Alüminyum alaşımlarında bilyeli dövme işleminin mekanik ve yüzey özelliklerine etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of shot peening on the mechanical and surface properties of aluminum alloys
Yazar: AYŞE GÜL KOCAMAN
Danışman: DOÇ. DR. AHMET DEMİRER
Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Bilyeli dövme işlemi malzemenin mekanik ve yüzey özelliklerini iyileştirme amacıyla uygulanan bir prosestir.  Dövme işlemi ile birlikte malzeme yüzeyi plastik deformasyona uğrar. Otomotiv ve savunma sanayisi gibi birçok alanda S235JR (St37) çeliği kullanılmaktadır. Hız ve manevra kabiliyetlerinin ön plana çıktığı araçlarda mevcut ağırlığın azaltılması önemli bir hususu oluşturmaktadır.  Bu çalışmada S235JR çeliğine alternatif olabilecek AA6061 T6 ve AA5754 H111 alüminyum alaşımlarına çift taraflı bilyeli dövme işlemi uygulanmıştır.  
Bu çalışmada, 3 farklı türde ve 3 mm kalınlıktaki malzemelere, 3 farklı püskürtme basıncında (4 bar, 6 bar, 8 bar), %100 yüzey örtme oranında S170 (0.4 mm), S230 (0.6 mm) ve S330 (0.84 mm) çelik bilyeler ile dövme işlemi uygulanmıştır. Bilyeli dövmenin önemli parametrelerinden olan yüzey örtme oranı 6 bar püskürtme basıncında, %100'den %200'e çıkarılarak deney tekrarlanmıştır. Belirlenen parametreler doğrultusunda 36 farklı deney yapılmış ve her deney için çekme deneyi ve darbe deneyleri uygulanmıştır. Daha sonra bilyeli dövme ile işlenen numunelere taramalı elektron mikroskobu, mikrosertlik deneyi ve yüzey pürüzlülüğü ölçümü ile yüzey özellikleri ortaya konmuştur. 
Yapılan deneyler sonucunda malzemelerin mekanik ve yüzey özellikleri incelenmiştir. AA6061 T6 ve AA5754 H111 alüminyum alaşımlarında ve S235JR çeliğinde bilyeli dövme ile (%100 yüzey örtme oranında) çekme dayanımında sırasıyla; %3.8, %7.67 ve %8.98 artış meydana gelmiştir. Örtücülük oranı arttıkça çekme dayanımı da artış göstermiştir. Bütün malzemelerde çift taraflı bilyeli dövme işlemi sonunda dış  yüzeyden merkeze doğru sertliklerde tedrici olarak düşme gözlemlenmiştir. Bütün numunelerde püskürtme basıncı ve örtücülük oranı arttıkça darbe dayanımında düşme tespit edilmiştir. Püskürtme basıncının artışı her iki bilye çapında yüzey pürüzlülük değerlerinde artış göstermiştir. Yüzey özelliklerinin değerlendirmesinde SEM analizi kullanılmıştır. SEM görüntüleri bilyeli dövmenin malzeme yüzeyindeki plastik deformasyonu incelenmiştir.

Abstract:
Shot peening is a process applied to improve the mechanical and surface properties of the material. With the forging process, the material surface undergoes plastic deformation. S235JR steel is used in many fields such as automotive and defense industry. Reducing the available weight has been an important consideration in vehicles where speed and maneuverability have come to the fore.In this study, ball forging was applied to aluminum alloys AA6061 T6 and AA5754 H111, which may be an alternative to S235JR steel. In this study, 3 different types and 3 mm thickness materials were forged with s170 (0.4 mm), s230 (0.6 mm) and S330 (0.84 mm) steel balls at 3 different spray pressures (4 bar, 6 bar, 8 bar), 100% surface covering ratio. The experiment was repeated by increasing the surface covering ratio, which is one of the important parameters of ball forging, from 100% to 200% at 6 bar spray pressure. In line with the determined parameters, 36 different tests were carried out and tensile and impact tests were applied for each test. The surface properties were then revealed by scanning electron microscopy, microsertness experiment and surface roughness measurement to the samples processed by ball forging.  
As a result of the experiments, the mechanical and surface properties of the materials were examined. AA6061 T6 and AA5754 H111 aluminum alloys and s235jr steel with ball forging (100% surface covering rate) increased tensile strength by 3.8%, 7.67% and 8.98%, respectively. As the covering rate increased, the tensile strength also increased. At the end of the double-sided ball forging process in all materials, a gradual decrease in hardness from the outer surface to the center was observed. A decrease in impact resistance was found in all samples as the spray pressure and covering rate increased. The increase in spray pressure increased the surface roughness values of both ball diameters. SEM analysis was used to evaluate surface properties. SEM images examined the plastic deformation of the ball tattoo on the surface of the material.