Farklı bilyalı dövme işlemlerinin AA 7075 alüminyum alaşımının özellikleri üzerine etkisi
The effect of different shot peening processes on the properties of AA 7075 aluminum alloy
Yazar: RUKİYE BETÜL DİNÇ
Danışman: PROF. DR. REMZİ VAROL
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Alüminyum alaşımları = Aluminum alloys ; Bilyalı dövme = Shot peening ; Eğriler = Curves ; Yorulma = Fatigue

Özet:
Günümüz endüstrisinde, alüminyum alaşımları, metal malzeme olarak kullanılan çelik alaşımlarından sonra ikinci sıradadır. Alüminyum alaşımlarının sektördeki popülaritesi, alüminyum alaşımlarının önemini göstermektedir. Alüminyum alaşımının esnekliği, iyi ısıl ve elektriksel iletkenliği, kolay işlenmesi ve kolay şekillendirilmesi, alüminyum alaşımını makine mühendisliğinin birçok alanında vazgeçilmez kılmaktadır. Alüminyum ve alüminyum alaşımlarının en iyi kısmı alüminyum malzemesini çok yönlü ve ekonomik olması açısından önemli metalik malzeme türlerinden biri haline getirir. Günümüzde kullanım sırasına göre alüminyum alaşımları metal grupları olarak kullanılan çeliklerden sonraki sırada yer alıyor. Alüminyum ve alüminyum alaşımları diğer demir esaslı malzemelere göre karşılaştırıldığında bazı üstün değerlere sahiptir. Bu özellikler hafiflik, korozyona dayanıklılık, yüksek iletkenlik, kaliteli görünüş ve işlenebilirlik kolaylığı açısından demir esaslı malzemelere göre endüstride daha çok tercih edilme ve kullanım alanına sahiptir. Alüminyum malzemesini yoğunluğu 2,7 g/cm3 olup demir malzemesinin yoğunluğunun üçte biri kadardır. Alüminyum alaşımları yüksek mukavemet ve hafifliğe sahip olduğundan dolayı havacılık ve otomotiv sektöründe önemli bir yer tutar.
Bu tez çalışmasında AA7075 alüminyum alaşımınından üretilmiş dikdörtgen levha şeklindeki numunelerin farklı parametrelerde uygulanan bilyalı dövme işleminin malzemeler üzerindeki yorulma davranışları belirlenmeye çalışılmıştır. Bilyalı dövme işlemi önemli bir mekanik yüzey işlemidir. Bu önemli mekanik yüzey işleminin deneylerde kullanılan malzemenin yorulma davranışını incelemek amacıyla farklı bilyalı dövme işlem parametreleri ve farklı bilya çaplarına sahip işlem parametreleri uygulanmıştır.  Numunelere uygulanan bilyalı dövme işlemi basınçlı hava yardımıyla bilya püskürtme yapan makine kullanılmıştır. Bilyalı dövme de bilya çapı olarak S110 ve S170 seçilmiştir. Numunelerin her iki yüzeyine de bilyalı dövme işlemi yapılmış ve %100 doyurma oranı uygulanmıştır. Yapılan yorulma deneylerinde bilyalı dövme şiddetinin malzemenin yorulma dayanımına etkisini belirlemek maksadıyla S110 bilya çapı ile dövülmüş 12-14A, 18-20A ve 22-24A dövme şiddetleri ve S170 bilya çapı ile dövülmüş 12-14A, 18-20A ve 22-24A dövme şiddetleri uygulanmıştır. Bu amaçla 25*160*4 mm boyutlarında hazırlanan numuneler farklı parametrelerde bilyalı dövme işlemi uygulanmış daha sonra düzlemsel eğilmeli yorulma cihazından deneylere tabii tutulmuşlardır. Yorulma deneyine tabii tutulan numunelerin yorulma dayanımını inceleyebilmek için S-N eğrileri çizilmiş ve en iyi değer saptanmıştır. Numunelerin yorulma deneyinden sonra kırılma şeklini ve içyapılarını incelemek için SEM analizi ile incelemeler yapılmıştır. Çalışma sonucundan bilya boyutunun fazla olması AA7075 alaşımlarının yorulma dayanımını düşürdüğü gözlemlenmiştir. Ayrıca dövme şiddetinin fazla olması da yorulma dayanımını olumsuz yönde etkilemiştir. Çalışma sonucunda en iyi elde edilen yorulma dayanımı S110 bilya boyutlu dövme işlemine tabii tutulmuş ve 12-14A dövme şiddeti ile dövülen numunelerin en iyi yorulma dayanımının verildiği gözlemlenmiştir.

Abstract:
In today's industry, aluminum alloys are second only to steel alloys used as metal materials. The popularity of aluminum alloys in the industry shows the importance of aluminum alloys. The flexibility, good thermal and electrical conductivity, easy processing and easy shaping of aluminum alloy make it indispensable in many fields of mechanical engineering. The best part of aluminum and aluminum alloys makes aluminum one of the important types of metallic materials as it is versatile and economical. Today, according to the order of use, aluminum alloys are in the second place after the steels used as metal groups. Aluminum and aluminum alloys have some superior values when compared to other ferrous materials. These features make it more preferred and used in the industry compared to iron-based materials in terms of lightness, corrosion resistance, high conductivity, quality appearance and ease of workability. The density of aluminum material is 2.7 g/cm3, which is one third of the density of iron material. Aluminum alloys have an important place in the aviation and automotive industry due to their high strength and lightness.
In this thesis, it is aimed to determine the fatigue behavior of rectangular sheet-shaped specimens made of AA7075 aluminum alloy by shot peening at different parameters. Shot peening is an important mechanical surface treatment. In order to examine the fatigue behavior of the material used in the experiments of this important mechanical surface treatment, different shot peening process parameters and process parameters with different ball diameters were applied. Shot peening process applied to the samples was used with the help of compressed air and a machine that sprayed balls. S110 and S170 are chosen as the ball diameter in shot peening. Shot peening was applied to both surfaces of the samples and 100% saturation rate was applied. In the fatigue tests, in order to determine the effect of shot peening intensity on the fatigue strength of the material, 12-14A, 18-20A and 22-24A forged intensities with S110 ball diameter and 12-14A, 18-20A and 22-24A forged intensities forged with S170 ball diameter were applied. For this purpose, the specimens prepared with dimensions of 25*160*4 mm were subjected to ball forging process at different parameters and then subjected to experiments in the plane bending fatigue device. In order to examine the fatigue strength of the specimens subjected to fatigue test, S-N curves were drawn and the best value was determined. After the fatigue test, SEM analysis was performed to examine the fracture shape and internal structure of the specimens. From the results of the study, it was observed that the excessive ball size decreased the fatigue strength of AA7075 alloys. In addition, high forging intensity also negatively affected the fatigue strength. As a result of the study, the best fatigue strength was obtained by forging with S110 ball size and it was observed that the specimens forged with 12-14A forging intensity gave the best fatigue strength.