Krom Kaplama Yapılmış Poliamid Malzemelerin Sıcaklık Yükü Altındaki Gerilme Dağılımlarının Sonlu Elemanlar Yöntemiyle İncelenmesi

Bu çalışmada plastik malzemeler üzerine yapılan metalik kaplamalar incelenmiştir. Metalik kaplamalarda katman kalınlığıyla ilişkili olarak termal yük altında termal genleşme sebebiyle oluşan gerilme dağılımları araştırılmıştır. Çalışmada silindir çubuk, kiriş ve açma kolu isimli modeller oluşturulmuştur. Oluşturulan modeller, ana malzeme poliamid olacak şekilde üzerine sırasıyla bakır, nikel ve kromdan oluşan katmanlar ilave edilerek elde edilmiştir. Poliamid ana malzeme katı elamanlarla modellenirken, kaplamalar için kabuk elemanlar kullanılmıştır. Her bir katmanın alt yüzeyle teması, ideal yapışık olarak varsayılmıştır. Modeller SolidWorks yazılımı ile oluşturulup, termal yükün uygulandığı analizler, ANSYS Workbench yazılımı ile yapılmıştır. Modellerde her bir katmanın (bakır, nikel ve krom) farklı kalınlık varyasyonları için farklı geometri ve analizler oluşturulup katman kalınlıklarındaki değişimin katmanlar üzerindeki gerilmelere olan etkisi incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar kullanılarak, sıcaklığın değişimine bağlı Von Mises gerilme grafikleri her bir model için verilmiştir. Sonuç olarak katman kalınlığına bağlı değişen gerilme dağılımında etkisi en büyük olan katman her bir model için belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre; kaplama kalınlığı arttıkça genel olarak gerilmelerin düştüğü, ancak geometride köşe veya eğri şeklinde şekiller varsa, gerilme yığılmalarının bu bölgelerde daha fazla olduğu gözlenmiştir.  

This study investigates metallic coatings applied to plastic materials. Stress distributions caused by thermal expansion under thermal load in relation to layer thickness in metallic coatings were investigated. Cylinder bar, beam, and opening arm models were created. These models were obtained by adding layers of copper, nickel, and chromium to the base material, which is polyamide. While the polyamide base material was modeled with solid elements, shell elements were used for the coatings. The contact of each layer with the substrate was assumed to be ideally bonded. The models were created using SolidWorks software, and the analyses with applied thermal load were performed using ANSYS Workbench software. Different geometries and analyses were created for different thickness variations of each layer (copper, nickel, and chromium) in the models, and the effect of changes in layer thickness on the stresses on the layers was investigated. Using the obtained results, Von Mises stress graphs as a function of temperature change were given for each model. As a result, the layer with the greatest effect on the stress distribution that varies depending on the layer thickness was determined for each model. According to the obtained results, it was observed that stresses generally decrease as the coating thickness increases, but if there are corner or curved shapes in the geometry, stress concentrations are greater in these regions.