2024-T4 alüminyum sacların şekillendirme sınır eğrilerinin kalınlığa göre değişimi
Effect of sheet thickness on forming limit curve of 2024-T4 aluminum
Yazar: MURAT DİLMEÇ
Danışman: DOÇ. DR. FAHRETTİN ÖZTÜRK ; PROF. DR. HÜSEYİN SELÇUK HALKACI
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu doktora tez çalışmasında havacılık ve uzay endüstrilerinde yaygın olarak kullanılan Al 2024-T4 alaşımının oda sıcaklığındaki Şekillendirme Sınır Eğrisinin (ŞSE) sac kalınlığına göre değişimi deneysel olarak incelenmiştir. ŞSE'lerin oluşturulmasında kullanılan ASTM E 2218 02 (Ağustos 2002) ve ISO 12004-2 (Ekim 2008) standartları karşılaştırılarak, ISO standardının daha güvenilir sonuçlar verdiği tespit edilmiştir. ISO standardının karmaşık hesaplamalarına girmeden ve pahalı olan gerçek zamanlı ölçme sistemlerine gerek duymadan sınır BŞD'leri basitçe ve güvenilir olarak belirleyebilmek amacıyla, bilgisayarlı grid analiz sistemi kullanılarak ?hasarsız gridden hasarlıya ekstrapolasyon? olarak adlandırılan yeni bir yöntem önerilmiştir. Al 2024-T4'ün yanı sıra, farklı karakteristiğe sahip malzemeler için de, ŞSE'ler hem ISO hem de önerilen yönteme göre değerlendirme ile elde edilerek yöntemin geçerliliği ve uygunluğu doğrulanmıştır. y ekseni üzerinde (düzlem birim şekil değiştirme durumu) olması beklenen en düşük ŞSE noktası sağa ötelenmiş olarak elde edilmiş ve bunun sebepleri araştırılmıştır. Ayrıca standart genişlikteki numunelerin yanı sıra, eğrinin en düşük majör bölgesini oluşturacak ilave genişlikler için de deneyler yapılarak bu bölge literatürdeki değerlerden farklı ve daha güvenilir elde edilmiştir. 0.8, 1, 1.2, 1.6 ve 2 mm sac kalınlıkları için önerilen yönteme göre ŞSE'ler elde edilmiş ve sac kalınlığının artışıyla ŞSE seviyesi artarken, haddeleme doğrultusuna göre önemli değişimin olmadığı sonucuna varılmıştır. Hasar mekanizmaları incelendiğinde, ISO ve ASTM numunelerinde farklı davranışlar gözlenirken, çeşitli kalınlıklar için benzer davranışlar görülmüştür. Son olarak klasik derin çekme, gerdirmeli çekme ve hidrolik şişirme prosesleri için deneysel ve sayısal durum çalışmaları yapılarak, daha hassas tahminler yapabilmek amacıyla farklı kalınlıklar için farklı ŞSE'lerin kullanılması gerektiği tespit edilmiştir.

Abstract:
In this Ph.D. thesis study, effects of sheet thicknesses and rolling directions on Forming Limit Curve (FLC) of AA2024-T4 alloy which is commonly used in the aerospace and aircraft industries was experimentally investigated under room temperature condition. The FLC Standards; ASTM E 2218 02 (August 2002) and ISO 12004-2 (October 2008) which are used to construct the FLC were both applied and compared. It was found that ISO 12004-2 yields most reliable results. A new measurement method which is basically interpolation techniques from non-fail grids to failed grids is also proposed using the computer grid analysis system in order to determine limit strain values easily and reliably without needing sophisticated calculation of the ISO standard and costly real time measurement systems. Validity and reliability of the proposed method was tested and compared with the ISO standard for AA2024-T4. Results reveal that the new method is accurate and also applicable for materials which have different characteristics. Although the minimum FLC point that is supposed to be at the y axis (plane strain condition), it was determined at the right side of the FLC. The reasons of these were investigated. In addition to the regular test specimens, different widths were added in order to improve the accuracy of the FLC for plane strain condition. Additional widths provide more accurate and reliable results than the current data. The FLCs were constructed using proposed method for various sheet thicknesses namely 0.8, 1, 1.2, 1.6 ve 2 mm. It was concluded that as sheet thickness increases the FLC level increases and there is no significant change in different directions testing. Failure mechanisms were tested for further investigation. The ASTM and ISO standards displayed different failure mechanism. However, the different thicknesses did not show different failure mechanism. Finally, experimental and numerical case studies were carried out for conventional deep drawing, stretch drawing, and hydraulic bulge processes. It was concluded that the different FLCs are necessary for different thicknesses for accurate predictions.