfoksit ile karıştırılarak azaltıldığında ve Pb/Cs oranı 1.5 olarak seçildiğinde elde edilmiştir. Öncü çözelti içine yerleştirilen çekirdek sadece 4 günde 10 mm x 2 mm x 1 mm boyutuna ulaşmıştır. Nispeten kısa sürede başarılı bir şekilde yaklaşık 10 mm boyutuna sahip, saf, keskin morfolojili, yüksek enerjili fotonların soğurulması için uygun band aralığına sahip CsPbBr3 tek kristalleri sentezlenmiştir.In recent years, CsPbBr3, a stable perovskite material that does not contain organic molecules, has attracted much attention due to its excellent optical and electrical properties. However, studies on the synthesis of CsPbBr3 single-crystals are limited. Within the scope of this experimental study, it was aimed to examine the synthesis parameters of CsPbBr3 single crystal by hydrohalic solution method and antisolvent vapor crystallization method to increase the crystal size by using the nucleation method, and finally to characterize the structure of the obtained CsPbBr3 and to investigate its usability in detectors. For these purposes, CsPbBr3 single crystals were synthesized by the hydrohalic solution method and the antisolvent vapor crystallization method. In the hydrohalic solution method, a solubility graph of CsPbBr3 crystals in HBr was created. The effect of the initial ratio (Cs/Pb) in the precursor solution on the formation of different phases (Cs4PbBr6, Cs2PbBr5) was investigated. The effect of controlled temperature lowering and constant temperature conditions on the single-crystal size and morphology was observed. In the antisolvent vapor crystallization method, the initial ratio and the effect of the antisolvent on the final product were studied. In both methods, a seed crystal with uniform morphology was added to the precursor solution to increase the crystal size. As a result, it was observed that the structural properties of CsPbBr3 single crystal synthesized by the hydrohalic solution method and antisolvent vapor crystallization method were compatible with literature values. The solubility graph obtained for the hydrohalic solution method showed a linear relationship between temperature and CsPbBr3 crystal dissolution. In the nucleation method, it was observed that the single crystal seed grew in to a bigger single crystal by preserving its morphology. The seed added under controlled cooling conditions from 80 oC to 40 oC reached a size of 5 mm x 5 mm x 2 mm in just 5 days. The seed added under constant temperature conditions at 80 oC, on the other hand, reached the size of 3 mm x 3 mm x 2 mm in 10 days. In the antisolvent vapor crystallization method, it was observed that antisolvents (acetonitrile, methanol) with dielectric constants close to dimethylsulfoxide supported the formation of CsPbBr3, while antisolvents with low dielectric constant (toluene) supported the formation of Cs4PbBr6. A single crystal of CsPbBr3 with sharp boundaries was obtained in the antisolvent vapor crystallization method when the vapor pressure of methanol was reduced by mixing it with dimethylsulfoxide and a Pb/Cs ratio of 1.5. The seed placed in the precursor solution reached a size of 10 mm x 2 mm x 1 mm in just 4 days. In a relatively short time, phase pure, faceted CsPbBr3 single crystals with a size of about 10 mm and a band gap suitable for the absorption of high-energy photons have been successfully synthesized
A Monte Carlo investigation of some important radiation parameters and tissue equivalency for photons below 1 keV in human tissues
No full textThe attenuation coefficients are important input values in estimating not only the dose and exposure in radiotherapy and medical imaging, but also in the proper design of photon shields. While studies are widely available above 1 keV, the attenuation coefficients of human tissues for photon energies less than 1 keV have not been studied yet. In this study, the attenuation coefficients of water and some human tissues were estimated for low energy photons using the MCNP6.1 code in the energy region 0.1 keV-1 keV. Mass attenuation coefficients were estimated at photon energies of 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800, 850, 900, 950 and 1000 eV for water and ten human tissues (Soft, Breast, Lung, Bone, Brain, Eye lens, Ovary, Skin, Thyroid and Prostate). Results were compared with those available in literature and a fairly good agreement has been obtained. These data were then used to calculate the mean free path, half value layer, tenth value layer, effective atomic number and specific gamma-ray constant (useful for calculation of dose rate) as well. Moreover, for comparison the effective atomic number of the water has been obtained using the results of this work and using the data available in NIST database from 0.1 to 1 keV. In addition, the human tissues were compared with some tissue equivalent materials in terms of effective atomic number and specific gamma-ray constant to study the tissue equivalency from the results, the muscle-equivalent liquid with sucrose has been found to be the best tissue equivalent material for soft tissue, eye lens and brain with relative difference below 4.1%
