Soğuk ve sıcak haddelemede akış fonksiyonları (dual stream functions) kullanarak teorik ve deneysel analizler

Abstract

ÖZET Doktora Tezi SOĞUK VE SICAK HADDELEMEDE AKIŞ FONKSİYONLARI (DUAL STREAM FUNCTIONS) KULLANARAK TEORİK VE DENEYSEL ANALİZLER Sinan SEZEK Atatürk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makina Mühendisliği AnaBilim Dalı Danışman : Prof.Dr.Bünyamin AKSAKAL Metallere şekil verme işlemleri ve analizleri analitik olduğu kadar nümerik metotlarla da yapılmaktadır. Analitik çözümler yaparak gerekli şekillendirme kuvvetinin ve son boyutlarının hesaplanması çok uzun zaman almakta, hatta bazen de kesin çözüm bulunamamaktadır. Ancak nümerik metotlarla oldukça yüksek hızda ve doğrulukta gerekli yük ve son boyut tahminleri yapmak mümkündür ve dolayısıyla zamandan, maliyetten ve işçilikten tasarruf sağlanarak ürün maliyeti düşürülebilir. Bu çalışmada; Minimum enerji harcayarak, hedeflenen şekil değişimini sağlama prensibinden hareketle, haddeleme işlemleri için seçilen AA5454 - O alüminyum alaşımı için öncelikle bu proses'deki sınır şartlarını sağlayan uygun hız alanları tespit edilmiştir. Daha sonra deformasyon oranına bağlı olarak hedeflenen boyutların, hangi minimum haddeleme kuvvetlerinde meydana geldiği ve işlem sırasındaki metal akışı, Akış Fonksiyonları (Dual Stream Functions) kullanılarak deformasyondan önce nümerik olarak analiz edilmiştir. Ayrıca AA5454 - O alaşımı farklı deformasyon oranlarında deneysel olarak soğuk ve sıcak haddelenerek teorik sonuçlarla karşılaştırılmış ve iyi bir uyum içinde olduğu görülmüştür. İşlem görmemiş ve soğuk/sıcak haddelemeyle deforme edilmiş AA5454 - O alaşımının mekanik özellikleri soğuk ve sıcak çekme deneyleri ve sertlik ölçümleri ile tespit edilmiş olup ayrıca SEM, X - Ray, Tane Boyutu ve Optik Mikroskop Analizleri yapılmıştır. Yapılan teorik ve deneysel analizler göstermiştir ki; Akış Fonksiyonları (Dual Stream Functions) kullanılarak herhangi bir metalik malzeme için gerekli optimum plastik şekillendirme (soğuk ve sıcak) yükü ve son boyutları tespit ve tahmin etmek mümkündür. Bu sonuçlar aynı zamanda söz konusu prosesi kullanan büyük çaplı kuruluşların seri imalat proses otomasyonunda kullanılabilecek ve işlenecek parça şekillendirmesi için önemli bir deformasyon geri besleme analizi niteliğini taşımaktadır. 2005, 160 sayfa Anahtar kelimeler : Plastik Deformasyon, Haddeleme, Akış Fonksiyonları, Otomasyon

ABSTRACT Ph.D.Thesis THEORETICAL AND EXPERIMENTAL ANALYSIS USING THE DUAL STREAM FUNCTIONS IN COLD AND HOT ROLLING PROCESSES Sinan SEZEK Atatürk University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Mechanical Engineering Supervisor : Prof.Dr.Bünyamin AKSAKAL The analysis of Metal forming processes are made by numerical methods as well as analytical methods. Calculation of required shaping load and final dimensions by analytical solutions take long times and even sometimes a definite solution cannot be found. However, by using numerical methods, it is possible to make quite rapid estimations with high accuracy and thereby saving considerable amount of time, cost, labour and therefore the cost of final product can be lowered. In this work; moving from the principle of minimum energy consumption in order to reach and provide the targeted shape changes, for the chosen material, AA 5454-0 alloy to be rolled, first the convenient velocity fields satisfying the relevant geometrical conditions have been determined. Then, according to the deformation rates, metal flow during the process and minimum required rolling forces for the targeted dimensions were analysed numerically by `Dual Stream Functions` before the actual processing. Furthermore AA5454-0 aluminium alloy has been cold and hot rolled experimentally for various deformation rates, and a good correlation between experiments and the theoretical results was obtained. The mechanical properties of undeformed and cold -hot rolled AA5454-0 alloy were detemined through tensile (cold and hot) and hardness tests coupling with SEM, X-Ray, particle size and optical microscopy analysis were also conducted. The conducted theoretical and experimental analysis showed that; it is possible to determine and estimate the reqired optimum plastic (cold and hot) forming load and final shape for any metalic materials by using the Dual Stream Functions. These results, at the same time, could be an important feedback analysis for metal flow and workpiece manipulation, and so can be used in metal rolling plants where having or aiming automation in large scale continuous manufacturing routes. 2005, 160 pages Keywords : Plastic Deformation, Rolling, Dual Stream Functions, Automation u