Bitirme Tezi · Analitik + Sayısal + Deneysel İnceleme

Sıkı Geçme Bağlantılarında
Isıtma Yönteminin
Sökme Kuvvetine Etkisi

Lamé denklemleri, deneysel sökme testleri ve ANSYS tabanlı doğrulama ile geliştirilen interaktif mühendislik analiz platformu. SAE 4140 mil · SAE 8620 dişli.

Hesaplayıcıyı Aç Deney Sonuçlarını İncele
LaméTribolojiİndüksiyon Fırın IsıtmaANSYSDeneysel Doğrulama SAE 4140SAE 8620
R=36mm r≈16mm
~123–133
p (MPa)
3.2–5.6
Deney (ton)
48–52
δ (µm)
2.4–2.7
Teorik (ton)
SCROLL
02 — Araştırma Özeti

Tez Problemi ve Bulgular

Sıkı geçme bağlantılarında sökme kuvveti yalnızca geometri ve sıkılığa değil; ısıtma yöntemine ve yüzey tribolojik davranışına da bağlıdır.

⚠
Problem
Isıtma Neden Önemli?
Fırında ısıtma oksit tabakası oluşturarak yüzeyi bozabilir ve sürtünme katsayısını artırabilir. Bu durum sökme kuvvetinin teorik değerden sapmasına yol açar.
∑
Yaklaşım
Üç Yöntemli Doğrulama
Lamé denklemleri ile temas basıncı hesaplanır. ANSYS Workbench ile 3B doğrulama yapılır. Hidrolik pres deneyleriyle sonuçlar karşılaştırılır.
✓
Kritik Bulgu
Sıkılık Tek Belirleyici Değil
En yüksek sıkılığa (52.3 µm) sahip N3, indüksiyonla ısıtıldığı için en düşük sökme kuvvetini (3.2 ton) vermiştir. Isıtma yöntemi belirleyicidir.
5.6 Maks. Deney Kuvveti
ton (N2 · Fırın)
3.2 Min. Deney Kuvveti
ton (N3 · İndüksiyon)
2.17× Maks. Deney/Teori
N2 fırın sapmasi
1.21× Min. Deney/Teori
N3 indüksiyon yaklaşım
03 — İnteraktif Modül

Lamé Denklemleri ile Sıkı Geçme Hesaplayıcı

Giriş değerlerini değiştirdikçe tüm sonuçlar gerçek zamanlı hesaplanır. Numune seçerek gerçek deney verilerini yükleyin.

Giriş Parametreleri● Gerçek zamanlı
A. Geometri
ds Şaft dış çapımm
dh Göbek iç çapımm
Dh Göbek dış çapımm
L Temas uzunluğumm
B. Malzeme
Es Şaft (SAE 4140)MPa
Eh Göbek (SAE 8620)MPa
νs Şaft Poisson—
νh Göbek Poisson—
σy,s Şaft akmaMPa
σy,h Göbek akmaMPa
C. Triboloji
μ Sürtünme katsayısı—
D. Deneysel
Fdeney Ölçülen kuvvetkN
Isıtma Yöntemi
⚠
Sökme / Çakma Kuvveti
31.381
kN  ·  3.200 ton
✓ Hesaplandı
Temas Basıncı p
133.3
MPa
Sıkılık δ
0.0523
mm (52.3 µm)
Temas çapı df
32.045
mm
Temas Alanı A
1611
mm²
Göbek Emniyet K.
3.01
nh
✓ Güvenli
Mil Emniyet K.
7.76
ns
✓ Güvenli
Von Mises — Göbek
275.8
MPa
Von Mises — Mil
133.3
MPa
Teğetsel σθ
199.2
MPa (çekme)
Hata Oranı
0.0
% Teorik vs Deney
Ters μ
0.1200
Deneysel
δmax · Kullanım
0.2166
mm · 22.3%
δ = ds − dh
Ch = (R²+r²)/(R²−r²) + νh
Cs = 1 − νs
p = δ / [df·(Ch/Eh+Cs/Es)]
A = π·df·L
F = μ·p·A
σθ = k·p  |  k=(R²+r²)/(R²−r²)
σvm = √(σr²+σθ²−σr·σθ)
03B — Geometri Referansları

Teknik Resimler ve Geometri Referansları

Lamé hesaplayıcısında kullanılan mil, dişli ve geçme bölgesi geometrisini doğrulayan teknik çizim referansları.

