Katmanlı saclardan derin çekilerek parça üretimi ve şekil alma kabiliyetinin araştırılması
Tez Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Ondokuz Mayıs Üniversitesi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Makine Mühendisliği (Dr), Türkiye
Tez Danışmanı: Kemal Yıldızlı
Tezin Onay Tarihi: 2021
Desteklendiği Program: Diğer
Özet:
Ara yüzeyleri yapıştırma, kaynak, haddeleme gibi yöntemler ile birleştirilerek iki farklı metal sacdan üretilmiş, birlikte yük taşıyan, şekil alabilen bileşik saclar çift katmanlı (bimetalik) sac olarak isimlendirilir. Bu tür katmanlı saclar, hafif ve dayanıklı olmaları sebebiyle son yıllarda otomotiv endüstrisinde taban, tavan ve kaput sacı olarak kullanılmaktadır. Bu sacların şekil alma kabiliyetlerinin otomotiv endüstrisi için düşük olması, kaynak edilememesi, şekillendirme sırasında veya sonrasında katmanlar arası ayrılmaların oluşması katmanlı sacların yaygınlaşması için aşılması gereken başlıca sorunlardır. Bu doktora tezinde, çelik (Çe) ve alüminyum (Al) saclar, poliüretan esaslı bir yapıştırıcı kullanılarak birleştirilmiştir. Çift katmanlı saca ve onu oluşturan tek saclara çekme testi yapılarak mekanik özellikleri belirlenmiştir. Düzlem dışı gerdirme testleri ile saclara ait şekillendirme sınır diyagramları (ŞSD) elde edilmiştir. Ayrıca tek ve çift katmanlı saclar derin çekilerek limit çekme oranları (LÇO) hesaplanmış ve tek saclarınki ile karşılaştırılmıştır. Derin çekilen çift katmanlı parçalardan kesilen numunelere sertlik ölçümü yapılarak bölgesel olarak pekleşme durumları belirlenmiştir. Derin çekme işlemi, sonlu elemanlar metodu ile ABAQUS programında modellenerek deneysel sonuçlar ile karşılaştırılmıştır. Çalışma sonucunda, çift katmanlı sacların mekanik dayanımları, onu oluşturan iki metal sacın mekanik dayanımlarının arasında çıkmıştır. Kompozit malzemeler için kullanılan karışım kuralı ile çift katmanlı sacların mekanik özellikleri yaklaşık %3'lük bir hata payı ile hesaplanmıştır. Çift katmanlı sacın soyulma direnci 10 N/mm, kayma dayanımı ise yaklaşık 3.1 MPa olarak belirlenmiştir. Çift katmanlı sacların ŞSD'leri dış katmandaki sacın ŞSD'sine yakın çıktığı belirlenmiştir. Düzlem şekil değiştirme halinde, Çe sacın limit şekil değiştirme miktarı 0.310 iken, Al sacın 0.210 saptanmıştır. Çift katmanlı Al/Çe sac için (Al sac zımba ile temas halinde) 0.295, Çe/Al dizilimi için 0.267 bulunmuştur. Diğer taraftan çift katmanlı saclar derin çekilerek LÇO'ları belirlenmiş ve işlem pencereleri oluşturulmuştur. Çift katmanlı sacların LÇO'larının iç katmandaki sacın LÇO'suna yakın olduğu belirlenmiştir. Buna göre Çe sac için maksimum LÇO 2.14 iken, Al sac için bu değer 2.27 olarak belirlenmiştir. Çift katmanlı sacda ise Al/Çe dizilimde 2.25 iken, Çe/Al diziliminde 2.16 olarak saptanmıştır. ABAQUS ile çift katmanlı saclar 4 farklı çift katman tasarımı ile modellenerek gerçeğe en yakın sonucu veren çift katman modeli %8'lik bir hata payı ile belirlenmiştir. Çift katmanlı sacların maksimum 90 kN baskı plakası kuvveti altında, 1.9 LÇO ile hasar oluşmadan derin çekildiği tespit edilmiştir. Tek sacların hadde yönüne göre 0°-0° veya 0°-90° şeklinde dizilmesi ile oluşturulan Al/Çe çift katmanlı saclarda kulak yüksekliklerinde azalma görülmüştür.