YÜKSEK LSANS TEZ
STANBUL-2007
ii
ÇNDEKLER
Sayfa
1.5.4.1 Alüminyum ve naat..............................................................................................27
1.5.4.4 Alüminyum ve letkenler........................................................................................30
2. GERLMELER ....................................................................................................... 36
3. HADDELEME PROSESNDE MALZEME KARAKTERSTNDEK DEMLERN NCELENMES VE MODELLENMES ................................. 50
4. ÇEKME DENEY .................................................................................................. 71
5. DENEYSEL ÇALIMALAR ................................................................................ 74
6. MODELLEME ÇALIMALARI........................................................................... 88
SMGE LSTES
Γ Açsal deiim A0 Balangç kesit alan J1 Birim tensörü ζ Birim matris E Elastisite oran ij Gerilme tensörü ξ Gerilme dorultusu Gerilme bileeni dorultusu b1 lk genilik Kavrama açs Kayma gerilmesi A Kesit alan G Kayma modülü cijkl Katlk matrisi T Lineer transformatör Aij Matris l Malzeme boyu l0 Malzeme ilk boyu N Normal kuvvet υ Poison oran μ Sürtünme katsays ε ekil deiim oran b2 Son genilik λ Uzama kaytsays sijkl Uygunluk matrisi C° Scaklk (Derece) K Scaklk (Kelvin) aij Vektör β Yaylma katsays R Yarçap h Yükseklik fark H Yükseklik
v
KISALTMA LSTES
Al Alüminyum Fe Demir Si Silisyum Zn Çinko Mn Mangan Ti Titanyum Mpa Mega paskal EI Erichsen test deeri kN Kilo Newton CAD Computer Aided Design
vi
EKL LSTES
ekil 1.1 Haddeleme ilemi ..................................................................................................... 12 ekil 1.2 Blum, slab ve kütüklerin haddelenmesi ile elde edilen çeitli ürünler ..................... 13 ekil 1.3 Scak haddelemede tane dizilimi .............................................................................. 14 ekil 1.4 Souk haddelemede tane dizilimi............................................................................. 15 ekil 1.5 Souk haddelemi polikristal metalde tane dizilimi ................................................ 16 ekil 1.6 Çiftli (a), üçlü (b), dörtlü (c), çoklu (d) ve sral (e) merdane düzenleri .................. 17 ekil 1.7 Çubuk ve profillerin haddelenmesi .......................................................................... 18 ekil 1,8 Hadde kuvvetleri ...................................................................................................... 19 ekil 1.9 Hadde kuvvetleri ...................................................................................................... 22 ekil 1.10 Hadde malzemeleri ve kesit ölçüleri ....................................................................... 23 ekil 2.1 Global düzlemdeki gerilme ...................................................................................... 36 ekil 2.2 Gerilme durumlar .................................................................................................... 37 ekil 2.3 Uzama durumu ......................................................................................................... 38 ekil 2.4 sonsuz küçük uzama durumu ................................................................................... 38 ekil 2,5 Global düzlemdeki ekil deiimi ............................................................................ 39 ekil 2.6 Tek eksende basma, çekme ve kayma gerilmeleri ................................................... 40 ekil 2.7 Tek eksende basma, çekme ve kayma gerinimleri ................................................... 40 ekil 2.8 Çekme deneyi numunesi .......................................................................................... 41 ekil 2.9 ki boyutlu gerilme ve gerinim düzlemleri............................................................... 44 ekil 3.1 Üç yöndeki akma gerilmeleri, Numisheet 2002 den alnan hesaplanm datalarla
karlatrlmas ................................................................................................. 52 ekil 3.2 Oda scaklnda ve farkl scaklklarda asimetrik ve geleneksel haddelenmi
numunelere yaplan kayma testi sonuçlar ........................................................ 53 ekil 3.3 Çekme testi numunesi .............................................................................................. 54 ekil 3.4 Farkl balangç gerinim deerlerine ait numunelerin çekme deney sonuçlarnn