Optimization of the PVD aluminium coating evaporation phase and the tungsten filament wire geometry
No full textLisansüstü Eğitim Enstitüsü, Kimya Mühendisliği Ana Bilim DalıPVD alüminyum kaplama prosesi otomotiv aydınlatma sektöründe yaygın olarak kullanılmaktadır. Diğer kaplama proseslerine göre ekonomik ve çevre dostu olduğu için endüstride kullanımı daha da yaygınlaşmaktadır. PVD alüminyum kaplama prosesinde, proses tasarımı ve ürün geometrisi nihai ürün kalitesini direkt olarak etkilemektedir. Alüminyum kaplama kalınlığının ürünün optik gereksinimlerini karşılaması, sürdürülebilir ve homojen kalınlıkta olması prosesin en önemli çıktısı ve başlıca kriteridir. Bu çalışmanın amacı, endüstriyel boyutlardaki PVD kaplama makinesinde üretilen ürünün, kaplama kalınlığını arttıracak seri üretim koşullarına uygun proses koşullarının optimizasyon çalışması ile belirlenmesidir. Optimizasyon çalışmalarında, Taguchi L27 deneysel tasarım metodu kullanılarak, parçanın çember içerisindeki iki boyutlu konumunun, buharlaşma kaynağı olarak kullanılan tungsten filament geometrisinin, alüminyum tel kütlesinin ve makine ön ısıtma parametrelerinin, alüminyum kaplama kalınlığına olan etkisi incelenmiştir. Çalışmalar endüstriyel ölçekteki PVD kaplama makinesinde gerçekleştirilmiş ve optimum çalışma şartlar belirlenmiştir. MİNİTAB® sonuçlarının değerlendirilmesinde Taguchi'nin "en büyük daha iyi" değerlendirme kriterleri kullanılmıştır. Altlık parça üzerindeki kaplama kalınlığını en çok etkileyen faktörler, tungsten filamentin buharlaşma kaynağına olan uzaklığı ve elektrota göre konumu olarak bulunmuştur. Filamentin elektrota göre orta kısımlarda bulunması ve buhar kaynağına yakın konumlandırılması, kaplama kalınlığının artmasına ve standart sapmanın azalmasına sebep olmaktadır. Bu durum ürünün sürdürülebilirliği ve alümiyum kaplama homojenitesini arttırmaktadır. Alüminyum kütlesinin sürekli artışı kaplama kalinlığında sürekli artışa neden olmamak ile birlikte deneylerde kullanılan tungsten filament tiplerinde dezavantaj yaratmaktadır. Alüminyum kaplama kalınlığını en az etkileyen faktör ise filament geometrisidir. Kullanılan filament tiplerine göre en iyi sonucu basket tipi tungsten filament vermektedir. Fakat çalışmada kullanılan diğer tungsten tipleri, sarmal ve deve tipi arasında bariz farklılıklar yoktur, her biri seri üretim koşullarında yarattığı diğer avantajlar nedeni ile seçilebilir. Taguchi deneysel tasarım çalışmasına ek olarak, PVD makinesinin üç farklı ön ısıtma parametresi incelenmiş ve deneysel tasarım doğrulama deneyleri yapılmıştır. Ön ısıtma gelirilimin buharlaşma gerilimine yakın olması (7kV), alüminyumun sıvı fazda daha fazla sürede kalmasına ve çember zeminine damlamasına neden olmaktadır. Bu durum kaplama kalınlığını olumsuz etkilemektedir. Elde edilen sonuçlar doğrultusunda kaplama kalınlığını arttıracak proses koşulları belirlenmiştir. Bu proses koşulları gelecek projelerde yer alacak ürün ve proses tasarımlarına ait girdileri oluşturacaktır.The PVD aluminum coating process is widely used in the automotive industry. It is becoming more widespread due to its economical and enviromental advantages compared to its alternatives. Product geometry and process design, in particular, have a direct impact on end-product quality. The most important out-puts of the process are the achievement of optical requierements, sustainable production and homogenity of the aluminium thickness. The purpose of this research is to describe the process conditions that directly affect the coating thickness under serial production settings while taking into account the industrial scale of the PVD aluminum coating equipment. For the optimization studies, Taguchi L27 experimental design method was used to determine the effects of the position of the part in two dimension, the distance between the substrat and vapour source, tungsten filament geometry, mass of the aluminum wire and machine pre-heating paramaters. The results were evaluated based on the aluminium coating thickness of the substrate. These studies were performed by using the industrial scale of PVD coating machine and optimized process conditions were determined. Taguchi's " the larger is better" evaluation criteria was chosen for the evaluation of the MİNİTAB® results. The most effective