Akademik Veri Yönetim Sistemi
Türköz M.(Yürütücü), Livatyalı H., Dilmeç M., Kotan H., Halkacı H. S.
TÜBİTAK Projesi, 2020 - 2023
Sac metaller mukavemet/ağırlık
oranının önem taşıdığı otomotiv ve havacılık vb. endüstrilerde yaygın
kullanılmaktadır. Bu sektörlerde parça ağırlıklarının azaltılması amacıyla hafif
alaşımlar tercih edilmektedir. Ancak alüminyum, magnezyum ve titanyum gibi
hafif alaşımların oda sıcaklığındaki sınırlı şekillendirilebilirlikleri
yenilikçi imalat yöntemleri üzerine araştırma yapmayı gerektirmektedir. Bu
yöntemlerden biri metallerin sıvı basıncı etkisiyle şekillendirildiği
hidro-şekillendirmedir (HŞ). Klasik yöntemlere göre pek çok avantaja sahip olan
HŞ yöntemi düşük maliyet ve yüksek ürün kalitesi sağlamaktadır. Başarılı
şekillendirme için, proses parametrelerinin iyileştirilmesi ve yeni HŞ yöntemlerinin
geliştirilmesi yönünde çalışmalar yapılmaktadır. Proje ekibinin önceki
çalışmalarında erkek kalıpla sac HŞ, ılık HŞ gibi proseslerde
şekillendirilebilirlik iyileştirilmiştir. Ancak bu proseslerin uygulanması
zahmetli, maliyetli ve proses parametrelerinin optimum tasarımı oldukça zordur.
Ayrıca oda sıcaklığında sınırlı şekillendirilebilirliğe sahip titanyum alaşımı
gibi malzemelerin şekillendirmesinde ılık HŞ bir alternatif olsa da, yüksek
maliyeti ve uygulama zorluklarından dolayı tercih edilmemektedir.
Bu projede
oda sıcaklığında şekillendirilebilirliğin iyileştirilmesi için dişi kalıpla sac
HŞ prosesinde basıncın sürekli olarak artırılması yerine, salınımlı (sinüzoidal) olarak uygulanması amaçlanmaktadır.
Literatürde basıncın belirli bir genlik ve frekansa sahip olacak şekilde
sinüzoidal bir eğri olarak uygulanmasıyla şekillendirilebilirliğin
iyileştirilebildiği sınırlı sayıda
çalışmada ortaya konulmuştur. Ancak bu çalışmaların
tamamı, parça şekli ve proses bakımından sac HŞ yönteminden tamamen farklı olan tüp hidroşekillendirme (THŞ) ile
ilgilidir. Sac HŞ yönteminde sıvı basıncının salınımlı olarak uygulandığı
herhangi bir çalışmaya rastlanmamıştır.
Literatürde şekillendirilebilirliği iyileştirici mekanizmalar araştırılırken
çekme testlerinden faydalanılmış ve kesintili uygulanan çekme testlerinden elde
edilen gerilme-birim şekil değişimi eğrilerinde sünekliğin arttığı
gözlenmiştir. Bunun nedeni, çekme gerilmesindeki düşüşlerin içyapı içerisindeki
dislokasyonları daha kararlı alt sınırlar şeklinde yeniden düzene sokması
sonucu ortaya çıkan gerilme gevşemesiyle
açıklanmıştır. Bu projede de uygulanacak düşük frekanslı salınımla, gerilme
gevşemesine benzer tarzda, şekillendirilebilirlikte iyileştirici bir etkinin
elde edileceği düşünülmektedir.
Bu projede, salınımlı sac HŞ prosesinde sıvı
basıncının genlik ve frekansı ile başlangıç basıncı parametrelerinin ürüne olan
etkisi araştırılarak en uygun değerleri belirlenecektir. Böylece basıncın salınımlı uygulanmasının
şekillendirilebilirliğe ve parça kalitesine etkisi araştırılacaktır. Malzeme
olarak oda sıcaklığında sınırlı şekillendirilebilirliğe sahip ve havacılık
sanayiinde yaygın olarak kullanılan Ti‑6Al‑4V alaşımı seçilmiştir. THŞ’de bile incelenmeyen şekillendirilebilirlikteki
artışın mikroyapısal nedenleri, bu proje kapsamında salınımlı sac HŞ
prosesi için araştırılacak ve farklı
başlangıç mikroyapılarının optimum salınım parametrelerine etkisi ortaya
konulacaktır. Proje
aşamaları şöyle özetlenebilir:
1-Malzemenin mekanik özelliklerinin deneysel analizi
2-SEA ile salınımlı sac HŞ prosesinin tasarımı
3-Şekillendirme sınır analizi
4-Deneysel doğrulama
Proje, Malzeme, Makine ve Mekatronik Mühendisliği
alanlarını kapsayan disiplinler arası bir çalışmadır. Salınımlı sac HŞ
prosesinin tasarımı, deney düzeneklerinin kurulması, optimum salınım
parametrelerinin araştırılması, sonlu elemanlar modellemesinin ve benzetimlerinin
yapılması makine; mikroyapıların incelenmesi ve şekillendirilebilirlikle
ilişkilendirilmesi malzeme; deney cihazının otomasyonu ve programlanması da
mekatronik mühendisliğiyle ilgilidir.
Salınımlı sac HŞ prosesinin, özellikle
havacılık, savunma ve otomotiv sanayinde Ti-6Al-4V gibi sınırlı
şekillendirilebilirliğe sahip malzemelerin şekillendirilmesinde tercih edilen
bir yöntem olma potansiyeli bulunmaktadır. Bu yöntemin uygulanacağı preslerin
yerli üretimiyle ülke ekonomisine katkı sağlaması beklenmektedir.