tabloya ilenmesi............................................................................................... 54 ekil 3.5 Farkl gerinim deerlerine ait numunelerin çekme deney sonuçlar ........................ 55 ekil 3.7 AA5182-O malzemesinin farkl scaklklardaki gerilme gerinim grafikleri ............ 58 ekil 3.8 AA5182-O ‘nn 260°C’de farkl gerinim hzlarndaki gerilme gerinim grafikleri .. 59 ekil 3.9 AA5182-O’nn farkl scaklk ve gerinim hzlarndaki gerinim-gerilme grafikleri* 59 ekil 3.10 Alüminyum 5657-F alamnn scaklkla mikro yapdaki deiimi ....................... 60 ekil 3.11 Alüminyum 5457-O alamnn incelme oranna göre mikroyapdaki deiimi ..... 61 ekil 3.12 Parça dizilimi........................................................................................................... 62 ekil 3.13 Düük karbonlu çeliin souk ilemde farkl gerinim deerlerindeki tane yaplar
(a) 10% souk ilem, (b) 30% souk ilem, (c) 60% souk ilem, (d) 90% souk ilem ....................................................................................................... 63
ekil 3.14 Merdane düzeni ....................................................................................................... 65 ekil 3.15 a, 400°C K de çapraz haddelenmi numune, b, 330°C de normal haddelenmi
numune, c, 400°C de çapraz haddelenmi ve 30 dak. tavlanm numune ve d, 400°C de normal haddelenmi ve 30 dak. tavlanm numune .......................... 66
ekil 3.16 Kalnlk istikametinde merkezden alnan çapraz ve duz haddelenmi numunelerdeki kutup figürleri ......................................................................... 67
ekil 3.17 160°C, 200°C ve 220°C da alnan Erichsen testi sonuçlar a, çapraz haddelenmi numuneler, b, normal haddelenmi numuneler................................................. 68
ekil 3.18 160°C ve 220°C’de çapraz ve normal haddelemeye ait akma gerilmesi, Çekme Dayanm ve kopma uzama deerleri karlatrlmas ..................................... 68
ekil 3.19 a, ortalama r deerleri, b, düzlemsel r deerleridir. ................................................ 69 ekil 3.20 a, kalnlk, b, genilik boyunca ekil deiiminin boyuna gerinime oran. ............. 70 ekil 4.1 Mühendisliki ve Gerçek eriler ................................................................................ 71
vii
viii
akma gerilmesi ve uzama deerleri.................................................................. 64 Çizelge 5.1 Çkartlan numunelerin boyutlar .......................................................................... 78 Çizelge 5.2 Deney Sonuçlar .................................................................................................... 84
Haddeleme ilemi levha üretiminde kullanlan bir imalat yöntemidir. Bu tez çalmasnda souk haddeleme ve souk haddeleme sonucu malzeme yapsndaki deiimlerin mekanik özelliklere etkisi aratrlmtr. Malzeme yapsndaki bu deiiklikler imalat esnasnda çeitli sakncalar dourmaktadr. Sanayide söz konusu bu sakncalar tecrübe ile bertaraf edilmektedir. Bu çalmada söz konusu bu sakncalar incelenmi, deneylerle ve modellerle açklk getirilmeye çallmtr. Yabanc kaynaklarda da benzeri konular aratrlm ve konuyu açklamak için benzeri deneyleri yapld gözlemlenmitir. Söz konusu sakncalar imalat esnasnda tecrübe ile bulunmu bir takm yöntemlerle çözülmütür. Tezin bu konu ile ilgili aratrmalar yapacak dier arkadalara yol göstermesi ve klavuz tekil etmesi temennisi ile öncelikle hazrlanmasnda deerli vaktini ve yardmlarn eksik etmeyen kymetli hocam Doç. Dr. Özgen ÇOLAK’A, desteini her zaman yanmda hissettiim biricik aileme, malzeme temini konusunda her zaman yardmc olan Metanser Hadde Sanayine, parçalarn ilenmesi konusunda büyük yardm olan enyuva Alüminyuma ve Kenan Bey’e ayrca deneyin yaplna imkân veren TÜ Uçak Bilimlerindeki saygdeer hocalarma ve Müslüm Beye, modelleme konusunda gece gündüz demeden her soruma cevap veren sevgili arkadam Cemal’e ve i arkadalarma sonsuz teekkürü bir borç bilirim.
x
ÖZET
Bu çalma ile souk haddeleme prosesinde haddeleme dorultusuna bal olarak deien mekanik özellikler konusuna bir açklama getirilmeye çallmtr. Uzun yllar souk haddeleme ilemi tek dorultuda yaplarak elde edilen levhalarn kullanm esnasnda belirli bölgelerde bir takm problemlerle karlalmtr. Tek yönde yaplan souk haddeden çkan alüminyum levhalar svama usulü ile yaplan imalatlarda kalbn kenar bölgelerinde yrtlarak imalat olumsuz yönde etkilemektedir. Olay mikro yapda inceleyecek olursak tek yöne doru haddelenmi levhada malzeme taneleri bir yönelim gösterdii ve bu sebepten hadde yönüne malzeme mukavemeti artarken hadde yönüne dik dorultuda azalmas beklenmektedir. Bu anizotropik yap ayn miktar gerilmeye maruz kalan levhalarda farkl tepkiler oluturmaktadr. Daha açklayc bir tabir ile heterojen mukavemet özellii malzemeyi yük karsnda heterojen bir cevap vermeye itmitir. Bu durumda levhann ilenmesi esnasnda bir yöne yüksek mukavemet denk düerken dier yöne düük mukavemet isabet eder.
