Alüminyum sürekli döküm yöntemi ile üretilmiş 5052-5182 alüminyum alaşımlarının şekillendirilebilirlik kabiliyetlerinin belirlenmesi
Determination of formability behaviours of 5052 and 5182 aluminium allaoys producet by continuous casting method
Yazar: GÖKHAN ALPER
Danışman: PROF. DR. SABRİ KYALI
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2003
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Yassı metal alüminyum endüstrisinde kullanılan en önemli yarı mamul ürünlerinden bir tanesi olup yassı metal sac şekillendirme teknolojisi de bu sayede büyük önem kazanmıştır. Alüminyum sürekli döküm yöntemiyle yassı levhalar daha düşük kalınlıklarda üretilmekte, bu sayede maliyette ve zamandan tasarruf elde edilmektedir. Hunter Twin Roll Caster (TRC), su soğutmalı merdaneler arasına döküm yapmak suretiyle dökme demirdışı levha üretmektedir. Bu teknoloji Fata-Hunter ve diğer firmalar tarafından sürekli geliştirilmektedir. Twin-roll casting teknolojisi direkt olarak eriyik metalden 2-10 mm arasındaki kalınlıklarda yassı alüminyum üretilmesine olanak sağlar. İkiz merdane döküm makinaları genellikle 5 mm kalınlığında levha üretirler ve kullanılan döküm alaşımları dar bir katılaşma aralığına sahiptir. Özellikle alaşım, döküm kalınlığı ve hız, tip mesafesi gibi dökme levha kalitesi üzerinde etkilidir. Çalışmada alüminyum sürekli döküm yöntemiyle, 5 mm civarında dökülerek 1 mm kalınlığa endüstriyel ortamda soğuk haddelenerek tavlanan yüksek magnezyumlu 5052 - 5182 alaşımlarının şekillendirilebilirlik özellikleri incelenmiştir. Her iki alaşımında döküm kalınlıklarında homojen tav öncesi ve sonrası mikroyapılarını tespit edebilmek için döküm yönünde numuneler hazırlanmıştır. Uygulanan proses sonrası 0, 45, 90 ° açılı çekme numuneleri hazırlanarak oç, aa, % e, n, r, AR ve R değerleri bulunmuştur. Erichsen test düzeneği yardımıyla derin çekilebilirliğin bir ölçüsü olan Erichsen değerleri tespit edilmiştir. Kırılma yüzeyler incelemeleri için çekme sonrası kopan numunelerin kırılma yüzeyleri SEM' de, inklüzyon analizleri ise EDS analizleri ile gözlemlenmiştir.Yapılan deneysel çalışmalar sonucunda; 5182 (%4,4 Mg) alaşımı, 5052 (%2,6 Mg) alaşımına göre daha yüksek mukavemet, Erichsen, R ve n değerleri göstermiştir. Düzlemsel anizotropi özelliklerine göre, 5182 alaşımlı malzemenin 45° yönlerinde kulaklanma göstereceği, 5052 alaşımının ise neredeyse hiç kulaklarıma davranışı göstermeyeceği tespit edilmiştir. Süneklik açısından bakıldığında, iki alaşım arasında çok büyük bir fark tespit edilememiştir. Döküm mikroyapıları incelendiğinde; her iki yapıda da merkez hattı segregasyonuna rastlanmıştır. Homojen tavlanan numunelerin kesit yüzeylerinde, dış yüzeylerde ince tane yapısı, iç bölgelere doğru daha kaba tane yapısına rastlanmıştır. Her iki alaşımında döküm tane yapıları hemen hemen aynıdır. Yapılan çekme deneylerinde her iki alaşımda da plastik deformasyon sırasında dinamik deformasyon yaşlanması görülmüştür. Bu olay, Portevin-LeChatelier etkisi olarak bilinen, çökelti atomlarıyla dislokasyonların etkileşiminden kaynaklanmaktadır. Hidrolik şişirme ve çentik çekme testleri ile oluşturulan Şekillendirme Sınır Diyagramlarında, 5182 alaşımlı malzemenin şekillendirme sınır çizgisinin 5052 alaşımlı malzemenin şekillendirme sınır çizgisinden daha yukarıda olduğu tespit edilmiştir. Her iki alaşımın çekme numuneleri kırılma yüzeyleri incelendiğinde, sünek kırılmanın bir göstergesi olan oyuklu kırılma yüzeylerine rastlanmıştır. 5182 alaşımına yapılan çizgisel elementel analizde Al-Fe-Mg-Si inklüzyonlarına rastlanmıştır. Sonuç olarak; Twin-roll casting metoduyla üretilen 5182 alüminyum alaşımının 5052 alaşımına göre daha iyi şekillenebilirlik özelliklerine sahip olduğu tespit edilmiştir.

Abstract:
Sheet metal is one of the most important semi-finished products used in aluminum industry and sheet metal forming technology is therefore in important engineering discipline. By using strip casting method, aluminum sheets can be produced thicker, less time and cost. Non-ferrous sheet metal can be casted between two water-cooled roll system which name is Hunter Twin Roll Caster (TRC). Fata-Hunter and the other companies improve its capabilities from day by day.Twin roll casting can be used to produce aluminum sheet from 2 to 10 mm in thickness. Twin-roll casters generally limited to aluminum sheet about 5 mm thickness and the casting alloys with narrow solidification ranges. Sheet metal quality can be affected by alloy composition, casting thickness, speed and tip distance. In this study, two different types of 5xxx quality aluminum alloys (5052-5182) were produced by twin roll casting method in the thickness of approximately 5 mm. After casting operation, materials were cold rolled to 1 mm thickness and homogenised at final gauge. The formability of 5052 - 5182 quality aluminum alloys produced by continuous casting method was investigated. 5xxx series Al-Mg alloys are strain hardenable and have moderately high strength, corrosion resistance even at salt water and very high toughness. For microstructural analysis, samples were prepared from longitudinal direction to understanding homogenisation behaviour at casting thickness. After processing the tensile test samples prepared from three different directions (0, 45, 90 °) used to determine the mechanical properties (aç, oa, % e, n, R, AR ve R values). Erichsen xntest was used to understand deep drawing behaviours. By using SEM and EDS, the fracture surface of the tensile specimens were examined. From the mechanical test results, it was determined that 5182 quality aluminium alloy has higher strength, Erichsen, normal anisotrophy and strain hardening exponent (n) values than 5052 quality aluminium alloy. From the planar anisotrophy values, it was also determined that 5052 quality aluminium alloy has approximately no earing behaviour, whereas 5182 aluminium alloy has earing behaviour at the direction of 450. At the tensile tests of the both aluminium alloys the dynamic strain aging behaviour was observed. The ductility values of these two alloys were close each other. At the metallographic examinations, it was observed that these two aluminium alloys have center-line segregation. At the same time, after homogenisation of cast microstructures, the grain structures changed from surface as fine grains toward to center as coarse grains. Scanning electron microscope examinations of the fracture surfaces of the tensile specimens of both alloys showed ductile fracture characteristics such as dimpled fracture surfaces. Forming limit diagrams of these two aluminium alloys were obtained from hydraulic bulge and notched tensile tests to compare formability behaviours. It is found that 5182 aluminium alloy has better formability than 5052 aluminium alloy.