Teknik Resim

Helis Dişli Teknik Resmi

Sıkı geçme bağlantısında göbek/dişli geometrisinin teknik referansı.

SAE 4140

Mil Teknik Resmi

SAE 4140 mil geometrisine ait teknik çizim referansı.

Çap Detayı

Mil Çap Detayı

Geçme sıkılığı hesabında kullanılan çap bölgesine ait detay görünüm.

04 — Deneysel Karşılaştırma

Gerçek Numune Karşılaştırması

3 numunenin tam ölçüm verileri, Lamé analitik sonuçları ve deneysel sökme kuvvetlerinin karşılaştırması.

⚡
Kritik Mühendislik Bulgusu
En Yüksek Sıkılık → En Düşük Kuvvet
Numune 3, en yüksek geçme sıkılığına (δ = 52.3 µm) sahip olmasına rağmen indüksiyonla ısıtıldığı için en düşük sökme kuvvetini (3.2 ton) vermiştir. Fırın numuneleri ise daha düşük sıkılıklarda çok daha yüksek kuvvetler (5.0–5.6 ton) göstermiştir. Bu bulgu, sökme kuvvetinin yalnızca sıkılığa değil, ısıtma yönteminin tribolojik etkisine de bağlı olduğunu kanıtlamaktadır.
Numune Hazırlığı

Numuneler

Deney öncesi hazırlanan mil-dişli numuneleri.

N1 · 48.3 µm · Fırın · 5.0 ton N2 · 51.2 µm · Fırın · 5.6 ton N3 · 52.3 µm · İndüksiyon · 3.2 ton
Sıkı Geçme Montajı

Montajlı Numuneler

Sıkı geçme yöntemiyle birleştirilmiş deney numuneleri.

Kritik sonuç: N3 en yüksek sıkılıkta en düşük sökme kuvvetini verdi.
Numune 1 Maksimum Pres Okuma 🔥 Fırın
5.0
ton maks.
Numune 01
Fırın Isıtma — 200°C · 30 dk
Sıkılık δ
48.3
µm
Temas Uzunluğu
16.009
mm
Teorik Kuvvet
2.44
ton
Deney Kuvveti
5.0
ton
Deney / Teori oranı2.05×
Ters hesaplanan μ0.246
Fırın ısıtması oksit tabakası oluşturarak sürtünmeyi ~2× artırmıştır.
Numune 2 Maksimum Pres Okuma 🔥 Fırın
5.6
ton maks.
Numune 02
Fırın Isıtma — 200°C · 30 dk
Sıkılık δ
51.2
µm
Temas Uzunluğu
15.984
mm
Teorik Kuvvet
2.59
ton
Deney Kuvveti
5.6
ton
Deney / Teori oranı2.17×
Ters hesaplanan μ0.260
En yüksek sökme kuvveti — yüzey bozunumu ve pürüzlülük artışı belirgin.
Numune 3 Maksimum Pres Okuma ⚡ İndüksiyon
3.2
ton maks.
Numune 03 — ★ Referans
İndüksiyon Isıtma
Sıkılık δ ★ En yüksek
52.3
µm
Temas Uzunluğu
16.004
mm
Teorik Kuvvet
2.65
ton
Deney ★ En düşük
3.2
ton
Deney / Teori oranı1.21×
Ters hesaplanan μ0.145
En yüksek sıkılık ama en düşük kuvvet → İndüksiyonun tribolojik avantajı.
Parametre🔥 Numune 1🔥 Numune 2⚡ Numune 3
Mil çapı ds32.0703 mm32.0706 mm32.0716 mm
Göbek iç çapı dh32.0220 mm32.0194 mm32.0193 mm
Geçme sıkılığı δ48.3 µm51.2 µm52.3 µm ★ En yüksek
Temas uzunluğu L16.009 mm15.984 mm16.004 mm
Lamé temas basıncı p~123.1 MPa~130.5 MPa~133.3 MPa
Teorik kuvvet (μ=0.12)2.44 ton2.59 ton2.65 ton
Deneysel sökme kuvveti5.0 ton5.6 ton3.2 ton ★ En düşük
Deney / Teori oranı2.05×2.17×1.21×
Ters hesaplanan μ0.2460.2600.145
Isıtma yöntemiFırın 200°C / 30 dkFırın 200°C / 30 dkİndüksiyon
05 — Analitik Yöntem

