Şekil hafızalı alaşım ile çok amaçlı aktüatör tasarımı ve uygulaması

Abstract

ŞEKİL HAFIZALI ALAŞIM İLE ÇOK AMAÇLI AKTÜATÖR TASARIMI VE UYGULAMASI Bu çalışmada Şekil Hafızalı Metal (SMA) malzemenin süperelastik mekanik özelliklerinden yararlanarak çok amaçlı aktuatör tasarımı yapılmıştır, geliştirilmiştir ve sonuçları incelenmiştir. Elektrik akımıyla tahrik edilebilen motorsuz aktüatorler özellikle ağırlık ve hacim problemi olan yerlerde başarıyla kullanılabilmektedir. Bu bağlamda SMA malzeme esaslı aktuatörlere önemli bir örnek olacak deney düzeneği hazırlanmıştır ve farklı akım değerlerinde SMA yayın uzama miktarı, hız ve hız değişimi gibi mekanik davranış verileri sunulmuştur. Deney düzeneği, SMA yayın kuvvet üzerindeki hız değişim verilerini karşılaştıracak nitelikte bir mekanizma ve SMA yayın deplasman, hız, zaman etkilerinin ölçülebileceği bir silindir mekanizması olmak üzere iki modülden oluşmaktadır. Mekanizmaların çalışma hızları Şekil Hafızalı Metal’ e uygulanan akıma göre değişiklik göstermektedir. Deney düzeneği ile Şekil Hafızalı Metalden yapılmış yayların çeşitli akımlarda gösterdikleri davranış değişimleri, tasarlanan her iki mekanizma ile araştırılmıştır. Malzemenin ısınma ve soğuma işlemleri esnasında süperelastik özelliklerinden doğan deplasman, hız, süre, kuvvet vb. gibi fiziksel etkileri ölçülmüştür ve bu etkiler arasında meydana gelen değişimler incelenmiştir. Malzemenin aktif çalışma aralığı tespit edilerek, aktif çalışma aralığı dışında elde edilen hareketten verim elde edilemeyeceği görülmüştür. Elde edilen veriler SMA malzemenin kullanım alanını belirlemekte önem teşkil etmektedir. Düzenekte kullanılan yayların mekaniksel hesaplamaları yapılmıştır. Yağılan hesaplamalar neticesinde yayların mekaniksel özellikleri tanımlanmıştır. Yay tasarımını etkileyecek veriler belirlenmiştir ve bu verilerin etkileri incelenmiştir. Yay tasarımı için gerekli bir yöntem belirlenmiştir.

UNIVERSAL ACTUATOR DESIGN AND IMPLEMENTATION USING SHAPE MEMORY ALLOY In this study, universal actuator design has been investigated, benefit from the Shape Memory Alloy (SMA) advantage of superelastic mechanical properties. Non-motorized actuators can be driven by an electric current can be used successfully, especially in places where are the weight and volume problems. In this regard, a testing arrangement design which is based on Shape Memory Alloy (SMA) and it is driven by an electric current. Testing arrangement is important to define of the Shape Memory Alloy’s mechanical treatment and also to ensure the applicability of the actuator in the industrial field. This testing arrangement availing superelastic material properties of a spring made of shape memory alloy (SMA). Obtain appropriate material characteristics for Nickel Titanium based alloy (NiTiNol) is very important at determination of application areas and performing simulations with analytical and numerical models. With testing arrangement evaluated, in cycle of SMA’s deformation and returned initial shape, these materials gain displacement, velocity values. The springs which are used in testing arrangement has been defined mechanical properties by mechanical calculating, in this way performed some experiments to measure SMA coils effects and engineering calculation for design SMA coil.