Otomobil süspansiyon helisel basma yaylarının bloklama operasyonunun sonlu elemanlar analizi

Abstract

Bu çalışmada, otomobil süspansiyon silindirik helisel yaylarının üretiminde yer alan bloklama operasyonunda yay boyunda oluşan plastik deformasyon miktarı oda sıcaklığında deneysel olarak incelenmiş ve sonlu elemanlar metodu ile karşılaştırılmıştır. Deneyde kullanılan 60SiCr7 yay çeliği malzemesine özdeş yaylar, aynı bloklama şartlarında 100°C ve 200°C'de bloklanmış, sıcaklık arttıkça yay malzemesinin elastisite ve akma gerilmesi azaldığından dolayı, blok boyundaki maksimum kuvvet değeri azalmış ve yayların plastik deformasyon miktarları artmıştır. Ayrıca, deney yayının ortalama sargı çapının ±20 mm ve sarım sayısının da ±0.25 değerlerinin kombinasyonları ile elde edilmiş 9 adet yayın CAD modeli oluşturulmuş, sonlu elemanlar modeli ile Ansys programında bloklama operasyonları analiz edilmiştir. Analiz sonucunda, sarım sayısı ve ortalama sargı çapı azaldıkça, blok boyundaki maksimum kuvvet değeri ve yay boyundaki plastik deformasyon miktarının arttığı hesaplanmıştır. Cevap yüzeyi metodu ile sarım sayısı ve ortalama sargı çapı parametreleri ile plastik deformasyon miktarı ve maksimum kuvvet değerlerini veren fonksiyonlar bulunmuştur.

In this study, amount of plastic deformation occurs in helical spring at blocking operation in automobile suspension cylindrical helical spring production is researched experimentally and finite element analysis in room temperature and results is compared. Identical springs have 60SiCr7 spring steel material structure used in the experiment are blocked in 100°C and 200°C temperatures at identical blocking conditions. Temperature increase, because of reduced spring material elasticity module and yield stress, reduced the maximum force occurring in spring and increased the amount of plastic deformation of the spring. Also, 9 springs CAD model are obtained by combining ±20 mm values of mean cooling diameter and ±0.25 values of number of coils of the experiment spring. These CAD models are analyzed by finite element method in Ansys program. As result of analysis number of coil and mean cooling diameter decrease, maximum force and amount of plastic deformation increase is calculated. Using response surface method with number of coils and mean cooling diameter parameter is found functions that are given maximum force and plastic deformation values.