factors on the coating thickness of the substrate were determined as the subsrate position relative to the electrode and distance between the substrate and evaporation source. Increasing the closeness of the part to the source and using the middle position of the electrode caused the increase of the avarage coating thickness of the part and decrease the standart deviation of the coating. In this regard, sustainability and homogenity of the part were also improved. Contrary to expectation, steady increasement of the aluminum usage mass did not affect the coating thickness linearly or positively. However, disadvantages of aluminum mass for the tungsten filament types which were used in the studies were observed. The less effective factor on aluminum coating thickness is the type of the tungsten filament. Although basket type tungsten filament showed better perfomance compared to the others, camel and spiral type, all of them can be used in serial production by considering the advantages and disadvantages in total. In addition to the Taguchi experimental design studies, 3 different pre-heating parameters were also investigated and the verification studies of the experimental design were performed. It is the fact that when the pre- heating voltage is close to the evaporation voltage (7kV), aluminium wire stays in liquid phase more than usual and starts to drop on to the chamber ground. Thus, the coating thickness and sustaniability can be affected negatively. In conclusion, process conditions to increase the coating thickness have been determined in this study. These process conditions are expected to provide key inputs for the future product and process developments
Developing media access technique in wireless sensor networks with the internet of things
Get PDFLisansüstü Eğitim Enstitüsü, Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim DalıKablosuz Algılayıcı Ağların (KAA) kanal verimi, gecikme süresi gibi birçok performansın optimum seviyeye taşınması için akıllı ortam erişim protokolleri (MAC) geliştirilmiştir. İlk geliştirilmiş MAC protokollerinden olan ve karmaşık algoritmalardan uzak ALOHA protokolü daha sonra ortaya çıkan birçok protokole öncülük yapmıştır. Tez çalışmamızda, KAA için en önemli parametrelerden olan kanal veriminin ve gecikme performansının daha iyi bir seviyeye taşınması için ALOHA protokolünün tasarımı ve uygulaması gerçekleştirilmiştir. Hayati önem taşıyan enerji ve gecikme durumu iyileştirilirken paket çarpışmasının asgari düzeye düşürülmesi ana hedeflerdendir. Yapılan ilk çalışmada ALOHA protokolünün matematiksel modelinin kanal verim performansı ile pratik ALOHA'nın kanal verim performansının kıyaslaması yapılmıştır. İkinci uygulamamızda ise 6 vericiden oluşan ağımızı sırasıyla herbir vericinin iletim gücü artırılarak performans sonuçları sunulmuştur. Daha sonra verici tarfından iletilen paketin sabit olması yerine paketin değişimine olanak sağlayan dinamik yük ile paket iletimi gerçekleştirilmiştir. Trafik yükü 1 Erlang ve dinamik yük uzunluğu 15-32 bayt olarak ayarlandığında kanal verimi 0.47 gibi başarılı bir sonuç elde edilmiştir. Yapılan ilk uygulamada ALOHA protokolünün, verici tarafından iletilen paketin alıcı tarafından başarılı bir şekilde alındığını teyit eden kısa paket onay mesajı (ACK) olmadan kanal verimi ve gecikme performansı hesaplanırken daha sonra ACK onay mesajı ile performans değerlendirmesi yapılmıştır. KAA'da sınırlı kapasiteye sahip bataryanın değişiminin pek mümkün olmayan bölgelere yerleştirilmesinden kaynaklı problemi çözmek için çeşitli ortam enerjilerinden olan güneş enerjiisini güneş paneli kullanarak bataryaya sürekli enerji desteği sağlanmış olundu. Böylece paket iletim süresi ortam enerjisi olmadığı duruma göre çok daha uzun sürdüğü görülmüştür. Güneş paneli kullanılarak paket iletim süresi uzatılmıştır. Tez çalışmanın diğer bir katkısı da nesnenin internetinin (IoT) ALOHA protokolüne uygulanıp gecikme ve kanal verimi gibi parametrelerin optimum düzeye taşınması sağlanmıştır. Amaçlanan iyileştirmenin sağlanması için Q-öğrenme politikası kullanılmıştır. Yapılan çalışma sonunda, tek atlamalı ALOHA protokolünün kanal verimi yaklaşık %18 gibi düşük bir değere sahip iken geliştirilen yaklaşım ile yaklaşık olarak %58 gibi yüksek kanal verimi elde edilmiştir.Intelligent medium access protocols (MAC) have been developed to optimize the performance of wireless sensor networks (WSN) such as channel efficiency and latency. ALOHA, as the first MAC approach, inspired the development of several MAC schemes in network domain with primary advantage of simplicity. In this thesis, we present design, implementation, and performance evaluations of ALOHA approach through significant improvements