Farklı kesitlere sahip alüminyum 7075 levhanın sürünme-yaşlandırma şekillendirme yöntemindeki geri yaylanma davranışının deneysel olarak araştırılması
The experimental investigation of the springback behavior in creep-age forming of aluminum 7075 sheet with different sections
Yazar: HASAN BURAK BULUT
Danışman: DOÇ. DR. ÖMER ASAL
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Havacılık ve Uzay Mühendisliği = Aeronautical Engineering

Özet:
Sürünme yaşlandırma şekillendirme prosesi, havacılık ve uzay sanayiinde kompleks geometriye ve entegre panel-kiriş yapısına sahip alüminyum parçaların üretiminde yaygın olarak kullanılan, yapay yaşlandırma ve şekillendirme işleminin eşzamanlı gerçekleştirildiği ileri imalat yöntemlerinden biridir. Proses, sıcaklık altındaki malzemeye uzun süre gerinim uygulanarak gerçekleştirilir. Bu süreçte iş parçası şekillendirilirken malzeme bünyesinde sürünme deformasyonu, gerilim azalması ve çökelme sertleşmesi meydana gelir. Proses süresince, malzeme bünyesinde oluşan elastik deformasyonun tamamı plastik deformasyona dönüşmez. Plastik deformasyona dönüşemeyen elastik deformasyon, iş parçası bünyesinde ciddi geri yaylanma oranlarına sebep olur. Bu nedenle, doğru bir iş parçası üretebilmek için geri yaylanma oranlarını hesaplamak ve kalıp tasarımında geri yaylanmayı telafi etmek gerekmektedir. Bu çalışmada, AA7075-T651 alüminyum alaşımının sürünme yaşlandırma şekillendirme prosesi ile T73 temperine yaşlandırılırken eş zamanlı şekillendirilme durumunda farklı sıcaklık, numune kalınlığı ve otoklav basınç değerlerinin geri yaylanma davranışı üzerine etkisi deneysel olarak incelenmiştir. Çalışma kapsamında deney numuneleri, şekillendirilmek istenen paneli bünyesindeki et kalınlıkları referans alınarak, AA7075-T651 plaka malzemeden üretilmiştir. Proses parametreleri, malzemeyi T651 temperinden T73 temperine yaşlandırmayı sağlayacak şekilde AMS2770 dokümanı referans alınarak belirlenmiştir. Şekillendirme esnasında malzeme kalınlığı boyunca oluşan gerilim dağılımı elde edebilmek için Pam-Stamp yazılımında, sonlu elemanlar analizi gerçekleştirilmiştir. Yapılan çalışma sonucunda kalıp geometrisi, numune ölçüleri ve proses süresi sabit tutulduğu durumda; numune et kalınlığı ve proses sıcaklığının artması, geri yaylanma oranını azalttığı deneysel olarak gözlemlenmiştir. Proses basıncı geri yaylanma oranına etki etmediği gözlemlenmiştir. Ayrıca proses tekrar edebilir özellik göstermiştir.

Abstract:
Creep age forming prosess, is an advanced manufacturing method, commonly used in the aerospace industry for the manufacture of aluminum parts with complex geometry and integrated panel-beam structure. The process is conducted by applying strain to the material at elevated temperatures for an extended duration. During this process, creep deformation, stress relaxation and precipitation hardening occurs within the material while the workpiece is being formed. During the process, not all of the elastic deformation that occurs within the material converts into plastic deformation. The elastic deformation that wasn't able to convert to plastic deformation causes significant rates of spring-back withing the workpiece. Therefore, to manufacture the correct workpiece, it is necessary to calculate the spring-back rate in order to compensate the spring-back with the tool design. In this study, the effects of different temperatures, different plate thickness and different autoclave pressure values on the spring-back behaviour of the AA7075-T651 aluminum alloy in the case of simultaneous shaping while ageing to T73 temper by creep age forming process was experimentally examined. Experimental samples were produced from AA7075-T651 plate material, with reference to the wall thicknesses within the wing panel that was intended to be shaped. The AMS2770 document is determined as a reference for the process parameters to age the material from T651 temper to T73 temper. To achive stress distribution through the material thickness during forming, finite element analysis was conducted in Pam-Stamp software. As a result of this study, it has been experimentally observed that as long as the tool geometry, the sample sizes and the process time are kept constant; the increase of the sample wall thickness and the process temperature reduces the spring-back rate. It has been observed that the process pressure does not effect the spring-back rate. Additionally, the process is shown to be repeatable.