Temper haddelemede mekanik özellik-yüzey pürüzlendirme ilişkisinin incelenmesi
Investigation of the relation of mechanical properties-surface roughening in skin-pass rolling
Yazar: BATUHAN ÖZAKIN
Danışman: PROF. DR. NACİ KURGAN
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Mekanik özellikler = Mechanical properties ; Soğuk haddeleme = Cold rolling ; Yüzey pürüzlülüğü = Surface roughness

Özet:
Temper haddeleme, soğuk haddeleme imalat sürecinin son aşamasıdır. Bu aşamada şerit/sac malzeme yüzeyine özel pürüzlülük profiline sahip merdanelerle pürüzlülük transfer edilir. Pürüzlendirilen son ürünün mekanik özellikleri artarken aynı zamanda boyanabilme ve şekillendirme kabiliyeti de iyileştirilmiş olur. Temper haddeleme işleminde birçok haddeleme parametresi sac malzemenin pürüzlülük transferini etkilemektedir. Bu çalışma deneysel olarak yürütülmüş olup farklı akma mukavemeti sergileyen sac malzemelerin farklı haddeleme parametreleri ile temper haddeleme işleminde pürüzlendirilmesi neticesinde pürüzlülük transfer oranları karşılaştırılmıştır. Ayrıca otomotiv ve beyaz eşya sektöründe boyanabilme ve şekillendirme kabiliyeti açısından sac malzeme üzerine transfer edilen pürüzlülük profilinin homojen dağılım gösterip göstermediği 3D pürüzlülük ölçümlerinden elde edilen pürüzlülük parametreleri ve malzeme oranı eğrileri ile değerlendirilmiştir. Tüm bunlara ilaveten sac malzemenin kalınlığı boyunca kesitinden mikrosertlik ve mikroyapı davranışları da incelenmiştir. Temper haddelemede mekanik özellik-yüzey pürüzlendirme ilişkisinin belirlenmesine yönelik kapsamlı bir çalışma yürütülerek imalat endüstrisine fayda sağlamaya yönelik sonuçlar elde edilmeye çalışılmıştır. 
Bu çalışmada malzemelerin artan akma mukavemeti ile pürüzlülük transfer oranının azaldığı sonucuna varılmıştır. Bununla birlikte ezme oranı arttıkça pürüzlülük transfer oranı artmıştır. Düşük akma mukavemetine sahip malzemede düşük ezme miktarlarında daha homojen pürüzlülük dağılımı elde edilmiştir. Haddeleme hızındaki artış pürüzlülük transfer oranını etkilemediği gibi malzemelerin tümünde pürüzlülük dağılımları da benzer davranış sergilemiştir. Yağlayıcı kullanılan şartlarda, merdane pürüzlülüğü ve malzeme kalınlığındaki artış, pürüzlülük transfer oranının azalmasına sebep olmuştur. Yağlayıcı kullanılan şartlarda düşük akma mukavemetine sahip malzemede daha homojen pürüzlülük dağılımı elde edilmiştir. Merdane pürüzlülüğü arttıkça düşük akma mukavemetine sahip malzemede ve malzeme kalınlığı arttıkça yüksek akma mukavemetine sahip malzemede pürüzlülük dağılımında daha az bozulma meydana gelmiştir. Mikrosertliğin malzemelerin kalınlık kesiti boyunca yüzeyden merkeze azaldığı, ezme miktarı arttıkça mikrosertliğin arttığı ve bu artışın düşük akma mukavemetine sahip malzemede daha yüksek olduğu sonucuna varılmıştır. Mikroyapı görüntülerinde ise yüzey ve merkezde farklı tane yapıları gözlenmiştir. Düşük akma mukavemetine sahip malzemede yüzeyde ve merkezde tanelerin daha fazla miktarda uzayıp inceldiği sonucuna ulaşılmıştır.

Abstract:
Skin-pass (temper) rolling is the final stage of the cold rolling manufacturing process. At this stage, the roughness is transferred to the surface of the strip / sheet material with rollers with a special roughness profile. While the mechanical properties of the roughened final product increase, the ability to be dyed and shaped is also improved. In the skin-pass rolling process, many rolling parameters affect the roughness transfer of the sheet material. This study was carried out experimentally and the roughness transfer rates were compared as a result of the roughening of sheet materials with different yield strength in the skin-pass rolling process with different rolling parameters. In addition, in terms of dyeing and shaping capability in the automotive and white goods industry, whether the roughness profile transferred on the sheet material shows a homogeneous distribution or not, the roughness parameters and material ratio curves obtained from the 3D roughness measurements were evaluated. In addition to all these, microhardness and microstructural behaviors of the sheet material through its cross-section were also investigated. By conducting a comprehensive study to determine the relationship between mechanical properties and surface roughening in skin-pass rolling, it has been tried to obtain results that will benefit the manufacturing industry.
In this study, it was concluded that roughness transfer ratio decreases with increasing yield strength of materials. In addition, as the reduction ratio increased, the roughness transfer ratio increased. A more homogeneous roughness distribution was obtained at low reduction ratios in the material with low yield strength. The increase in rolling speed did not affect the roughness transfer ratio, and the roughness distributions displayed similar behavior in all of the materials. Under the conditions where lubricants were used, the increase in roll roughness and material thickness caused a decrease in the roughness transfer ratio. A more homogeneous roughness distribution was obtained in the material with low yield strength under the conditions where the lubricant was used. As the roll roughness increased in the material with low yield strength and as the material thickness increased in the material with high yield strength was occurred less deterioration in the roughness distribution. It was concluded that the microhardness decreases from the surface to the center along the thickness section of the materials, the microhardness increases as the reduction ratio increases and this increase is higher in the material with low yield strength. In the microstructure images, different grain structures were observed in the surface and center. It was concluded that in the material with low yield strength, the grains elongated and thinned more at the surface and in the center.