Gaz ve Düşük Basınçlı Sementasyon Yapılmış Helisel Dişli Çarkların Yorulma Analizi

Bu çalışmada AISI 8620 ve AISI 5115 çeliklerinden yapılan, modülü 1.5 ve 2 olan helisel dişli çarklarauygulanan gaz sementasyon ve düşük basınçlı sementasyon yüzey sertleştirme ısıl işlemlerinin dişliçarkların yorulma ömrü üzerindeki etkisi incelenmiştir. Yorulma analizi Solidworks Premium 2015 SP 2.0CAD programı kullanılarak yapılmıştır. Helisel dişli çarkların ömür değerleri, yüzey sertleştirme işlemlerisonrasında oluşan sertlik dağılımına bağlı olarak belirlenmiştir. Düşük basınçlı sementasyon işleminingaz sementasyon işlemine kıyasla, istenen yüzey sertlik ve efektif sert tabaka kalınlığını çok daha kısaişlem sürelerinde sağladığı belirlenmiştir. Dişlilerin ömür değerleri ve hasar yüzdeleri, malzemeninkimyasal içeriği, efektif sert tabaka kalınlığı ve yüzey sertlik değerlerinden etkilenmiştir. AISI 5115helisel dişli çarklarda 36 Nm tork ve 1400 rpm çalışma değerleri için ömür tur sayıları; ısıl işlemgörmemiş dişlide 366,240,718, düşük basınçlı sementasyon yapılmış dişlide 790,471,887, gazsementasyon yapılmış dişlide ise 720,619,942 tur olarak saptanmıştır. Bu değerler 132 Nm tork ve 212rpm çalışma değerleri için, AISI 8620 helisel dişli çarklarda sırasıyla 167,327,793 ve 614,293,058 ve629,203,913 tur olarak saptanmıştır

Fatigue Analysis of Gas and Low-Pressure Carburized Helical Gears

In this study, the effect of case hardening treatments such as gas carburizing and low-pressure carburizing on the fatigue life was investigated for helical toothed gears made of AISI 8620 and AISI 5115 steels with modules 1.5 and 2. Solidworks Premium 2015 SP 2.0 CAD program was used for the fatigue analysis of the gear wheels. The total life values of the helical gears were determined depending on the hardness distribution that occurs as the result of case hardening treatments. Compared to the gas carburizing, it was found that the low-pressure carburizing process provided the desired surface hardness and effective case depth values within shorter processing times. The total life values and damage percentages of gears were influenced by the chemical content of the material, effective case layer thickness, and surface hardness values. For 36 Nm torque and 1400 rpm operating values in AISI 5115 helical gear wheels, fatigue life cycle was determined as 366,240,718 turns in non-heat-treated gear, 790,471,887 turns in low-pressure carburizing, and 720,619,942 turns in gas carburizing. These values were determined as 167,327,793 and 614,293,058, and 629,203,913 turns for 132 Nm torque and 212 rpm operating values in AISI 8620 helical gears wheels, respectively

