Yeni nesil yüksek mukavemetli TWIP ve martenzitik çelik sac malzemelerin otomotiv sektöründe kullanım alanlarının geliştirilmesi, mikroyapı ve mekanik özelliklerinin araştırılması
Development of applications in automotive industry and research of the microstructural & mechanical properties for advanced high strength TWIP and martensitic steels
Yazar: EMRE YİĞİTOĞLU
Danışman: PROF. DR. ADEM BAKKALOĞLU
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Otomotiv sektöründe karbon emisyonlarının düşürülmesi için yapılan hafifletme çalışmaları doğrultusunda mevcut malzemelerin geliştirilmesi gerekmektedir. Otomotiv endüstrisi bu doğrultuda yüksek mukavemetli çeliklere odaklanmıştır.
Bu tez çalışmasında, malzemenin kullanılacağı yere göre yüksek verim ve düşük maliyet öneminin üzerinde durularak bir otomotiv parçasının tasarım ve üretim çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Yüksek mukavemetli malzemelerin kullanım yerlerine bakıldığında, çoğunluk olarak otomotivde yüksek dayanım beklentilerinin oluştuğu güvenlik parçalarında kullanıldığı görülmektedir. Güvenlik parçaları, kaza anında ortaya çıkan çarpışma enerjisini sönümleyerek aracın, sürücünün ve yolcuların zarar görmesini önlemek için tasarlanmış yapısal elemanlardır. Bazı otomotiv parçaları düşük şekil alma kabiliyetine sahip malzemelerden birçok parçanın bir araya getirilmesiyle üretilmektedir. Şekillendirilebilirliği yüksek olan malzeme seçimiyle tek parça şeklinde üretimler gerçekleştirilebilmektedir. Bu amaçla yüksek mukavemet ve yüksek şekil alma kabiliyetine sahip olan TWIP çelikleri geliştirilmiştir. Yeni nesil olarak geliştirilen bu malzemelerin mekanik karakteristiklerinin literatüre kazandırılması gerekmektedir.
Çeliklerde yüksek mukavemetler elde edildiği takdirde uzama değerlerinde düşüşler gözlemlenmektedir. Bu çalışma da martenzitik çeliğin yapısındaki martenzitlerin yüksek mukavemete etkisinin yanı sıra, yüksek mukavemet ve uzama değerine sahip olan TWIP çeliğinin yapısında oluşan ikizlenme mekanizmasının da mukavemet değerini arttırdığı gözlemlenmiştir.
Mikroyapı çalışması ve kimyasal analizlerle malzemenin metalürjik özellikleri incelenmiştir. Hadde yönüne bağlı olarak oluşan enerji emilim değerleri kıyaslanmıştır. Yüksek mukavemetli malzemelerin karakteristik özellikleri incelenmiş olup, hadde yönüne bağlı olarak değişen dayanım değerleri göz önünde bulundurularak uygun sac açınımları ile sac rulosu üzerinde yerleştirmeler yapılarak en az maliyet ile parça üretimi yapılmıştır. TWIP malzemesinin şekillendirilebilme yeteneği için akma kriterleri belirlenmiştir ve TWIP için şekillendirme sınır diyagramı yüksek çözünürlüklü kamera kullanılarak oluşturulmuştur.

Abstract:
Existing materials used in automotive industry should be developed for the weight reduction in terms of CO2 emission. Automotive industry focuses on the high strength steels in order to meet the requirements.
In this thesis, design and manufacturing studies of an automotive part have been performed considering high efficiency and low price. It is seen that high strength steels are commonly preferred for security parts which need high endurance requirements in the automotive. Security parts are structural elements which prevent driver and passengers from injuries absorbing crash energy. Many automotive products are manufactured with multi components which have low formability properties. These products can be redesigned as one-part solution with materials that have high formability. For this reason, TWIP steels which have high elongation and high endurance skills have been developed. Mechanical characteristics of these new generation materials should be added into the literature.
Elongation values for steels are reduced due to increase of the strength. In this study, as well as the effect of martensite on the high strength, it is observed that twinning mechanism in the TWIP steel with high elongation&strength increase the strength values.
Microstructure study and metallurgical properties of TWIP steels with chemical compositions are investigated, energy absorption values have been compared according to rolling directions as well. Characteristics of the high strength steels have been examined. In addition to this, component production has been performed with optimized blank sheet shapes on steel coil considering the endurance values changed depending on rolling direction. Yield criterions for the formability skill of twinning induced plasticity steel are identified and forming limit diagram is created for TWIP using high resolution camera.