Eşit kanallı açısal presleme yönteminde kanal açılarının deformasyona etkisinin sonlu elemanlar yöntemiyle incelenmesi
Investigation of the effect of channel angles on deformation in equal channel angle pressing method by finite element method
Yazar: FERUDUN DARICI
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ OĞUZ KOÇAR
Zonguldak Bülent Ecevit Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Son yıllarda ultra ince taneli malzemeler üzerine yapılan araştırmalar oldukça yoğun ilgi görmektedir. Malzemenin özellikleri geliştirilirken aynı zamanda maliyetinin de düşük olması giderek önem kazanmaktadır. Malzeme özelliklerini geliştirmek için yapılan çalışmalar yeni üretim metotları ortaya çıkarmış ya da mevcut üretim metotlarını revize etme ihtiyacı doğurmuştur. Bu doğrultuda Şiddetli Plastik Deformasyon (ŞPD) metotları iyi bir alternatif olarak ön plana çıkmakta ve yeni varyasyonlarla yöntemler iyileştirilerek 1 μm'nin altında tane boyutlu malzemeler elde edilmektedir. Böylece ŞPD yöntemi malzemenin mekanik özelliklerini iyileştirmektedir. Bu çalışmada ŞPD yöntemlerinden araştırmacılar arasında yoğun ilgi gören Eşit Kanallı Açısal Presleme (EKAP) yöntemi incelenmiş ve güncel çalışmalarla birlikte yöntemin kalıp parametreleri araştırılmıştır.
Eşit kanallı açısal presleme yönteminde, dikdörtgen veya silindir şeklindeki iş parçası, belirlenen bir kanal içerisine itilmektedir. İş parçası kanal köşesine eriştiğinde, büyük kayma birim şekil değişimine maruz kalmaktadır. Bu kayma birim şekil değiştirmesi de malzemenin iç yapısında değişikliklere sebep olmaktadır. EKAP yönteminin malzemenin çekme dayanımına, sürünme dayanımına, aşınma dayanımına olumlu yönde büyük etkisi bulunmaktadır.
Yapılan çalışmada EKAP işlem parametrelerinin etkileri bakır malzeme kullanılarak araştırılmıştır. Bakır ve alaşımları, elektrik ve termal iletkenliği, korozyon direnci gibi mükemmel özellikleri sebebiyle birçok endüstri alanında geniş bir şekilde kullanılmaktadır. Bakır şu anda dünyada en çok talep görülen ikinci metaldir. Türkiye'nin ihtiyacı olan bakırın %20'si ülkemizden çıkarılmaktadır geri kalan %80'i ise yurtdışından ithal edilmektedir. Bakır ve alaşımları ısıyı ve elektriği çok iyi iletir ve en çok kullanıldığı alan enerji sektörüdür. Güç ve iletişim kabloları, mıknatıs (sargı) teli, baskılı devre iletkeni ve diğer elektrik uygulamalarında Cu ve alaşımları modern hayata büyük değer sağlamaktadır.
EKAP yönteminde kanal açısı, köşe açısı, iç köşe kavisi, işlem rotası, işlem sıcaklığı, geçiş sayısı işlem parametreleri malzemenin mekanik özelliklerini doğrudan etkilemektedir. Bu tez çalışmasında kanal açısı (90o ve 120o), köşe açısı (0 ve 20o) ve iç köşe kavisinin (0, 2, 4, 6, 8 ve 10 mm) etkileri Sonlu Elemanlar Yöntemi kullanılarak analiz edilmiştir. Elde edilen verilere göre gerilme değerleri yorumlanmış ve tasarlanan modellerin aşırı plastik deformasyon üzerindeki etkilerine yer verilmiştir.

Abstract:
In recent years, research on ultra-ultrafine-grained materials has received significant attention. While improving the properties of the material, the cost aspect has also become increasingly important. The studies conducted to enhance material properties have led to the emergence of new production methods or the need to revise existing ones. In this regard, Severe Plastic Deformation (SPD) methods have emerged as a viable alternative, with improved variations and methods being developed to achieve submicron-sized materials. Furthermore, this method positively affects the mechanical properties of the material. This study focuses on the Equal Channel Angular Pressing (ECAP) method, which has garnered significant interest among researchers, and investigates its developmental stages along with current research.
In the Equal Channel Angular Extrusion (ECAE) method, the workpiece, which can be either rectangular or cylindrical in shape, is pushed into a designated channel. When the workpiece reaches the channel corner, it undergoes a significant shear unit deformation. This shear unit deformation leads to changes in the material's internal structure. The ECAP method has a significant positive impact on the tensile strength, creep resistance, and wear resistance of the material.
Copper and its alloys are widely used in various industries due to their excellent properties such as electrical conductivity, thermal conductivity, and corrosion resistance. Copper is currently the second most demanded metal in the world. 20% of the copper needed in Turkey is extracted domestically, while the remaining 80% is imported from abroad. Copper and its alloys are excellent conductors of heat and electricity, and their most common application is in the energy sector. They are used in power and communication cables, magnet wire (coil wire), printed circuit boards, and other electrical applications, providing significant value to modern life. 
In the ECAP method, the channel angle, die angle, internal corner radius, processing route, processing temperature, and number of passes are process parameters that directly affect the mechanical properties of the material. In this thesis study, the effects of die angle (0 and 90 degrees), corner angle (0 and 20 degrees), and internal corner radius (0, 2, 4, 6, 8, and 10 mm) on the mechanical properties have been investigated.