Lamé vs Basit Hesap Yöntemi

Geometri faktörünü ihmal eden basit formül temas basıncını %60 aşırı tahmin eder; gerilme ve emniyet analizi yapmaz.

Basit / Eski Excel Yöntemi
p = E·δ/d  |  μ = k·Ra/H
Geometri faktörüYOK ✗
Temas basıncı formülüp = E·δ/d (aşırı yüksek)
Sürtünme katsayısı μ0.000064 (anlamsız)
Gerilme analiziYok ✗
Emniyet katsayısıYok ✗
Lamé · Kalın Cidarlı Silindir
Booker & Truman (2011) · Gerçek geometri
Geometri faktörüCh=1.794, Cs=0.70 ✓
Temas basıncı~123–133 MPa (fiziksel) ✓
Sürtünme katsayısı μ0.120 (Booker 2011) ✓
Gerilme analiziσr, σθ, σvm ✓
Emniyet katsayısınh≈3, ns≈8 ✓
ParametreBasit YöntemLamé YöntemiFarkNot
Sürtünme katsayısı μ0.0000640.120×1875Basit formül fiziksel değil
Temas basıncı p (MPa)308.74123.88−59.9%Geometri faktörü eksik
Sökme kuvveti F (kN)~32.023.96−25.1%İki hata kısmen dengelendi
Von Mises σvm—~270 MPa—Emniyet doğrulaması
Emniyet katsayısı nh—~3.0–3.1—Min ≥1.5 → Geçti ✓
06 — Triboloji

Isıtma Yöntemi Tribolojik Davranışı Değiştirir

Gerçek deney koşulları: N1 ve N2 fırında 200°C'de 30 dakika ısıtılmıştır. N3 indüksiyonla ısıtılmıştır.

Numune 1 & 2 — Isıtma Yöntemi
Elektrikli Fırın
200°C · 30 dk
Uzun SüreOksit Tabakası Ra Artışıμ ≈ 0.25–0.26
  • Numune 1: δ=48.3µm → 5.0 ton (teorik 2.44 ton)
  • Numune 2: δ=51.2µm → 5.6 ton (teorik 2.59 ton)
  • Oksit tabakası yüzey pürüzlülüğünü artırdı
  • Sürtünme katsayısı ≈ 2× teorik değer
  • Sökme kuvveti teorik değerin 2.05–2.17× üstünde
Temas
Numune 3 — Isıtma Yöntemi
İndüksiyon Isıtma
Lokal & Hızlı
Kısa SüreTemiz Yüzey μ ≈ 0.145Teorik ≈ Deney
  • Numune 3: δ=52.3µm → 3.2 ton (teorik 2.65 ton)
  • En yüksek sıkılık — ama en düşük kuvvet
  • Minimal oksit, temiz temas yüzeyi
  • Sürtünme katsayısı teorik değere yakın
  • Deney/Teori oranı sadece 1.21×
07 — Deneysel Doğrulama

Hidrolik Pres ile Sökme Testleri

TEMA marka 400 ton kapasiteli hidrolik pres · Fırın numuneleri 200°C'de 30 dk ısıtıldı · İndüksiyon numunesi lokal ısıtıldı.