___

  • Akkurt, M., 2005. Makine Elemanları. Cilt I, Birsen Yayınevi, 21.
  • ANSI/AGMA 2001-D04, 2004. American National Standard, Fundamental Rating Factors and Calculation Methods for Involute Spur and Helical Gear Teeth. American Gear Manufacturers Association, USA.
  • ASTM E92-17, 2017. Standard Test Methods for Vickers Hardness and Knoop Hardness of Metallic Materials. ASTM International, USA.
  • Collin, R., Gunnarson, S. and Thulin, D., 1972. Mathematical model for predicting carbon concentration profiles of gas-carburized steel. Journal of the Iron and Steel Institute, 210 (10), 785-789.
  • Davis, J. R., 2002. Surface Hardening of Steels: Understanding the Basics, ASM International, Materials Park, 91.
  • Dengo, C., Meneghetti G., Dabalà M., 2015. Experimental analysis of bending fatigue strength of plain and notched case-hardened gear steels. International Journal of Fatigue, 80, 145-161.
  • Errichello, R., Milburn, A., 2020. Optimum Carburized and Hardened Case Depth. Gear Technology, 58-65.
  • Fernandes, C.M.C.G., Marques P.M.T., Martins, R.C. and Seabra J. H.O., 2015a. Gearbox power loss. part II: friction losses in gears. Tribology International, 88, 309-316.
  • Fernandes, C.M.C.G., Battez A.H., González R., Monge R., Viesca J.L., Garcia A., Martins R.C. and Seabra J.H.O., 2015b. Torque loss and wear of fzg gears lubricated with wind turbine gear oils using an ionic liquid as additive. Tribology International, 90, 309-316.
  • Gawroński, Z., Malasiński, A. and Sawicki, J.,2010. Elimination of galvanic copper plating process used in hardening of conventionally carburized gear wheels. International Journal of Automotive Technology, 11, 127–131.
  • Gençoğlu, S., Yazıcı, A., 2020. Surface Characteristics and Distortion Analysis of the Case-Hardened Helical Gears: A Comparison of Different Case-Hardening Treatments. Transactions of The Indian Institute of Metals, 73 (1): 119-126.
  • Krauss, G., 1991. Metals Handbook. ASM International, Metals Park, OH, 363-375.
  • Mahakul, R., Thatoi, D. N., Choudhury, S., Patnaik, P., 2020. Design and numerical analysis of spur gear using SolidWorks simulation technique. Materials Today: Proceedings (Article in press, https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.09.554)
  • Pavlina, E.J. and Van Tyne C.J., 2008. Correlation of Yield Strength and Tensile Strength with Hardness for Steels. Journal of Materials Engineering and Performance, 17 (6), 888-893.
  • Poor, R.P., Barbee, W. and Brug, J.E., 2007. Furnace for vacuum carburizing with unsaturated aromatic hydrocarbons. US Patent No. 7,267,793 B2, United States Patent Application Publication, 1-14.
  • Ramasamy, R., Sivathanu, S., Neelakandan, V., Ganesan, T., Rao, P.C., 2019. Influence of Retained Austenite on Fatigue Performance of Carburized Gears. SAE Technical Paper 2019-28-0102.
  • Ryzhov, N.M., Fakhurtdinov, R.S. and Smirnov, A.E., 2010. Cyclic strength of steel 16Kh3NVFBM-Sh (VKS-5) after vacuum carburizing. Metal Science and Heat Treatment, 52, 61–66.
  • Savaria, V., Monajati H., Bridier F. and Bocher P., 2015. Measurement and correction of residual stress gradients in aeronautical gears after various induction surface hardening treatments. Journal of Materials Processing Technology, 220, 113–123.
  • Wang, H., Wang, B., Wang, Z., Tian, Y., Misra, R. D. K., 2019. Optimizing the low-pressure car-burizing process of 16Cr3NiWMoVNbE gear steel. Journal of Materials Science and Technology, 35(7):1218–1227.
  • Tobie, T., Hippenstiel F. and Mohrbacher H., 2017.Optimizing gear performance by alloy modification of carburizing steels. Metals, 7 (10),415-475.
  • Zarzoor, A.K., Almuramady, N. and Hussein E. S., 2018. Stress Analysis for Spur Gears Using Solid Works Simulation, International Journal of Mechanical Engineering and Technology (IJMET), 9 (11), 927-936.
Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi-Cover
  • Yayın Aralığı: Yılda 6 Sayı
  • Başlangıç: 2015
  • Yayıncı: AFYON KOCATEPE ÜNİVERSİTESİ
Sayıdaki Diğer Makaleler

Bulanık Mantık ile Sanayii Sektöründe ISO 50001 Enerji Yönetim Sistemi Uygulaması

Çetin Önder İNCEKARA

Perakende Market Lokasyonları için CBS Tabanlı Çok Kriterli AHP Yöntemi ile Optimal Yer Seçimi Analizi: İstanbul Örneği

Bahadır AKTUĞ, Gizem EREN, Hasan Can BEYHAN

Gaz ve Düşük Basınçlı Sementasyon Yapılmış Helisel Dişli Çarkların Yorulma Analizi

Aysel YAZICI, Serhan GENÇOĞLU

Perikardial Sıvıdan İzole Edilen Hücrelere Fibroblast Büyüme Faktörü (FGF-2) Etkisinin Analizi

Ayhan DÜZLER, Fatma LATİFOĞLU, Dilek SÖNMEZER, Güler TOPRAK

Eisenia hortensis Sölomositlerinde Bentazone ve Chloridazon Herbisitlerinin Genotoksisitesinin Değerlendirilmesi

Sevgi ULUKÜTÜK, İbrahim Hakkı CİĞERCİ

Üst Ekstremite Dış İskelet Robot İçin Giyilebilir Kablosuz MIMU Sensörler Vasıtası İle İnsan Robot Etkileşim Ağı Tasarımı

Oğuz YAKUT, Beyda TAŞAR, Sait MÜFTÜ, Şakir Furkan YÖNDEM, Hakan DURMUŞ

Skew Hurwitz Polinom Halkası Terslenebilir Olan Halkalar ve Genişlemeleri

Fatma KAYNARCA

Uçuş Aşamalarının Bölümlendirilmesi: Havacılık Verilerinde Gözetimsiz Öğrenme Uygulaması

Oğuz BEKTAŞ

Kale Havzasındaki (Denizli, GB-Türkiye) Kömür İçeren Mortuma Formasyonunun Mineralojik ve Jeokimyasal Özellikleri

Duygu ELÇİ, Tülay ALTAY

Yalıtık Sözcüklü bir Türkçe Konuşma Tanıma Sisteminin Yapay Veri Artırımı ile Tasarımı ve Gerçekleştirimi

Mustafa TÜRKER, Emre SÜMER, İbrahim Baran USLU, Hakan TORA