Esas olarak bu tez çalmas deneysel ve modelleme olmak üzere 2 bölümden olumaktadr.
Deneysel bölümde, tek yönlü ve çift yönlü olarak haddelenmi alüminyum levhalarn tek eksenli çekme gerilemesi etkisi altnda davran incelenmitir. Bu kapsamda haddelenmi levhadan, hadde yönünde (0°), hadde yönüne dik (90°) ve hadde yönü ile 45°’lik aç yapacak ekilde numuneler elde edilerek çekme deneyleri yaplmtr. ki farkl yöntem ile elde edilen haddelenmi levhalarn yapsnn anizotropik olup olmad aratrlmtr.
Tezin ikinci bölümünde bu deneysel sonuçlar kullanlarak çekme deneyi sonlu elemanlar yönteminde simüle edilmitir. Bu sayede sadece elastik bölgedeki davran deil ayn zamanda plastik bölge de ki davran da simüle edilmitir.
Tez bu balamda 7 temel bölümden olumutur.
lk bölümde haddeleme konusu ele alnd. Haddelemenin tanm ve çeitleri ve usulleri konusunda genel bir bilgilendirme ile bu imalat yöntemi tantld.
Dier bölümde gerilme ve gerinim konusuna ksaca deinildi, yaplan tanmlamalarla bir takm hatrlatmalarda bulunuldu.
Sonraki bölümde konuyla ilgili yaplm dier çalmalar anlatld.
Dördüncü bölümde ise çekme deneyi açkland.
Beinci bölümde söz konusu deneysel çalmalar yaplacak, çkan sonuçlar hakknda bilgiler verildi. Ayrca bu bölümde ilgili mühendisliki grafikler çizilip sonuçlar irdelendi.
Altnc bölümde ise yaplan deneye ait modelleme çalmalar ve sistemin sonlu elemanlar analizi ile çözümü bilgisayar ortamnda yaplarak uygunluklar aratrlmtr. Abaqus analiz programnda deney elastik ve plastik olarak simüle edilerek ve model tanm yaplarak deneysel gerçek erisi çizildi.
Sonuç ksmnda ise yaplan ilemler özetlenip, çkan sonuçlar irdelendi.
Anahtar kelimeler; Souk haddeleme, anizotropi, çekme testi, gerilme, gerinim, sonlu elemanlar analizi.
xi
ABSTRACT
In this study, it is aimed to investigate the changes in mechanical behaviours with rolling direction in cold-rolling process. For years, sheets rolled in a single direction released some problems during manufacturing process. Al-sheets rolled in a single direction exhibited cracking at the edges during cold forming. On macroscopic scale, sheets rolled in a single direction represents grains oriented in a certain direction. Therefore, it is expected that material strength will increase in the rolling direction and decrease in the transverse direction. Sheets deformed in same manner reveals different responses due to this anisotropic structure of the materials.
This study mainly consists of two parts: Experimental and Modelling.
In the experimental part, the behaviour of the single and cross-rolled Al-sheets subjected to uniaxial tensile stress is investigated. Tensile specimens were cut from rolling direction (0), transverse direction (90 ) and at 45 angle to the rolling direction. The anisotropy of the sheets rolled with two different process is investigated.
In the second part, the tensile test is simulated with FEM by using the experimental results and therefore behaviour of the material in the plastic region is also obtained.
In this context, thesis is composed of seven basic parts:
In the first part, a general information about the description, types and methods of rolling process is given.
Next, stress and strain subject is mentioned briefly.
In the following part, related studies are represented.
In the fourth part, the tensile experiment is explained. Experimental studies and the results are given in the next section. Plotted engineering graphs are also given.
In sixth part, the topic will be taken up in terms off FEM, and test sample was simulated in a FE program called ABAQUS.
At result, all the operations are briefed and results are explicated.
Key words: cold rolling, anisotropy, tensile test, Stress, Strain, FEM
12
1. HADDELEME
1.1 Tanm
ekil verilecek olan malzemenin, parçann, hadde ya da yufkaç denen ve birbirlerine zt
yönde dönen iki veya daha çoklu silindirler arasndan geçirilerek yeniden boyutlandrlmasna
haddeleme denir. Plastik ekil vermenin en büyük ksm haddeleme ile yaplmaktadr.
