Şekillendirme sonrası sac parçalarda kalıntı gerilimin parça performansına etkisinin incelenmesi
Determine the effect of residual stress on part performance in sheet metal parts after stamping
Yazar: AHMET GÜRKAN YILMAZOĞLU
Danışman: PROF. DR. HAKAN GAŞAN
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
daha sonra Malzemeler, üretimleri esnasında ve sonrasında şekillendirme ve ilave süreçler sonrasında (kaynak, işleme, ısıl işlem vb. gibi) bazı yüklere ve gerilmelere maruz kalırlar. Bu gerilmeler bulundukları bölgelere göre malzemenin yorulma davranışını etkilemektedir.
Bu gerilmelere artık gerilme veya kalıntı gerilme adı verilmektedir. Artık gerilme veya kalıntı gerilme, üretim sırasında malzeme içerisinde kalan gerilmeye verilen isimdir. 
Malzeme üzerindeki gerilmeler dış kuvvetler uygulandığında artmaktadır. Uygulanan gerilmeler ve artık gerilmeler, malzemenin nihai dayanımını veya performansını belirlemek için bir arada değerlendirilmektedir. Örneğin, artık gerilmeler büyükse, malzeme yüksek gerilmelere karşı dayanıklı olmayacaktır. Kalıntı gerilmelerin, yorulma çatlağı başlaması, ilerlemesi ve dolayısıyla yorulma ömrü üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğu bilinmektedir. Bu etkiler genellikle deneyimsel bir yaklaşımla nicelleştirilmiş olsa da gerçek bir korelasyon kurulamamıştır.
Bu tezde şekillendirme operasyonlarının etkisini görebilmek adına 2 süreçte deneysel çalışmalar gerçekleşmiştir. İlk çalışmada otomotivde en çok kullanılan sacların farklı kalınlıklarından temin edilerek şekillendirmeler sonucunda gerilmelere bakılmıştır. İkinci aşamada ise bir jant üretimini tüm basamaklarından numuneler alınarak gerilmenin nasıl değiştiği gözlenmiştir. Sonrasında farklı gerilme giderme işlemleri yapılarak yorulmaya etkileri incelenmiştir. Plaka ile ilgili yapılan çalışmalarda sacların şekillendirmeleri arttıkça gerilmelerin hadde yönüne dik olarak arttığı, hadde yönünde gerilme değişikliği olmadığı görülmüştür. Şekillendirme arttıkça gerilmenin arttığı, sacın cinsi ve kalınlık değiştikçe gerilmenin bundan çok etkilenmediği tespit edilmiştir. İkinci aşamada, jant üretim basamaklarından alınan numunelerde tanımlanan noktalar incelenmiş ve çalışmanın ilk aşamasına paralel sonuçlar tespit edilmiştir. Sonrasında nihai jant üzerinde yapılan farklı sürelerde metal bilyeleme (shot peening) operasyonlarından çıkan jantlar kırılana kadar test edilmiştir. Sonuçlara kalıntı gerilme değerleri ve yorulma değerlerinin paralel oldukları görülmüştür.
Yapılan çalışmalar sonucunda gerilmenin şekillendirme ile sac cinsinden ve kalınlıktan bağımsız olarak çok ciddi artabileceği, bunun gerçek parça üretimi ile paralel olduğu ve bu gerilmelerin yorulma ömrünü direk etkiledikleri anlaşılmıştır.

Abstract:
Materials are exposed to some stresses during and after their productions such as Shaping, Stamping and additional processes (welding, machining, heat treatment, etc.). These stresses affect the fatigue behavior of the material according to the regions where they are located.
These stresses are called residual stress. Residual stress is the name given to the stress remaining in the material during production.
Stresses on the material increase when external forces are applied. Applied stresses and residual stresses are evaluated together to determine the ultimate strength or performance of the material. For example, if the residual stresses are large, the material will not withstand high stresses. It is known that residual stresses have a significant impact on fatigue crack initiation, propagation and therefore fatigue life. Although these effects have often been quantified using an empirical approach, no true correlation has been established.
In this thesis, experimental studies were carried out in two processes in order to see the effect of stamping operations. In the first study, the sheet metals most commonly used in automotive were obtained from different thicknesses and their tensions were examined as a result of stamping. In the second stage, samples were taken from all stages of a steel wheel production to observe how the residual stress changed, and then different stress relief processes were performed and their effects on fatigue were examined. In the study conducted on the plate, it was observed that as the shaping of the sheets increased, the tensions increased perpendicularly to the rolling direction, and there was no change in residual stress in the rolling direction. It has been determined that the tension increases as the forming increases, but the tension is not affected much as the type of sheet and thickness changes. In the second stage, the points identified in the samples taken from the steel wheel production steps were examined and results parallel to the first stage of the study were determined. Afterwards, the rims resulting from the metal shot peening operations performed on the final rim at different times were tested until they broke. It was concluded that the residual stress values and fatigue values were parallel to the results.
With these studies, it has been understood that the stress can increase significantly during forming, regardless of the sheet type and thickness, that this is parallel to the actual part production, and that these stresses directly affect the life of the sheet metal.