to attain high channel utilization as the most important performance metric. A critical emphasis is currently focused on removing the burden of packet collisions while satisfying requirements of energy and delay criterions. We first implement ALOHA protocol to practically explore its performance behaviors in comparison to analytical models. Then, the transmission power of nodes is systematically increased to observe the performance metrics. We then introduce the concept of dynamic payload instead of fixed-length packets, whereby a dynamic selection of length of each transmitted packet is employed. A throughput performance of 0.47 is achieved when the payload length is ranged from 15 to 32 bytes. One of the main concerns to begin the practical implementations as an underlying contribution of this thesis is to observe the throughput performance of ALOHA without acknowledgement (ACK) mechanism. In this scenario, all generated packets are transmitted once without ACK and retransmission policy. Later, a critical part of the performance evaluations is dedicated to the throughput and delay performances of ALOHA under the presence of ACK mechanism. To solve the problem arising from the placement of the battery with limited capacity in the WSNs, continuous energy support was provided to the battery by using solar energy, which is one of the various ambient energies. Another specific contribution of this paper is to integrate the transmission policy of ALOHA with the potential of Internet of Things (IoT) opportunities. The proposed policy utilizes a state-less Q-learning strategy to achieve the maximum performance efficiency. Performance outputs prove that the proposed idea ensures a maximum throughput of approximately 58% while ALOHA is limited to nearly 18% over a single-hop scenario
ALUMINIUM OXIDE (Al2O3)-FEW LAYER GRAPHENE (FLG) REINFORCED ALUMINIUM HYBRID COMPOSITES
Get PDFThe present study investigates the microstructural and mechanical properties of few layer graphene (FLG, 0.1 to 5 wt.%) and aluminium oxide (Al2O3, 4 to 20 wt.%) reinforced Al6061 matrix composites prepared via mechanical alloying (MA), uniaxial pressing and pressureless sintering. The effects of the amounts of Al2O3 and FLG were studied. MA was carried out at 300 rpm for 3 h in a planetary ball mill in argon atmosphere. The mechanically alloyed (MAed) powders were compacted via uniaxial pressing (400 MPa) and sintering (620 degrees C, 2 h). The microstructural and mechanical properties of the Al-xAl(2)O(3)-yFLG powders and bulk samples were investigated via X-ray diffraction (XRD), light microscopy (LM), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), the Archimedes' method and a hardness test. In the XRD analysis, the aluminium carbide (Al4C3) phase was not detected. The SEM, LM micrographs and EDS results show that the produced composites have a homogeneous structure. Based on the Archimedes' method, the densification rates of the rein-forced samples were higher than the unreinforced sample. The Al-20Al(2)O(3)-3FLG sample exhibited the highest relative density, 99.25%. According to the hardness measurements, the highest hardness value was 87.28 HV for the Al-20Al(2)O(3)-1FLG composite and increased twofold compared to Al6061
The effect of variable tool path in directed energy deposition method on the material properties
Get PDFLisansüstü Eğitim Enstitüsü, Makine Mühendisliği Ana Bilim DalıEklemeli imalat (AM), sağladığı tasarım esnekliği, geleneksel yöntemlerle elde edilen parçalara yakın mekanik özelliklerin sağlanması ve tedarik sürelerini kısaltması nedeniyle birçok endüstride tercih sebebi olmaktadır. Doğrudan enerji biriktirme (DED), eklemeli imalatın bir çeşididir ve lazer metal biriktirme (LMD) DED prosesinin bir alt kolu olarak kabul edilmektedir. Bir nozülden beslenen toz malzemeyi ergitmek ve biriktirmek için lazer enerjisini kullanmaktadır. Bu tez çalışması, PH -13-8 Mo paslanmaz çelik tozu kullanılarak S şeklindeki numunelerin üretilerek parametre optimizasyonu ve sonrasında 17-4 PH tozu kullanılarak blok numunelerin üretilerek takım yolu optimizasyonu çalışmalarını sunmaktadır. Enerji yoğunluğu kavramının elde edilen numune geometrisine etkisi, enerji yoğunluğunu doğrudan etkileyen proses parametrelerinin belirlenek S şeklinde tek sıralı numuneler üretilerek yapılmıştır. Sonuç olarak düşük enerji yoğunluğuna sahip parametreler kullanılarak S şeklindeki duvarların istenen yapıda olmadığı ve uygunsuz olduğu söylenebilir. Yüksek enerji yoğunluğuna sahip parametrelerle ise daha uygun yapıda ve hacimsel olarak daha büyük yapıda numuneler elde edilebilmektedir. Ancak numunelerin geometrisi biriktirme boyunca ısıl birikme nedeniyle sabit kalmamaktadır ve