Deneysel Düzenek ve Ölçüm Altyapısı
Hidrolik Pres

Deney Cihazı

Sökme kuvveti deneylerinin gerçekleştirildiği hidrolik pres düzeneği.

Ölçüm Referansı

Hidrolik Pres Pistonu

Piston çapı 70 mm olup deney sonuçları ton cinsinden maksimum gösterge değeri olarak okunmuştur.

Pres göstergesi ve deney düzeneği üzerinden maksimum sökme kuvveti ton cinsinden takip edilmiştir.
Teknik Bağlam / Gerçek Uygulama Alanı
Endüstriyel Bağlam

Balanser Sistemi / Parçanın Kullanım Yeri

Bu görsel, sıkı geçme bağlantısı incelenen mil ve dişli bileşenlerinin ait olduğu balansör/aktarma organı sistemini göstermektedir. Görsel, deney düzeneğini değil, parçaların endüstriyel kullanım bağlamını açıklamak amacıyla eklenmiştir.

Numune 1 Deney Videosu
Video dosyası bulunamadı veya tarayıcı tarafından yüklenemedi.
Numune 01
Numune 1 Deney Videosu
🔥 Fırın Isıtma
Deney Kuvveti
5.0
ton
Teorik Kuvvet
2.44
ton
Deney / Teori
2.05×
oran
Ters μ
0.246
deneysel
IsıtmaFırın, 200°C, 30 dk
Sıkılık δ48.3 µm
Gözlemler
  • Temas yüzeyinde oksit tabakası gözlemlendi
  • Yüzey pürüzlülüğünde artış tespit edildi
  • Ters μ ≈ 0.246 (teorik 0.12'nin ~2×'i)
"48.3 µm sıkılığa rağmen deneysel kuvvet teorik değerin 2.05× üzerindedir; fırınla ısıtma sonrası sürtünme artışına işaret eder."
Numune 2 Deney Videosu
Video dosyası bulunamadı veya tarayıcı tarafından yüklenemedi.
Numune 02
Numune 2 Deney Videosu
🔥 Fırın Isıtma
Deney Kuvveti
5.6
ton
Teorik Kuvvet
2.59
ton
Deney / Teori
2.17×
oran
Ters μ
0.260
deneysel
IsıtmaFırın, 200°C, 30 dk
Sıkılık δ51.2 µm
Gözlemler
  • Yüzey bozunumu ve renk değişimi gözlemlendi
  • En yüksek sökme kuvveti — 3 numune içinde
  • Ters μ ≈ 0.260 (teorik 0.12'nin ~2.2×'i)
"51.2 µm sıkılık ve 5.6 ton deney sonucu, fırın numuneleri içinde en belirgin sürtünme artışını göstermektedir."
Numune 3 Deney Videosu
Video dosyası bulunamadı veya tarayıcı tarafından yüklenemedi.
Numune 03 — ★ Referans
Numune 3 Deney Videosu
⚡ İndüksiyon
Deney Kuvveti
3.2
ton
Teorik Kuvvet
2.65
ton
Deney / Teori
1.21×
oran
Ters μ
0.145
deneysel
Isıtmaİndüksiyon
Sıkılık δ52.3 µm
Gözlemler
  • Yüzey temiz kaldı, oksit görülmedi
  • En yüksek sıkılık → en düşük kuvvet paradoksu
  • Ters μ ≈ 0.145 (teorik 0.12'ye yakın)
"52.3 µm ile en yüksek sıkılığa sahip olmasına rağmen 3.2 ton ile en düşük kuvveti vermiştir — indüksiyonun tribolojik avantajı."
08 — ANSYS Modeli

ANSYS Workbench Model Görselleştirmesi

Statik yapısal model, sürtünmeli temas tanımı ve interference geçme kurulumunu gösteren ANSYS video çıktısı.

