Dubleks paslanmaz çelik sacların derin çekme ve hidroşekillendirme kabiliyetlerinin araştırılması

Abstract

Bazı yassı metal mamüllerin mikroyapısında taneler gibi, fazlarda plastik deformasyon doğrultusunda yönlenebilir. Haddeleme, germe ve derin çekme işlemleri, saclarda aşırı mikroyapısal yönlenim, mekanik ve kristalografik anizotropi meydana getirerek, sacın şekil alma kabiliyetini etkileyebilir. 0.5 mm ve daha ince sacların kalınlığı, yönlenmiş tane veya fazların boyutlarına daha yakın olduğu için, sacın mukavemeti ve şekil alma kabiliyetinde daha etkin olabilir. Dubleks paslanmaz çelik ince sacların üretim metalürjisi ve termomekanik nedenler ile yönlenmiş ferrit ve ostenitten ibaret çift (dual) fazlı mikroyapısı, bu tez çalışması için iyi bir örnek olmuştur. Bu tezde, aynı incelikte (0.5 mm) dubleks (EN 1.4462) paslanmaz çelik düz ve yarı küresel desenli sac numunelerin şekil alma kabiliyetleri, Erichsen derin çekme deneyi ve Bulge deneyi yapılarak karşılaştırılmıştır. Yarı küresel desenler sac üzerine, desen çapı 3, 6 ve 9 mm olacak şekilde özel olarak işlenmiş kalıplarda hidrolik pres ile basılmıştır. Derin çekme kuvveti artışına bağlı olarak, farklı ebatlardaki sac numunelerin deformasyon derinlikleri, saclar yırtılıncaya kadar ölçülmüş, şekillendirme sınır diyagramları ve gerilme-şekil değiştirme grafikleri çizilmiştir. Ayrıca derin çekilen saclar ve yırtılıncaya kadar şekil almaları, ABAQUS programında modellenmiştir. Sonuç olarak, derin çekilen dubleks paslanmaz çelik düz sacların şekil alma kabiliyetleri, desen çapı 9 mm olan desenli sac ile yaklaşık aynı, desen çapı 3 ve 6 mm olan desenli saclara göre % 70 daha yüksek bulunmuştur. Gerçekte, sac mikroyapısındaki fazlar, sanal sac modellere yansıtılamadığından, analizde efektif bir sürtünme katsayısı tanımlanarak, yapılan Erichsen ve Bulge deneylerinde reel olarak gözlenen kuvvet-derin çekme derinliği ilişkisine ulaşılmıştır.

In some examples of rolled-sheet metals phases could be oriented to the direction of plastic deformation just like micro-scale grains. Rolling, stretching, bending and deep drawing of sheet metals yield to crystallographic texture and mechanic anisotropy. Especially, formability and strength of thin sheet metals could be more affected from the anisotropy as the thickness of sheet approaches the dimensions of the micro-scale grain and phases. Based on metallurgy and thermo-mechanical processes, duplex stainless steel thin sheets are fully consisted of the oriented dual phases, columnar austenite and ferrite lying to the rolling direction. For these reasons, this type of sheet metal is a good example for the deep drawing and simulation. In this thesis, Erichsen and Bulge tests were done to compare the formability of flat and textured duplex stainless steel sheets (EN 1.4462). Punch forces and deformation depths were measured simultaneously during the deep-drawing of the sheet metals until failure appears on the sheet surfaces. Forming limit diagrams were plotted with experimental data of deep-drawn sheets. In addition, sheets were deep-drawn in a computer aided engineering program, ABAQUS. Experimental and numerical results also indicated that the formability of the flat sheet was better than that of the textured sheet. To reach a reliable relation between punch forces and the deformation depths as-observed at the experimental Erichsen and Bulge tests, the deep-drawing simulation should be implemented along with the definition of an effective coefficient of friction, if dual phase features will be ignored for prompt analysis.