değişken yapıya sahiptir. Herhangi bir enerji yoğunluğunda elde edilen numunelerde bu tür geometrik kusurlar görülebilmektedir. Bu türdeki kusurlar, hareket halindeki bir nozülden tozu ergitmek için yeterli ısı enerjisi elde edilemediğinde ortaya çıkmaktadır. Bu kusurun seviyesi enerji yoğunluğuna göre değişiklik göstermektedir. İlk deney tamamlandıktan sonra takım yolu stratejisinin malzeme kesitindeki sertlik ve gözenekliliğine etkisi PH-13-8 Mo paslanmaz çelik malzemesine benzer bir kompozisyona sahip 17-4 PH paslanmaz çelik malzemesi ile blok numuneler 2 farklı takım yolu strateji uygulanarak üretilmiştir. Değişken takım yolu stratejisi ile üretilen numuneler kesit boyunca daha daha fazla gözenekliliğe sahiptir ve sertlik açısından daha iyi sonuçlar sağlamıştır. Sabit takım yolu stratejisi ile üretilen numuneler ile değişken takım yolu stratejisiyle üretilen numunelere göre daha düşük gözenekliliğe sahip ve sertlik olarak daha düşük sonuçlar vermiştir. Gözeneklilik parça içerisindeki bulunma oranı ve büyüklüğü ile birlikte parçaların mekanik dayanımını düşürmekte ve parça isterlerinin sağlanmasını zorlaştırmaktadır. Bu sebeple eklemeli imalatla üretilen numuneler için minimum düzeyde gözenek oluşumu beklenmektedir. Aksi halde "HIP" gibi basınç altında ısıl işlem gerektiren ek proseslerle gözeneklerin azaltılması gerekmekte ve bu durum yüksek maliyetler yaratmaktadır.Additive manufacturing (AM) is preferred in many industries due to the design flexibility it provides, providing mechanical properties close to parts obtained by traditional methods and shortening lead times. Direct energy deposition (DED) is a variant of additive manufacturing and laser metal deposition (LMD) is considered a sub-branch of the DED process. It uses laser energy to melt and deposit powder material fed from a nozzle. This thesis presents parameter optimization by producing "S" shaped samples using PH -13-8 Mo stainless steel powder and then tool path optimization studies by producing block samples using 17-4 PH powder. The effect of the concept of energy density on the obtained sample geometry was made by producing S-shaped single-row samples by determining the process parameters that directly affect the energy density. As a result, using parameters with low energy density, it is clear that S-shaped walls are not in the desired structure and are inappropriate. With parameters with high energy density, samples with a more suitable structure and larger in volume can be obtained. However, the geometry of the samples does not remain constant during deposition due to thermal deposition and has a variable structure. Such geometric defects can be seen in samples obtained at any energy density. Such defects occur when sufficient heat energy cannot be obtained from a moving nozzle to melt the powder. The level of this defect varies according to the energy density. After the first experiment was completed, the effect of the toolpath strategy on the hardness and porosity of the material cross-section, 17-4 PH stainless steel material with a composition used similar to the PH-13-8 Mo stainless steel material, block samples were produced by applying 2 different toolpath strategies. The samples produced with the variable tool path strategy had more porosity across the section and provided better results in terms of hardness. The samples produced with the fixed tool path strategy had lower porosity and lower hardness than the samples produced with the variable tool path strategy. Porosity reduces the mechanical strength of the parts because of volume ratio of porosity and size of the porosity and makes it difficult to meet the part requirements. Therefore, minimal porosity formation is expected for samples produced by additive manufacturing. Otherwise, it is necessary to reduce the porosities with additional processes that require heat treatment under pressure, such as "HIP", and this creates high costs
Investigation of edge cracking behaviors in the incremental forming process of holes drilled by different methods