ANSYS Model Videosu
Statik Yapısal Analiz Sürtünmeli Temas Modeli Interference Fit / Sıkı Geçme
Video dosyası bulunamadı veya tarayıcı tarafından yüklenemedi.
Model Bilgisi
Analiz türüStatik Yapısal
Temas türüFrictional Contact
GeçmeInterference
Şaft malzemeSAE 4140
Göbek malzemeSAE 8620
09 — Veri Merkezi

Veri Kaynakları ve Hesap Dökümanları

🎓
Bitirme Tezi / PDF
Sıkı Geçme Göbek-Mil Bağlantılarında Isıtma Yöntemlerinin Sökme Kuvvetine Etkisi
Çalışmanın tam bitirme tezi PDF dosyası.
Görüntüleİndir
📊
Excel / PDF
Çakma ve Sökme Kuvveti
Deneysel ölçümler, pres değerleri, hesaplanan kuvvetler.
Görüntüleİndir
∑
Analitik Hesap / PDF
Lamé Denklemleri Hesabı
Temas basıncı, gerilme analizi, emniyet katsayıları.
Görüntüleİndir
🌡
Referans Döküman
Isıtma Bilgi Notu
Isıtma yöntemleri literatür özeti. Not: Endüstriyel operasyon planı — bu deney setinin birebir koşulu değildir.
Görüntüleİndir
📈
Sonuç Analizi / PDF
Sonuç Karşılaştırma
Analitik, sayısal ve deneysel sonuçların kapsamlı karşılaştırması.
Görüntüleİndir
⚖
Karşılaştırma / HTML
Yöntem Karşılaştırma Aracı
Lamé vs basit yöntem interaktif karşılaştırması.
Açİndir
🎥
Video
ANSYS Analiz Videosu
3B statik yapısal analiz ve sıkı geçme temas modeli video çıktısı.
Oynatİndir
10 — Karşılaştırmalı Analiz

Analitik, Sayısal ve Deneysel Sonuçlar

Gerçek deney verileri ve Lamé analitik hesaplarının grafik karşılaştırması.

Geçme Sıkılığı Karşılaştırması
N1 / N2 / N3 — µm
N3 en yüksek sıkılığa (52.3 µm) sahip olmasına rağmen en düşük sökme kuvvetini vermiştir.
Teorik vs Deneysel Kuvvet
ton cinsinden
Fırın numunelerinde deney değerleri teorikten belirgin şekilde yüksek. N3'te ise yakın.
Ters Hesaplanan Sürtünme Katsayısı
μ — Deneysel veriden
N1 ve N2'deki μ artışı fırın ısıtmasının tribolojik etkisini gösteriyor. N3 teorik değere yakın.
Deney / Teori Oranı
Referans: 1.0 (teorikle tam uyum)
N1: 2.05× · N2: 2.17× · N3: 1.21× — İndüksiyon teorik hesaba çok daha yakın.
11 — Sonuç ve Değerlendirme

