Eşit kanallı açısal presleme yönteminin incelenmesi ve 6063 alüminyum alaşımına uygulanması

Abstract

Aşırı Plastik Deformasyon (APD) işlemleri ultra ince taneler oluşturmak için metal kütlesine ultra büyüklükte bir plastik gerilmenin uygulandığı metal şekillendirme prosesidir. APD sürecinin temel amacı çevreye uyumlu, yüksek mukavemetli ve hafif parçalar üretmektir. Eşit Kanallı Açısal Presleme (EKAP) yöntemi düşük sıcaklıklarda mikron altı, ve nano boyutta tane yapısına sahip malzemelerin üretildiği Aşırı Plastik Deformasyon (APD) işlemi ile tane inceltme yöntemidir. EKAP yöntemi uygulanan malzemelerde üstün fiziksel ve mekanik özellikler elde edilmektedir. EKAP işlemi uygulanan malzemeler yüksek mukavemet, iyi süneklik ve düşük sıcaklıklarda süperplastik davranışı göstermektedir. İşlem sürecinde malzeme aynı şekle ve kesit boyutuna sahip iki kanaldan oluşan bir kalıpta preslenmektedir.EKAP işlemi kalıp açıları, presleme hızı, presleme sıcaklığı, işlem rotaları, geçiş sayısı, geri presleme ve preslenecek malzeme kesiti olmak üzere çeşitli işlem parametrelerini içermektedir.Bu çalışmada altı ana bölüm bulunmaktadır. Çalışmanın birinci bölümünde Aşırı plastik deformasyon ve Eşit Kanallı Açısal Presleme yöntemi hakkında genel bilgiler verilmiştir. İkinci bölümünde Aşırı Plastik Deformasyon işlemleri, üçüncü bölümünde Eşit Kanallı Açısal Presleme yöntemi ve işlem parametreleri, dördüncü bölümde Alternatif EKAP yöntemleri ve Paralel Kanallı EKAP yöntemi anlatılmıştır. Beşinci bölümde Alüminyum ve Alaşımları hakkında açıklamalar yapılmıştır. Altıncı bölümde EKAP deneyinin uygulanacağı malzeme, EKAP kalıbı, EKAP deneyi, presleme kuvveti, sertlik ölçümü, deney sonuçları ve öneriler konuları incelenmiştir.Deneysel bölümünde daha önce yapılan EKAP kalıplarından daha farklı özelliklere sahip yeni bir kalıp tasarımı kullanılmıştır. Kalıbının imalatı ve numunenin hazırlanması sırasında kullanılan malzemeler hakkında bilgiler verilmiştir. EKAP işlemi için tasarlanan kalıp 90° kanal açısına ve 0° dış kavis açısına sahip kanallardan oluşmaktadır. Uygulama işlemi sırasında rota A kullanılmıştır. İşlem kalıba ve numuneye herhangi bir sıcaklık uygulamadan 10 mm/dak pres zımbası ilerleme hızında gerçekleştirilmiştir. Yapılan bu yeni kalıpta 10 mm x 10 mm x 54 mm ölçülerindeki 6063 Alüminyum alaşımı malzemeye arka arkaya 2 presleme işlemi uygulamıştır. Numunenin ilk halinin, 1. presleme sonrası halinin ve 2. presleme sonrası halinin Brinell sertlik değerleri ölçülmüş ve değerlendirilmiştir. Ayrıca 1. presleme sırasında uygulanan kuvvet ile 2. presleme sırasında uygulanan kuvvet belirlenmiş ve karşılaştırılmıştır. Anahtar Kelimeler: EKAP, APD, Ultra ince tane, 6063 Alüminyum Alaşımı, Sertlik, Mekanik özellikler

Severe Plastic Deformation (SPD) processes are metal forming processes in which an ultra-large plastic strain is applied to metal mass to form ultra fine grains. The main aim of the APD process is to produce high strength and lightweight parts that are compatible with the environment. The Equal Channel Angular Pressing (ECAP) method is a method of grain refinement by the Severe Plastic Deformation (SPD) process in which materials with grain structure at submicron and nano size are produced at low temperatures. Superior physical and mechanical properties are obtained in ECAP applied materials. The materials subjected to ECAP treatment show high strength, good ductility and superplastic behavior at low temperatures. In the process, the material is pressed into a mold consisting of two channels having the same shape and cross-sectional dimension.ECAP process includes various process parameters such as die angles, pressing speed, pressing temperature, process roots, number of passes, back press and material to be pressed.There are 6 main sections in this study. In the first part of the work, general information about severe plastic deformation and equal channel angular pressing method is given. In the second part, severe plastic deformation processes, in the third part, equal channel angular pressing method and process parameters, in the fourth part, alternative ECAP methods and parallel channel ECAP method are explained. In the fifth chapter, explanations were made about Aluminum and Alloys. In the sixth part, the material to be applied to the ECAP test, ECAP mold, ECAP test, pressing force, hardness measurement, test results and suggestions were examined.In the experimental section, a new mold design with different properties than previous ECAP molds was used. Information has been given on the materials used during the preparation of the mold and the preparation of the sample. The mold designed for ECAP process consists of channels with 90° channel angle and 0° angle of curvature. Route A was used for during the application process. The process was carried out at a punching speed of 10 mm / min without applying any temperature to the mold and sample. In this new mold made, 6063 Aluminum alloy material measuring 10 mm x 10 mm x 54 mm applied 2 consecutive pressing processes. The Brinell hardness values of the first sample, the first post-press, and the second post-press were measured and evaluated. In addition, the force applied during 1st pressing and the force applied during 2nd pressing are determined and compared.Keywords: ECAP, SPD, ultra fine grain, 6063 aluminium alloy, hardness, mechanical features