22MnB5 çelik sacların elektrikli ısıtma ile sıcak şekillendirilmesinin deneysel analizleri
Experimental analysis of conductive heating technique on hot stamping of 22MnB5 steel sheets
Yazar: OĞUZHAN KURUMAHMUT
Danışman: DOÇ. DR. HAYDAR LİVATYALI
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme ve İmalat Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Çelik sac = Steel sheet

Özet:
Sıcak sac şekillendirme, özellikle ağırlığı düşük yüksek dayanımlı çelik parçaların üretilmesinde önemi gün geçtikçe artan bir yöntemdir. Yüksek dayanımlı çelik saclarda sıcak şekillendirme ve kalıp teması ile hızlı soğutma işlemi sonrasında elde edilen martensitik mikroyapı sonucundaki yüksek dayanım; yeterli şekillendirilebilirlik ve düşük geri yaylanma ile ince ve karmaşık parçaların iyi geometrik hassasiyette imalatı mümkün olmaktadır. Elektrikli ısıtma yönteminde, yüksek yoğunluktaki akım sac malzemeye birkaç saniye uygulanmakta ve böylece sacın sıcaklığı süratle artmaktadır. Isıtılmış levha soğuk kalıplar tarafından preslenmekte ve soğutulmakta ve işlem sonunda çok iyi mekanik özellikler göstermektedir.Bu yüksek lisans tezinde, alüminyum-silisyum kaplamalı 22MnB5 çelik sac levha üzerinde şekillendirilebilirlik özelliklerinin geliştirilebilmesi için elektrikli ısıtma yöntemi özel bir test düzeneği tasarlanıp kurularak uygulanmıştır. Bu yöntemle süratle ısıtılan levhalar üzerinde sıcak şekillendirme yönteminin uygulanması sonucunda ortaya çıkan mekanik özelliklerin ve şekillendirilebilirlik özelliklerinin belirlenmesi için preste sertleştirme, U kanal ve çift eksenli germe kalıpları tasarlanmıştır. Bu kalıplarla fırında ve elektrikli ısıtmanın ardından kalıp teması ile su verme, düzlem birim şekil değişimi şartlarında gererek bükme ve çift eksenli germe deneyleri yapılmıştır. Deneyler sonrası numuneler üzerinde mikroyapı ve mekanik özellikler incelenmiştir. Ayrıca, östenit sıcaklığının üstünden kalıp teması ile soğurkenki şekillendirilebilirlik sınırları elde edilmiştir.Sıcak şekillendirme, başlangıçta ferrit-perlit mikroyapısına sahip 22MnB5 sacı süneklik ve darbe dayanımındaki düşüşe karşılık gerek sertlik gerekse dayanımdaki güçlü artışla tama yakın martensit veya martensit-beynit karma yapıya dönüştürmektedir. İşlem sırasında malzemenin şekillendirilebilirliği önemli ölçüde artarken, geri esneme yok denecek kadar düşük olmaktadır. Çok süratli bir ısınma gerçekleşmesine rağmen elektrikli ısıtma ile geleneksel fırında ısıtma arasında belirgin bir fark ortaya çıkmamıştır.

Abstract:
Hot stamping is a relatively new process that is becoming increasingly popular, especially in the manufacturing of lightweight and high strength steel parts. Along with the final martensitic microstructure, the reduced springback and the adequate formability during the process, thinner and more complex sheet metal parts can be produced with high strength and high geometrical accuracy. In the conductive heating method, high intensity current is applied to the blank for a few seconds and thus rapidly increases the temperature. This hot blank is simultaneously stamped and quenched by cold tools and eventually the stamped part displays superior mechanical properties.In this master?s thesis, conductive heating method is developed to improve formability of aluminum-silicium coated 22MnB5 steel sheet by designing and building an experimental set-up. Experimental press hardening, biaxial tension and plane strain draw bending dies were designed and manufactured. Die quenching, plain strain draw bending and biaxial tension experiments were conducted on blanks heated using the traditional furnace and conductive systems. After the experiments, microstructural and mechanical characterizations of the processed specimens were performed. In addition, formability limits were obtained at above the austenitization temperature.Results showed that hot stamping process transformed the ferritic-pearlitic microstructure in the as-received state into martensite or martensite-bainite after press hardening and caused substantial increase in the strength in expense of ductility and impact strength. The material formability increased considerably with almost eliminated springback. The difference of results between the heating methods is also insignificant.