Çapraz-kama haddeleme prosesinin teknik özelliklerinin Türk ve Belarus endüstrileri için detaylandırılması

Abstract

Çapraz kama haddeleme (ÇKH) üzerine son yıllarda yoğun deneysel ve modelleme çalışmaları yapılmaktadır. Çalışılan bu proje, ÇKH üzerine yapılan çalışmaların ötesinde daha detaylı deneysel ve modelleme çalışmalarını kapsamasının yanında, modellemede kullanılan malzeme özelliklerinin yüksek deformasyon hızlarında ve yüksek sıcaklıklarda belirlenmesini ve dolayısıyla daha hassas modelleme sonuçlarının elde edilmesini hedeflemiştir. Proje kapsamında, AISI 1045 çeliği ve Ti6Al4V alaşımı iş parçalarının ÇKH işlemi üzerindeki şekillendirme açısı, genişletme açısı, alan indirgemesi ve sürtünme katsayısı parametrelerinin etkileri ısıl-mekanik model analiziyle nümerik olarak araştırılmıştır. Yapılan nümerik analizler deneysel olarak ölçülen kalıp kuvvetleri ile doğrulanmıştır. Oda sıcaklığında gerçekleştirilen ÇKH işleminde, başlangıçta sürtünme katsayısı düşük olsa bile deformasyon esnasında oluşan ısınmadan dolayı yükselmektedir. Simülasyonlarda sürtünme katsayısı deneysel olarak belirlenen ortalama değer olan 0,5 alınmıştır. Ti6Al4V için belirlenen malzeme ve hasar modelleri Split Hopkinson Basınç Bar test sisteminde çentikli numunelere yapılan testlerle doğrulanmıştır. İş parçasının düşük ve yüksek sıcaklıklarda ÇKH işleminde, sıcaklığın, efektif gerinimin, efektif gerilmenin, maksimum asal gerilmenin, ortalama gerilmenin, üç eksenli gerilme parametresinin ve efektif gerinim hızının zamanla değişimi ısıl-mekanik analizlerle belirlenmiştir. Analizler, iş parçası üzerindeki sıcaklığın işlem sırasında homojen dağılmadığı göstermiştir. Düşük sıcaklıkta yapılan ÇKH işleminde iş parçası sıcaklığı artarken yüksek sıcaklıkta yapılan işlemde iş parçası sıcaklığı düşmektedir. Analizler, çalışılan proses parametre aralığında alan indirgemesinin ve genişletme açısının kalıp kuvvetleri, gerinim ve gerilmeler üzerinde en etkin işlem parametreleri olduğunu göstermiştir. Her iki parametrenin artışı ile kalıp kuvvetleri artmaktadır. Daha önce deneysel olarak gözlenen iş parçasının orta kesitinde oluşan çapraz kırılma simülasyonlarla doğrulanmıştır. İş parçası mikro yapısının ilk işlem sıcaklığı tarafından etkilendiği gösterilmiştir. İlk kez ÇKH prosesi uygulanan Ti6Al4V alaşımı için seçilen bir sıcaklıkta alan indirgemesi ve genişletme açılarına bağlı kırılma indeksi çıkartılmıştır.