Soğuk haddelemede pürüzlülük transferini etkileyen haddeleme parametrelerinin ve malzeme özelliklerinin deneysel olarak incelenmesi
Experimental investigation of rolling parameters and material properties affecting roughness transfer in cold rolling
Yazar: BİLAL ÇOLAK
Danışman: DOÇ. DR. NACİ KURGAN
Karabük Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Yassı mamul yüzeylerinin gerek şekillendirme ve gerekse boyama kalitesi açısından belirli bir ölçüde pürüzlülüğe sahip olması gerekmektedir. Bu yüzey pürüzlülüğü malzemeye çoğu zaman pürüzlendirilmiş merdaneler ile verilmektedir ki bu işleme temper haddeleme denmektedir. Temper haddelemede merdane pürüzlülüğü malzemeye, haddeleme parametrelerine bağlı olarak değişen oranlarda sirayet etmektedir. Bu çalışmada, pürüzlülük transferini etkileyen haddeleme parametreleri ve malzeme özellikleri incelenmiştir. Pürüzlülük transferinin nasıl değiştiğinin görülebilmesi için haddeleme kuvvetini ölçen bir yük ölçer teçhiz edilen, farklı hız ve farklı ezme oranlarında haddeleme yapılabilen iki merdaneli bir hadde düzeneği kullanılmıştır. Test numuneleri farklı kalınlıkta ve parlak ERD6112 ve ERD7114 kalite malzemeden dilinerek hazırlanmıştır. Haddeleme düzeneğinde pürüzlendirilen numunelerin yüzey pürüzlülükleri ölçülerek ortalama değerleri bulunmuş, standart sapmaları hesaplanmış ve üç boyutlu alan tarama görüntüleri incelenmiştir. Elde edilen veriler, haddeleme parametreleri, pürüzlülük transferi, standart sapma ve malzeme özellikleri açısından ele alınmıştır.

Bu çalışmada haddeleme kuvvetini artıran her parametrenin pürüzlülük transferini artırdığı sonucuna ulaşılmıştır. Yüksek ezme oranlarında, pürüzlülüğü yüksek merdane kullanılması durumunda, ince ve dayanımı yüksek malzemelerle yapılan kuru haddeleme testlerinde haddeleme kuvvetinin daha yüksek olduğu ve dolayısıyla pürüzlülük transferinin daha fazla gerçekleştiği görülmüştür. 

Haddeleme kuvvetini değiştiren bir diğer parametrenin hız olduğu görülmüştür. Hızın transfer üzerine etkisi ERD6112 kalite malzeme kullanımında artırıcı yönde; ERD7114 kalite malzemede ise azaltıcı yönde olmuştur. Yağlı yapılan testlerde pürüzlülük sirayetinde azalma gözlenmekle birlikte, malzeme cinsinden ve işlem hızından bağımsız olarak, malzeme yüzeyinde daha homojen pürüzlülük dağılımı elde edilmiştir. Ayrıca yüksek ezme oranlarında standart sapmanın yükseldiği görülmüştür. Bu yükselmenin, pürüzlülüğü yüksek merdanelerde daha belirgin olduğu saptanmıştır.

Abstract:
The surface of sheet metals should have a certain level of roughness in terms of forming and dyeing quality. Surface roughness is mainly introduced to the material by rolling with rough rolls, which is called temper rolling. The roughness of a roll is transferred to the material, depending on the rolling parameters. In this study, rolling parameters and material properties affecting roughness transfer were investigated. A 2-high rolling setup equipped with a load-cell measuring the rolling force, which can roll at different speeds and reduction ratios, was used to observe the change in the amount of roughness transfer. Surface roughness values of specimens which roughened by the rolling setup were measured, their average and standard deviation values were calculated, and 3-d field scanning images were investigated. The results obtained were evaluated in terms of rolling parameters, roughness transfer, standard deviation and material properties.

In this study: it was concluded that each parameter that increased the rolling force also increased the roughness transfer. It was seen that rolling force, and thus roughness transfer, was higher in the tests conducted at high reduction ratios with thinner and high strength materials and rougher rolls. 

Another factor that increases the rolling load is speed. The speed effect on the roughness transfer is positive in the use of ERD6112 grade material. Whereas the effect on the transfer is negative in the use of ERD7114 grade material. Lubricated roughening tests indicated that the introduction of roughness on material surface decreased due to lubrication. Moreover, a more homogeneous roughness distribution was obtained in lubricated rolling compared to dry rolling regardless of material grade and speed. It was observed that the roughness at big amount of reduction ratios was obtained within a wider range. This growth is more evident in the use of very rough rolls.