Tailor-welded saclarda kaynak bölgesinin mekanik özelliklerinin mikro ve makro boyutta incelenmesi
Investigation of mechanical properties of Tailor-welded blanks' fusion zone in micro and macro scale
Yazar: EKREM ÖZTÜRK
Danışman: PROF. DR. HÜSEYİN ARIKAN
Necmettin Erbakan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Modern otomotiv endüstrisi, malzemelerin işlenmesine ve hafif malzemelere yeni teknolojiler uygulayarak araçların ağırlığını ve dolayısıyla yakıt tüketimini azaltmaktadırlar. Bu nedenle beyaz gövdede, sadece daha yüksek mukavemet veya sertliğin gerekli olduğu alanlarda tailor-welded saclar kullanılmakta ve bu sayede ağırlık azaltılmaktadır. Tailor-welded saclar, nihai ürüne şekillendirilmeden önce birbirine kaynatılmış, malzeme, kalınlık, kaplama ve/veya malzeme özellikleri bakımından farklılık gösteren iki veya daha fazla parçadan oluşan saclardır. Gelişmiş yüksek mukavemetli çelikler tailor-welded saclar için iyi birer potansiyeldir. Bu kapsamda tez çalışmasında çift fazlı DP600 ve DP800 çelikleri incelenmiştir. 1.8 mm kalınlığındaki DP600 ve 0.8 ve 1.5 mm kalınlıklarındaki DP800 çeliklerin CO2 lazer kaynağı ile birleştirilmesi sonucunda tailor-welded saclar üretilmiştir. Lazer gücü ve kaynak hızının tailor-welded sacların mekanik özelliklerine etkisi incelenmiştir. Tek eksenli çekme testleriyle lazer kaynaklı sacların akma ve çekme dayanımı, pekleşme üsteli ve mukavemet katsayısı değerleri belirlenmiş ve mikrovickers sertlik testleriyle kaynak bölgelerinin sertlik değerleri ölçülmüş ve karşılaştırılmıştır. Ana malzemelerin ve tailor-welded sacların kaynak bölgelerinin mikroyapıları elde edilmiş ve literatürde yeni bir yöntem olan mikromekanik modellemeyle mikroyapıların sonlu elemanlar analizleri gerçekleştirilmiştir. Ana malzemelerin ve kaynak bölgelerinin mikroyapılarındaki gerilme ve şekil değişimleri Ls-Dyna yazılımıyla belirlenmiş ve bölgelerin makroskobik akma eğrileri elde edilmiştir. Yine Ls-Dyna yazılımıyla numunelerin çekme testleri modellenmiş ve elde edilen bölgelerin akma eğrileri tanımlanmıştır. Sonuçta tailor-welded sacların akma davranışları mikromekanik modelleme yardımıyla elde edilmiş ve deneysel sonuçlarla karşılaştırılmıştır. RVE yöntemiyle ve deneysel olarak elde edilen akma davranışlarının birbiriyle uyumlu olduğu belirlenmiş, akma ve çekme mukavemetleri arasındaki maksimum hata payları sırasıyla %3.5 ve %3.7 hesaplanmıştır.

Abstract:
The modern automotive industry reduces the weight of vehicles and thus fuel consumption by applying new technologies to the processing of materials and lightweight materials. Therefore, in the body-in-white, tailor-welded blanks are used only in areas where higher strength or stiffness is required, thus reducing weight. Tailor-welded blanks are sheets that consist of two or more parts that differ in material, thickness, coating and/or material properties that are welded together before being shaped into the final product. Advanced high strength steels are a good candidate for tailor-welded blanks. In this context, DP600 and DP800 dual-phase steels were examined in the thesis study. Tailor-welded blanks were produced by combining DP600 with a thickness of 1.8 mm and DP800 with a thickness of 0.8 and 1.5 mm with CO2 laser welding. The effects of laser power and welding speed on the mechanical properties of tailor-welded blanks were investigated. The yield and tensile strength, hardening exponent and strength coefficient values of the laser welded blanks were determined by uniaxial tensile tests, and the hardness values of the weld zones were measured and compared with the microvickers hardness tests. The microstructures of the welding regions of the base materials and tailor-welded blanks were obtained, and the finite element analyzes of the microstructures were carried out by micromechanical modeling, a new method in the literature. The stress and strain changes in the microstructures of the base materials and the welded regions were determined with the Ls-Dyna software and the macroscopic flow curves of the regions were obtained. Again, the tensile tests of the samples were modeled with Ls-Dyna software and the flow curves of the obtained regions were defined. As a result, the yielding behavior of tailor-welded blanks was obtained with the help of micromechanical modeling and compared with the experimental results. The flow curves obtained by RVE method were in good agreement with those obtained experimentally, and maximum margins of error between yield and tensile strengths were calculated as 3.5% and 3.7%, respectively.