Get PDFLisansüstü Eğitim Enstitüsü, Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı, Makine Mühendisliği Bilim DalıSac metal şekillendirme proseslerinin kullanıldığı otomotiv, havacılık ve gemicilik alanlarındaki uygulamalarda rijitlik artırmak, pozisyonlama ve montaj kolaylığı sağlamak amacıyla kullanılan flanş geometrilerine sıklıkla rastlanmaktadır. Delik flanşları, konvansiyonel olarak bir ön deliğe sahip sac malzemeden zımba ve kalıp kullanılarak pres makinelerinde üretilmektedir. Her flanş geometrisinin kendine özel zımba tasarımlarına ihtiyaç duyması, kapalı formlardaki parçaların flanşlanmasında özel kalıp tasarımlarına ihtiyaç duyulması ve kullanılan ekipmanların sadece delik flanşlama prosesine adanmış olması konvansiyonel yöntemleri maliyetli hale getirebilmektedir. Oluşan maliyetler ve malzemelerin flanşlanabilme ölçütü olan delik genişleme oranlarının konvansiyonel yöntemlerde tatmin edici derecede olmaması üreticileri alternatif delik flanşlama yöntemleri arayışına sokmuştur. İlerleyen süreç içerisinde, artımlı şekillendirme yöntemi en dikkat çeken alternatif delik flanşlama yöntemi olarak ön plana çıkmaktadır. Artımlı şekillendirme yöntemi numerik olarak kontrol edilen şekillendirme takımının sac parça üzerinde lokal deformasyonlar oluşturarak şekillendirme yapma mantığına dayanmaktadır. Bu tez çalışmasında, artımlı şekillendirme yönteminin delik flanşlama işlemleri üzerinde kullanılabilirliğini araştırmak amacıyla testler ve sonlu elemanlar analizleri yapılmış ve sonuçlar değerlendirilmiştir. Kalınlığı 0,8 mm olan BH 180 sac malzemeden ön delik hazırlama proseslerinde tel erezyon ve kesme kalıbı kullanılarak test numuneleri elde edilmiştir ve dört adımlı açısal takım yolu stratejisi kullanılarak bu numunelere artımlı delik flanşlama testleri yapılmıştır. Çekme testleri ile elde edilen malzeme verileri bir sonlu elemanlar programına aktarılarak üç boyutlu sonlu elemanlar modeli geliştirilip artımlı delik flanşlama prosesinin analizleri yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar incelendiğinde, ön delik çapının küçülmesi flanş boyunu ve delik genişleme oranını artırmıştır; ancak geometrik düzgünsüzlüğün artmasına sebebiyet vermiştir. BH 180 malzemesi için tel erezyon prosesli 6 mm ön delik çaplı numunede %196,12 değerinde delik genişleme oranına ulaşılmıştır. Artımlı delik flanşlama yönteminin, konvansiyonel yöntemlere kıyasla çok daha düşük şekillendirme kuvvetlerine ve daha uzun üretim zamanına sahip olduğu da belirlenmiştir. Geometrik düzgünlük hassasiyetinin çok önemli olmadığı, çok yüksek üretim sayısının gerekmediği uygulamalarda artımlı delik flanşlama prosesinin esnek ekipman, daha düşük şekillendirme kuvvetleri ve büyük genişleme oranları sunma avantajlarıyla konvansiyonel yöntemler yerine kullanılabilir olduğu belirlenmiştir.Hole flanging is an important sheet metal forming process which is used in automotive, shipbuilding and aerospace industries. Hole flanges are commonly used for providing additional support and stiffness or convenience of positioning and assembly. Every hole flange which is manufactured by conventional press-working has its own dedicated punch and die designs. For this reason, conventional dedicated tools can increase costs. Limited hole expansion ratios and cost problems in conventional hole flanging have impelled manufacturers to research alternative methods. As a result of researches, incremental hole flanging as an application of incremental forming has become the most popular alternative method to manufacture hole flanges. The incremental hole flanging method is based on the logic of forming by performing local deformations on the sheet metal part which has pre-cut hole by means of a numerically controlled tool. In this study, experimental tests and finite element analyses were carried out and the results were evaluated in order to investigate the applicability of the incremental forming method on hole flanging operations. Test specimens were obtained from thickness of 0.8 mm BH 180 sheet material by using methods of wire erosion and punching. Incremental hole flanging tests were performed on these specimens using the four-step toolpath strategy by CNC machine. The material data were obtained by tensile tests and transferred to the finite element software and then the numerical analyses of incremental hole flanging process was performed by using three-dimensional finite element models. As a result of tests and analyses, the decrease in the diameter of the pre-cut holes increased the flange length and hole expansion ratio, however, it caused an increase in geometric inaccuracy. For the BH 180 material, hole expansion ratio of 196.12% was achieved in the specimen which has 6 mm pre-cut hole prepared by wire eresion. It was also determined that the incremental hole flanging method has much lower forming forces and longer production time compared to conventional methods. Hence, it is determined that the incremental hole flanging process can be used instead of conventional methods with the advantages of offering flexible equipments, lower forming forces and high hole expansion ratios in applications where geometric accuracy is not very important and product quantity is lower
Designing, manufacturing and implementing real-time industrial application of temperature compensated FBG based strain sensor
