Haddeleme prosesinde malzeme karakteristiğindeki değişimlerin incelenmesi ve modellenmesi

Abstract

Bu çalışma ile soğuk haddeleme prosesinde haddeleme doğrultusuna bağlı olarak değişenmekanik özellikler konusuna bir açıklama getirilmeye çalışılmıştır. Uzun yıllar soğukhaddeleme işlemi tek doğrultuda yapılarak elde edilen levhaların kullanımı esnasında belirlibölgelerde bir takım problemlerle karşılaşılmıştır. Tek yönde yapılan soğuk haddeden çıkanalüminyum levhalar sıvama usulü ile yapılan imalatlarda kalıbın kenar bölgelerinde yırtılarakimalatı olumsuz yönde etkilemektedir. Olayı mikro yapıda inceleyecek olursak tek yönedoğru haddelenmiş levhada malzeme taneleri bir yönelim gösterdiği ve bu sebepten haddeyönüne malzeme mukavemeti artarken hadde yönüne dik doğrultuda azalmasıbeklenmektedir. Bu anizotropik yapı aynı miktar gerilmeye maruz kalan levhalarda farklıtepkiler oluşturmaktadır. Daha açıklayıcı bir tabir ile heterojen mukavemet özelliğimalzemeyi yük karşısında heterojen bir cevap vermeye itmiştir. Bu durumda levhanınişlenmesi esnasında bir yöne yüksek mukavemet denk düşerken diğer yöne düşük mukavemetisabet eder.Esas olarak bu tez çalışması deneysel ve modelleme olmak üzere 2 bölümden oluşmaktadır.Deneysel bölümde, tek yönlü ve çift yönlü olarak haddelenmiş alüminyum levhaların tekeksenli çekme gerilemesi etkisi altında davranışı incelenmiştir. Bu kapsamda haddelenmişlevhadan, hadde yönünde (0°), hadde yönüne dik (90°) ve hadde yönü ile 45°'lik açı yapacakşekilde numuneler elde edilerek çekme deneyleri yapılmıştır. İki farklı yöntem ile elde edilenhaddelenmiş levhaların yapısının anizotropik olup olmadığı araştırılmıştır.Tezin ikinci bölümünde bu deneysel sonuçlar kullanılarak çekme deneyi sonlu elemanlaryönteminde simüle edilmiştir. Bu sayede sadece elastik bölgedeki davranış değil aynızamanda plastik bölge de ki davranış da simüle edilmiştir.Tez bu bağlamda 7 temel bölümden oluşmuştur.İlk bölümde haddeleme konusu ele alındı. Haddelemenin tanımı ve çeşitleri ve usullerikonusunda genel bir bilgilendirme ile bu imalat yöntemi tanıtıldı.Diğer bölümde gerilme ve gerinim konusuna kısaca değinildi, yapılan tanımlamalarla birtakım hatırlatmalarda bulunuldu.Sonraki bölümde konuyla ilgili yapılmış diğer çalışmalar anlatıldı.Dördüncü bölümde ise çekme deneyi açıklandı.Beşinci bölümde söz konusu deneysel çalışmalar yapılacak, çıkan sonuçlar hakkında bilgilerverildi. Ayrıca bu bölümde ilgili mühendisliki grafikler çizilip sonuçlar irdelendi.Altıncı bölümde ise yapılan deneye ait modelleme çalışmaları ve sistemin sonlu elemanlaranalizi ile çözümü bilgisayar ortamında yapılarak uygunlukları araştırılmıştır. Abaqus analizprogramında deney elastik ve plastik olarak simüle edilerek ve model tanımı yapılarakdeneysel gerçek eğrisi çizildi.Sonuç kısmında ise yapılan işlemler özetlenip, çıkan sonuçlar irdelendi.Anahtar kelimeler; Soğuk haddeleme, anizotropi, çekme testi, gerilme, gerinim, sonluelemanlar analizi.

In this study, it is aimed to investigate the changes in mechanical behaviours with rollingdirection in cold-rolling process. For years, sheets rolled in a single direction released someproblems during manufacturing process. Al-sheets rolled in a single direction exhibitedcracking at the edges during cold forming. On macroscopic scale, sheets rolled in a singledirection represents grains oriented in a certain direction. Therefore, it is expected thatmaterial strength will increase in the rolling direction and decrease in the transverse direction.Sheets deformed in same manner reveals different responses due to this anisotropic structureof the materials.This study mainly consists of two parts: Experimental and Modelling.In the experimental part, the behaviour of the single and cross-rolled Al-sheets subjected touniaxial tensile stress is investigated. Tensile specimens were cut from rolling direction (0 ? ),transverse direction (90 ? ) and at 45 ? angle to the rolling direction. The anisotropy of thesheets rolled with two different process is investigated.In the second part, the tensile test is simulated with FEM by using the experimental resultsand therefore behaviour of the material in the plastic region is also obtained.In this context, thesis is composed of seven basic parts:In the first part, a general information about the description, types and methods of rollingprocess is given.Next, stress and strain subject is mentioned briefly.In the following part, related studies are represented.In the fourth part, the tensile experiment is explained. Experimental studies and the results aregiven in the next section. Plotted engineering graphs are also given.In sixth part, the topic will be taken up in terms off FEM, and test sample was simulated in aFE program called ABAQUS.At result, all the operations are briefed and results are explicated.Key words: cold rolling, anisotropy, tensile test, Stress, Strain, FEM