Plastik deformasyon ile cıvata üretiminde vida diş profilinde sertlik değişimine neden olan parametrelerin araştırılması
Investigation of the parameters causing hardness change in screw thread profile in bolt production with plastic deformation
Yazar: HALİL İBRAHİM KÜÇÜKÖZEN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ RECEP YURTSEVEN
Pamukkale Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bağlantı elemanları modern mühendislik uygulamalarında kritik
bileşenlerdendir. Bağlantı elemanları günümüz teknolojisinde birçok farklı üretim
yöntem ile üretilmektedir. Bu bağlamda ISO 898-1:2013 standardı, bağlantı
elemanlarının uluslararası bir referans noktasıdır. 10-30 °C arasında değişen ortam
sıcaklıklarında cıvataların güvenli ve tutarlı performans aralıklarını belirler. Bu
standart, bağlantı elemanlarının dayanıklılık, sertlik ve mekanik mukavemet gibi
özellikleri tanımlayarak, kullanım alanlarına uygun üretim yapılmasını sağlar.
Ancak üretim süreçlerinden kaynaklanan faktörler nedeni ile tam olarak istenen
şartları sağlamak her zaman mümkün değildir. Özellikle ISO 898-1:2013
standardının istemiş olduğu 320-380 HV sertlik aralığı ile diş profilinin üst ve alt
noktaları arasındaki sertlik farkının 30 HV olmasını sağlamak proseste birçok
değişikliğe gidilmesine neden olmaktadır. Tez çalışmasında, 42CrMo4+QT,
33MnCrB5-2+QT vb. hammaddelerden üretilen çeliklere diş profili oluşumu
sonrası, dişlerdeki Vickers sertlik dağılımının standarda uygunluğu analiz
edilmiştir. Dişlerde oluşan sertlik farkını etkileyen faktörler detaylı olarak
incelenip standarttın talep etmiş olduğu aralığa girmenin yolları aranmıştır.
Çalışmada, 42CrMo4+QT, 33MnCrB5-2+QT, 34CrNiMo6 vb. hammaddeler teyit
edilmiş ve deney 4 ana grup altında incelenmiştir. İlk grupta kesme ve ovalama
proses farkları, ikinci ve üçüncü grupta makine parametreleri ve dördüncü grupta
hammaddenin prosese etkileri araştırılmıştır. Numune parçalar üzerinde diş açma
işlemi yapılarak hammadde, makine parametresi ve imalat türüne göre cıvataların
dişlerindeki Vickers sertlik dağılımı ölçümleri belirlenmiştir. Plastik deformasyon
yöntemi ile üretilen cıvatalarda standardın istediği tüm üretim prosesleri bittikten
sonra diş üstü ve diş dibi sertlik farkının ISO 898-1:2013 standardına göre max.
30 HV ve diş sertlik aralığı 320-380 HV olması gerekmektedir (ISO 898-1, 2013).
İmalat sonrası gözlenen bu sertlik farkına neden olan parametrelerin ve oluşan
sertlik farkının nedenleri analiz edilmiştir. Standardın talep etmiş olduğu sertlik
aralığına girilebilmesi için en uygun hammadde, makine parametreleri ve üretim
yöntemi bu tezde irdelenip belirlenmiştir. Deneysel çalışmaların test sonuçları
ISO/IEC 17025:2017 akrediteli laboratuvarda elde edilmiştir. Deney sonuçlarına
göre ISO 898-1:2013 standardının belirtmiş olduğu sertlik aralığına girilebilmesi
için en etkili parametrenin hammadde olduğu tespit edilmiştir. Yapılan test
aşamalarında 33MnCrB5-2+QT hammadde ile belirtilen standart aralığa
girilebildiği gözlemlenmiştir.
ANAHTAR KELİMELER: Cıvata, Plastik Deformasyon, Diş Profili, Sertlik,
Mukavemet, Gerinim Sertleşmesi, Dislokasyonlar.

Abstract:
Fasteners are critical components in modern engineering applications.
Fasteners are produced with many different production methods in today's
technology. In this context, the ISO 898-1:2013 standard is an international
reference point for fasteners. It specifies safe and consistent performance ranges
for bolts at ambient temperatures ranging from 10-30 °C. This standard defines
the properties of fasteners, such as durability, hardness and mechanical strength,
and ensures production in accordance with the areas of use. In particular, ensuring
that the hardness difference between the upper and lower points of the tooth
profile is 30 HV with the hardness range of 320-380 HV required by the ISO 898-
1:2013 standard causes many changes in the process. In this thesis, the conformity
of the Vickers hardness distribution in the teeth to the standard was analyzed after
tooth profile formation on steels produced from raw materials such as
42CrMo4+QT, 33MnCrB5-2+QT etc. The factors affecting the hardness
difference in the teeth were examined in detail and ways to enter the range
required by the standard were sought. In the study, 42CrMo4+QT, 33MnCrB5-
2+QT, 34CrNiMo6 etc. raw materials were confirmed and the experiment was
analyzed under 4 main groups. In the first group, cutting and rolling process
differences, in the second and third groups, machine parameters and in the fourth
group, the effects of the raw material on the process were investigated. Vickers
hardness distribution measurements on the threads of the bolts were determined
according to the raw material, machine parameter and manufacturing type by
threading on the sample parts. In bolts produced by plastic deformation method,
after all the production processes required by the standard are completed, the
hardness difference between the top and bottom of the thread should be max. 30
HV and the thread hardness range should be 320-380 HV according to ISO 898-1:
2013 standard. The parameters that cause this hardness difference observed after
manufacturing and the reasons for the hardness difference were analyzed. The test
results of the experimental studies were obtained in ISO/IEC 17025:2017
accredited laboratory. According to the test results, it was determined that the
most effective parameter to enter the hardness range specified by the ISO 898-
1:2013 standard is the raw material. In the test stages, it was observed that
33MnCrB5-2+QT raw material was able to enter the specified standard range.
KEYWORDS: Bolt, Plastic Deformation, Thread Profile, Hardness, Strength, Strain
Hardening, Dislocations.