Get PDFLisansüstü Eğitim Enstitüsü, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim DalıFiber Bragg ızgara (Fiber Bragg Grating=FBG) sensörler yeni nesil sensör tiplerinden bir tanesi olarak literatürde yerini almış ve kullanımının son yıllarda ivmeli bir şekilde arttığı gözlemlenmiştir. Fiber optik tabanlı olan bu sensörler rakipleri ile mukayese edildiğinde ultra hafif yapısı, radyo frekans ve elektromanyetik sinyal duyarsızlığı, kompozit yapıların içerisine gömülebilme ve çoklu sayılardaki sensör yapılarını tek bir fiber hattı üzerinde barındırabilme gibi özellikleri ile ön plana çıkmaktadır. Günümüzde kendisine birçok farklı uygulama alanı edinebilmiş olan FBG sensörler, savunma sanayinde, rüzgar türbinlerinde, sinyalizasyon sistemlerinde ve yapısal sağlık izleme sistemlerinde alt yapı elemanı olarak kullanılmaktadır. Bu bağlamda, her ne kadar statik ölçüm parametreleri olarak adlandırılan gerinim ve sıcaklık ölçümü için kullanılıyor olsalar da, amaca uygun üretim şekilleri ve paket yapıları kullanıldığında bu sensörler titreşim ve ivme gibi dinamik ölçüm parametrelerin takibinde de kullanılmaktadır. Öte yandan, FBG sensörün yazılı olduğu fiber optik kablonun uç kısmına yerleştirilen adaptörler vasıtası ile gerinim, sıcaklık, titreşim ve ivme gibi parametreler tek bir kanal üzerinden takip edilebildiğinden, literatürde bu sensörlerin hibrit ölçüm kombinasyonları ile de sık sık karşılaşılmaktadır. FBG sensörlerin çıktılarının takip edilmesi ve yorumlanmasını sağlayan sorgulama sistemleri (interrogator) genel olarak tünellenebilir bir mod özelliğine sahip olmadığından, statik ve dinamik ölçüm parametrelerinin ayrı ayrı irdelenmesi önem arz etmektedir. Bu bağlamda, mevcut çalışma çerçevesinde öncelikli olarak 5kHz'lik bir sorgulama ünitesi modülü kullanılmış ve daha sonra statik ölçümlerdeki değişikliklerin yakın gözlemi için 2Hz'lik sorgulama ünitesi çalışmaya dahil edilerek tasarımı yapılan sensör yapısının çıktıları doğrulanmıştır.Fiber Bragg Gratings (FBG) sensors have been considered as one of the novel sensing structures. At this point, investigations showed that usage of the corresponding sensors have been dramatically increased in the last decades. On the other hand it is worth to mention that, FBG sensors as compared to the conventional sensors seen in the literature have great advantages such as being ultra light sensing structures, immunity to RF and EM signal interferences, allowance to arrayed sensor structures and compatibility with various types of composites. In this manner, FBG sensor structures are mostly used aerospace industry, defence industry, wind turbines, signalization systems and etc. Although, FBG sensors are mostly known as to be used in terms of static measurements, they can also be used for dynamic measurements by simply considering proper manufacturing and sensor packing methods. Fiber Bragg gratings are obtained by inscribing core of the optical fiber and hence resulting refractive index modulation that is following a certain pattern. As an outcome of the manufacturing process, FBG sensors have the capability of meaningfull reactions to each and every physical change within the optical fiber. In this context, in order to consider FBG sensors as a sustainable product and operate it in continuous manner, ones need to consider some certain physical coverages within the FBG sensor structure. In this work, one of the mostly reviewed and preffered approaches which is packing FBG sensor structure is considered. In order to achieve mentioned purpose, a sensor package had been designed, manufactured and tested. Moreover, in the literature maximum measurable point of FBG strain sensors are known to be around 3500?? in the main time whilst,obtained results in this work showed that packaged FBG sensors have the capability to measure up to 15000 ?? while maintaining measurement resolution. By that, proposed package promises to suitability of packaged FBG sensors in harsh environment applications as well. Last but not least, designed sensor is suitable for conventional and harsh environment applications, but further investigation and improvement shall be considered to enhance the usage of proposed package in composite based applications such as aerospace, railways and wind turbines
Mapping of laurel (Laurus nobilis L.) distribution areas with a multispectral camera in Karacabey State Forest Enterprise
