Orta karbonlu çeliklerde kritik hasar limitinin deneysel ve nümerik yöntemlerle belirlenmesi
Determination of critical damage limit in medium carbon steels by experimental and numerical methods
Yazar: BURAK BERK ARINCI
Danışman: PROF. DR. HÜDAYİM BAŞAK
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Endüstriyel Tasarım Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Endüstri Ürünleri Tasarımı = Industrial Design ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Eksenel çatlak = Axial cracks

Özet:
İmalat endüstrisinde analiz programlarının kullanımıyla elde edilen dolaylı kazanç ve doğrulama, değişken ekonomik politikalarla beraber gün geçtikçe rekabet ve finansal açıdan daha önemli hale gelmektedir. Orta karbonlu çelikler yüksek karbonlu çeliklere göre daha sünek davranış sergilediğinden standart basma testi ile çatlak-hasar oluşumu elde etmek yüksek karbonlu çeliklere kıyasla daha zordur. Bu çalışmada C45E çeliğin kritik hasar limitinin soğuk dövme prosesiyle olan bağlantısı incelenerek, kritik hasar limitinin nümerik yöntemler ile belirlenip deneysel yöntemlerle doğrulanması ele alınmıştır. Hasar davranışını daha iyi gözlemleyebilmek için ölçüleri belirlenen ortadan flanşlı test geometrisi ile basma testleri gerçekleştirilerek C45E çeliğin yük- yer değiştirme grafikleri çıkarılmıştır. Malzemenin yük-yer değiştirme eğrisi deney ortamının sürtünme katsayısını belirlemek üzere kullanılarak farklı Coulomb katsayısı değerleriyle nümerik analizler gerçekleştirilerek yük- yer değiştirme grafikleri karşılaştırılmıştır. Nümerik ve deneysel çalışmanın yük- yer değiştirme grafikleri incelenerek deney ortamının sürtünme katsayısı değeri belirlenip Cockroft Latham kritik hasar değeri C45E çelik için düşük hassasiyetteki element sayısı ile 0,42 olarak belirlenmiştir. Nümerik analizde element sayısının hasar değerine olan etkisi incelenerek element sayısı arttırılarak basma testi analizi tekrar edilmiş olup C45E çeliğin kritik hasar limiti 0,47 olarak belirlenmiştir. Plastik deformasyona maruz kalan C45E malzemede, Cockroft-Latham hasar kriteri değeri 0,47'ye ulaştığında hasar oluşumu başlar.

Abstract:
Indirect gains and verification obtained by using analysis programs in manufacturing industry are becoming more important in terms of competition and finance day by day together with changing economic policies. Since medium carbon steels exhibit more ductile behavior compared to high carbon steels, it is more difficult to obtain crack-damage formation with standard compression test compared to high carbon steels. In this study, the critical damage limit of C45E steel is examined in relation to cold forging process and the determination of critical damage limit with numerical methods and verification with experimental methods are discussed. In order to observe the damage behavior better, compression tests are performed with the determined center flange test geometry and load-displacement graphs of C45E steel are obtained. The load-displacement curve of the material is used to determine the friction coefficient of the experimental environment and numerical analyzes are performed with different Coulomb coefficient values and the load-displacement graphs are compared. By examining the load-displacement graphs of the numerical and experimental studies, the friction coefficient value of the experimental environment was determined and the Cockroft Latham critical damage value was determined as 0,42 for C45E steel with a low sensitivity element number. In the numerical analysis, the effect of the element number on the damage value was examined and the compression test analysis was repeated by increasing the element number and the critical damage limit of C45E steel was determined as 0,47. In C45E material subjected to plastic deformation, damage occurs on the material when the Cockroft Latham damage criterion value reaches 0.47.