3 boyutlu yazıcı ile üretilen helisel dişli çarkların aşınma dayanımlarının deneysel incelenmesi

Abstract

Silindirik helisel dişli çarkların imalatında, kullanılacağı mekanizmadaki görevi, ileteceği yük, ileteceği çevrim oranı, imal edileceği malzeme ve yöntem önem arz etmektedir. Bu gibi unsurlar planlanırken dişli mukavim olmalı, ideal imal tekniği ile üretilmeli ve ucuza mal edilmelidir. Bunun içinde gerekli mühendislik hesaplamalarının ve analizlerinin çok iyi yapılması gerekmektedir. Günümüzde ideal dişli imalatları talaşlı imalat veya önceden modeli yapılan kalıba baskı veya döküm yöntemi ile yapılmaktadır. Son zamanlarda birçok komplike makine parçasında olduğu gibi dişli çark imalatları da 3 boyutlu yazıcılarda yapılmaya başlanmıştır. Bu tez çalışmasında dişliler kullanım alanlarına ve diş formlarına göre gruplandırmış, dişli çark çeşitleri, dişli çarkların imalat yöntemleri, dişlilerde oluşabilecek hasar türleri, helisel dişli çark mekanizmalarına etki eden kuvvetler anlatılmış, dişli çark boyutlandırma hesaplamaları yapıldıktan sonra dişli modellemesi tamamlanmıştır. Sonraki aşamalarda ise ana imalat yöntemi olan 3 boyutlu yazıcılar, bu yazıcılarda kullanılan malzemeler hakkında bilgiler verilmiş, sonra bu yazıcılarla üretilen helisel dişli çarkların aşınma dayanımları deneysel olarak incelenmiştir. Bu çalışmada yapılan aşınma deneyleri için bir adet masa üstü güç aktarım deney cihazı imal edilmiştir. İmal edilen deney cihazında helisel dişli çarklar ile farklı yük ve devirlerde aşınma deneyleri yapılmıştır. Her deney kademesinde dişli çarkların aşınma miktarları ve aşınma derinlikleri belirlenmiştir. Aşınma miktarı ölçümleri için 10-4 g hassasiyetinde hassas terazi, aşınma derinlikleri ölçümlerinde ise yüzey pürüzlülüğü ölçüm cihazı kullanılmıştır. Elde edilen verilere göre üç boyutlu yazıcı ile üretilen dişli çarkların uygun çalışma koşulları belirlenmiştir. Değişik yükler ve devirler altında birbiriyle çalıştırılan dişli çiftlerinde oluşan aşınmalar çizelgeler ve grafikler halinde verilmiştir. Analizler neticesinde elde edilen grafik ve çizelgeler incelenerek deformasyonlar incelenmiş, en uygun parametreler belirlenerek üç boyutlu yazıcı ile daha hızlı ve daha hassas helisel dişli çarkların yapılması amaçlanmıştır.

The task in the mechanism, the load applied, the reduction rate, material and method of production is important in the cylindrical helical gear wheel manufacturing process. During the process of manufacturing planning, special attention must be paid to durability and cost effectiveness which requires extensive engineering calculations and intensive analysis. Nowadays, the most common way to manufacture gears are to use either micro machining and precast molding or swaging. However as in many complicated machine parts, gear wheels are also produced by means of 3D printers. In this thesis, the gears are grouped according to their usage areas and tooth forms, the types of gear wheels, the methods of manufacturing, the types of damage that may occur in the gears, the tooth forces in the helical gear mechanism are studied and the gear modeling has been completed after the gear dimensions are calculated. In the following stages; our main production method, mainly 3D printers, materials used in these printers, the wear resistance of helical gear wheels produced with these printers are examined experimentally. In this study, a table-top power transmission test device has been manufactured for wear tests. Wear tests were carried out with helical gear wheels at different loads and cycles. The wear amounts and wear depths of the gear wheels are determined after each trial. For the amount of wear, a precise weighing machine with a precision of 10-4 g is used balance is used and surface roughness measurement device is used to assess the abrasion. According to the data obtained, the appropriate working conditions of the gear wheels produced by the three-dimensional printer were determined. The abrasions formed in the gear pairs operated under different loads and cycles are given in tables and graphs. Deformations were analyzed by using the graphs and tables obtained as a result and the most appropriate parameters were determined to produce the more precise helical gear wheels faster with three-dimensional printers.