No full textLisansüstü Eğitim Enstitüsü, Orman Mühendisliği Ana Bilim Dalı, Orman Mühendisliği Bilim DalıOrmanlık alanlardaki odundışı orman ürünlerinin envanter çalışmaları çok uzun süre ve yoğun iş gücü gerektirmektedir. Günümüzde teknolojinin gelişmesiyle birlikte envanter çalışmalarındaki bu yoğun iş gücü ve gereken uzun süreyi kısaltmak için çalışmalar yapılmaktadır. Bu çalışmada; ülkemizde ilk defa ormanlık alanlarda bulunan defne bitki türünün multispektral kamera entegre edilmiş İnsansız Hava Aracı (İHA) ile yayılışının tespit edilmesi ve haritalanması amaçlanmıştır. Çalışma alanı olarak Bursa Orman Bölge Müdürlüğü (OBM) Karacabey Orman İşletme Müdürlüğü (OİM)'nde defnenin yayılış gösterdiği tüm alanlar belirlenmiştir. Bursa Orman Bölge Müdürlüğü teknik personeli tarafından yapılan taslak defne envanter çalışması sonucunda belirlenen alanlarda örneklem alanları belirlenmiş olup bu alanlarda ortofoto üretmek amacıyla İHA ile uçuşlar yapılmıştır. Uçuş yapmak için kullanılan İHA, DJI Matrice 210 V2 serisi olup üzerine multispektral kamera olarak ise Micasence RedEdge MX modeli çok bantlı kamera entegre edilmiştir. Karacabey OİM'nde 30 adet örneklem alanı (42,5 hektar) belirlenmiştir. Bu çalışmada örneklem oranı minimum %22,6 olarak hesaplanmıştır. Uçuşlar, güneş ışığından maksimum düzeyde yararlanmak amacıyla saat 10:00-15:00 arasında yapılmıştır. Çalışmada yapılan 44 uçuşta İHA'ya entegre edilen multispektral kamera ile beş bantlı (kırmızı, yeşil, mavi kırmızı kenar ve yakın kızılötesi) görüntüler elde edilmiştir. Belirlenen örneklem alanlarında yapılan bu 44 uçuşun tamamında, görev uçuşu modu kullanılarak 120 metre irtifadan en kaliteli veriyi elde edilebilmek için %80 ön ve %70 yan bindirme yapacak şekilde ayarlanmıştır. Elde edilen görüntüler Agisoft Metashape ve Pix4D Mapper yazılımlarında işlenerek beş bantlı ortofotolar üretilmiştir. Üretilen ortofotolar üzerinden çeşitli bant kombinasyonları uygulanarak bitki indeksleri türetilmiş ve bu indekslerden de yararlanarak eCognation Developer yazılımı kullanılarak nesne tabanlı sınıflandırma yapılmıştır. Sınıflandırma yapabilmek adına referans oluşturmak için arazide defne ocak alanlarından hassas Diferansiyel GPS (DGPS) ile yersel kontrol noktaları alınmıştır. Bu yersel kontrol noktalarından yararlanarak sınıflandırmalar yapılmış ve kontrolleri sağlanmıştır. Yapılan analiz sonucunda, tüm örneklem alanlarında kappa değerleri 0,56 ile 0,92 arasında bulunmuştur. Defne yayılış alanlarının haritaları ArcMap üzerinde belirlenerek meşcere haritalarına entegre edilerek ortaya konulmuştur.In forest areas, inventory studies of non-wood forest products require quite a long time and intensive labor. Nowadays, with the development of technology, studies are carried out to shorten this intensive labor and the long required time in inventory studies. In this study; it is aimed to determine and map the distribution of the laurel plant species, which are found in forest areas for the first time in our country, using an Unmanned Aerial Vehicle (UAV) integrated with a multispectral camera. Our study areas were determined as all areas where laurel spreads or may potentially spread in Bursa Regional Directorate of Forestry Karacabey State Forest Enterprise. Sampling areas were determined as a result of the draft laurel inventory study carried out by the technical personnel of Bursa Regional Directorate of Forestry, and flights were made with UAVs in order to produce orthophotos in these areas. The UAV used for flying is the DJI Matrice 210 V2 series, and a Micasence RedEdge MX multi-band camera is integrated on it as a multispectral camera. In Karacabey State Forest Enterprise, 30 sampling areas (42.5 hectare) are determined. In this study, the sampling rate was calculated as a minimum of 22.6%. The flights were made between 10:00 and 15:00 for the purpose of benefitting from the sunlight at the maximum level. Five-band (red, green, blue, red edge and near infrared) images were obtained with the multispectral camera which is integrated into the UAV in 44 flights. All of these 44 flights made in the determined sample areas were set to cover 80% from the front and 70% from the side in order to obtain the best quality data from 120 meters altitude using the mission flight mode. Five band orthophotos were obtained in Agisoft Metashape and Pix4D Mapper softwares using the produced images. Plant indices were derived by applying various band combinations on the produced orthophotos, and object-based classification was made using eCognation Developer software by making use of these indices. In order to make classification, ground control points were taken from the laurel quarry areas in the field by using precision Differential GPS (DGPS) to create a reference. By using these terrestrial control points, classifications were made and their controls were provided. As a result of the analysis, Kappa values were found between 0.56 and 0.92 in all sampling areas. The maps of the laurel distribution areas were determined on ArcMap and integrated into the stand maps