Genel Değerlendirme

"Sökme kuvveti yalnızca geçme sıkılığı ve temas basıncıyla açıklanamaz; ısıtma yöntemi, yüzey durumu ve etkin sürtünme davranışı sonuç üzerinde belirleyici rol oynar."
6.1
Analitik Yöntem Sonuçları
Göbek-mil geometrisi cidar etkisi içerdiği için ince cidarlı yaklaşım yerine Lamé kalın cidarlı silindir teorisi esas alınmıştır. Üç numunede hesaplanan temas basınçları yaklaşık 123.9-134.1 MPa aralığındadır ve sıkılık arttıkça temas basıncının artması beklenen eğilimle uyumludur. Hesaplanan gerilmeler, kullanılan malzeme ve geometri kabulleri içinde statik yükleme altında elastik sınırlar içinde değerlendirilebilir.
6.2
Teorik Kuvvetler Deneysel Sonuçlarla Farklılaştı
μ = 0.120 kabulüyle teorik sökme kuvvetleri Numune 1, Numune 2 ve Numune 3 için yaklaşık 2.44 ton, 2.59 ton ve 2.64 ton bulunmuştur. Bu değerler fırında ısıtılan numunelerde deneysel yüklerin altında kalırken, indüksiyonla ısıtılan numunede deneysel sonuca daha yakın çıkmıştır.
6.3
Temel Deneysel Bulgu: En Yüksek Sıkılık En Düşük Kuvveti Verdi
Numune 3, δ = 52.3 µm ile en yüksek sıkılığa sahip olmasına rağmen indüksiyonla ısıtma sonrasında 3.2 ton maksimum sökme yükü vermiştir. Fırında ısıtılan Numune 1 ve Numune 2'de ise sırasıyla 5.0 ton ve 5.6 ton değerleri okunmuştur. Bu sonuç, sökme kuvvetinin yalnızca sıkılıkla açıklanamayacağını göstermektedir.
6.4
Etkin Sürtünme Davranışı Isıtma Yöntemine Bağlı Değişti
Deneysel yükler ve analitik temas basıncı üzerinden ters hesaplanan yaklaşık etkin sürtünme katsayıları fırın numunelerinde μters = 0.246-0.260, indüksiyon numunesinde ise μters = 0.145 olarak bulunmuştur. Bu değerler doğrudan tribolojik ölçüm değildir; incelenen numuneler ve deney koşulları için yaklaşık mühendislik değerlendirmesidir.
6.5
Yüzey Gözlemleri Farkı Açıklamaya Yardımcı Oldu
Fırında ısıtılan numunelerde deney sonrası renk değişimi ve oksitlenme belirtileri gözlenmiştir. Bu durumun temas yüzeyindeki etkin sürtünmeyi artırarak sökme yükünü yükseltmiş olabileceği değerlendirilmiştir. İndüksiyon numunesinde daha sınırlı renk değişimi görülmesi, kısa süreli ve bölgesel ısıtmanın yüzeyi daha az etkilediğini düşündürmektedir.
6.6
ANSYS Modeli Destekleyici Görselleştirme Olarak Ele Alındı
ANSYS Workbench modeli deneysel kuvvetleri doğrudan doğrulayan sayısal sonuç kaynağı olarak değil, sıkı geçme bağlantısının temas ve deformasyon davranışını görselleştiren destekleyici modelleme çalışması olarak değerlendirilmiştir. Ana nicel değerlendirme Lamé analitik hesapları ve hidrolik pres deneyleri üzerinden yapılmıştır.
6.7
Mühendislik Önerileri
Bileşenin yeniden kullanılabilirliği önemliyse indüksiyonla ısıtma, daha düşük sökme yükü potansiyeli nedeniyle değerlendirilmelidir. Lamé hesabı temas basıncı, gerilme ve teorik kuvvet için yararlı bir temel sağlar; ancak fırın gibi yüzey durumunu değiştirebilecek koşullarda sabit sürtünme katsayısı kabulü deneysel verilerle birlikte yorumlanmalıdır. Emniyet sonuçları yalnızca bu geometri, sıkılık aralığı ve malzeme kabulleri için geçerlidir.
12 — Doğrulama Üçgeni

Analitik + Modelleme + Deneysel

Analitik hesap, destekleyici ANSYS modeli ve hidrolik pres deneyleri birlikte yorumlanmıştır.

∑
Analitik
Lamé Denklemleri
Temas basıncı, gerilme analizi ve emniyet katsayıları Lamé yaklaşımıyla hesaplandı.
→
⬡
Modelleme
ANSYS Workbench
Sıkı geçme bağlantısının temas ve deformasyon davranışı destekleyici model olarak görselleştirildi.
→
🔬
Deneysel
Hidrolik Pres Testi
İndüksiyon numunesinde teorik değere yakın sonuç. Fırın numuneleri tribolojik etkiyi ortaya koydu.
Sıkı Geçme Göbek–Mil Bağlantılarında Isıtma Yöntemlerinin Sökme Kuvvetine Etkisinin Analitik, Sayısal ve Deneysel Olarak İncelenmesi
SAE 4140 Mil · SAE 8620 Göbek · Lamé Denklemleri · ANSYS Workbench · Hidrolik Pres
Bitirme Tezi · 2025–2026
Bitirme Tezini İndir Hesaplayıcıyı Aç Numune Karşılaştırmasına Git