Haddeleme usulünde ilk amaç haddelenen malzemeyi sktrmak yani daha youn hale
getirmektir. Bu suretle bunker ve buna benzer boluklar giderilir veya azaltlr. Ayn zamanda
malzemedeki cüruf birikintileri dar atlr. kinci amaç malzemeyi daha küçük bir kesit
haline getirmektir. Böylece çelikhanede dökülen ham bloklar haddeler arasndan geçirilerek,
istenilen düzgünlükte ve teknikte kullanlabilir formlarda ekilli kesitler haline getirilir.
Haddeleme iç yap bakmndan ikinci derecede, d yap bakmndan birinci derecede
düzgünlük arz eder.
getirirken boyunu uzatmaktadr. Bu esnada ezilme ve basma meydana gelmektedir. lem
dövme ve basma ilemi gibi alglanacak olsa bile fark sürekli olmasdr. Bu bize zaman
kazandrmakta ve ayrca bu sayede scak haddelemede ara tavlamalara gerek kalmadan
bloun ssndan verimli bir ekilde yararlanmamz salamaktadr. Haddeleme ile döküm
ileminin ortaya çkartm olduu yapnn deitirilerek sk ve ince taneli bir hale getirilmesi
Askeland, D,R, - Phule P,P, The Science and Engineering of Materials 4th ed.
13
mümkündür.
Haddeleme ileminin bir dier önemli yönü ise ekstüzyonun aksine, belirli bir anda snrl bir
hacimde basnç ve deformasyon uygulanmasdr. Böylelikle elde edilen mekanik avantaj
sayesinde çok ar ignotlar ve ekil deitirme dayanm yüksek olan çelikleri ekillendirmek
mümkündür. Bütün bu özellikleri dolaysyla çelik üretiminin hemen hemen tamamna yakn
bir bölümü hadde mamulleri olarak kullanma sunulmakta ve bunlar bir baka imal usulü ile
elde edilememektedir. Yar mamul olarak yass, kaln ve ince kütükler (slab, bloom ve billet),
çeitli çelik profiller (kare, yuvarlak, köebent, ray, I, U, … V.b), çeitli saclar (çelik,
alüminyum ve türlü metal alamlar), çelik borular (dikili ve dikisiz) balca hadde
mamulleri olmakla beraber, bunlara hadde ile gerçekletirilen baz özel imalatlar da (dönel
parçalar, vidalar, dililer, rulmanlar, vagon tekerlekleri, bandajlar, sac profilleri… V.b.)
ekleyebiliriz.
ekil 1.2 Blum, slab ve kütüklerin haddelenmesi ile elde edilen çeitli ürünler
ÇAPAN, L. (2003), Metallerde Plastik ekil Verme,Çalayan Kitabevi, stanbul
14
ekil verme, hadde için olanlarna da scak haddeleme denilir. Yeniden kristalletirme
malzemeye ergime scaklnn %40’ kadar ki bir scaklkta uygulanan bir sl ilemdir.
Esasen malzemeye, ekil deitirmeden önceki özellikleri, kazandrmak için kullanlr.
Yeniden kristalleme scakl bu olayn bir saat içinde tamamland scaklk olarak
tanmlanr. Metalin erime scakl Te (°Kelvin) ise yeniden kristalleme scakl yaklak
0.4xTe (°Kelvin) mertebesindedir. Baz malzemelerin yeniden kristallemeleri oda
scaklnda bile olabilir. Mesela kurun, kalay, çinko ve kadmiyum oda scakl civarnda
yeniden kristalleir. Tavlanan malzemenin azalan ekil deiimi mukavemeti ve artan plastik
ekil deiimi özelliinden faydalanlr. Ergimi sv metal dökme demir kokillere doldurulup
katlamaya braklmas ile ignotlar, notlarn da scak haddelenmesi ile de ilk ürün olarak
slab, blum veya kütükler elde edilir. Daha sonra bu ürünler tekrar haddelenerek profil, ray,
çubuk, saç, boru gibi çok çeitli hadde ürünleri üretilir. nce saclarn dndaki hadde
mamullerinin hemen hemen tümünde scak haddeleme uygulanmaktadr. Scak haddeleme ile
elde edilebilecek biçim ve ölçü taml snrl kalmakla beraber karmak ve kapal profil
kesitlerinin haddelenmesi mümkün deildir.
http://www.cse.iitd.ernet.in/~%20cs1050176/Metal%20Forming%20Processes.ppt#292,6,Change in grains structure in rolling
nce kesitli levha, tel ve çubuk gibi mamullerin üretilmesinde kullanlr. Malzeme yapsnda
yeniden kristalleme scaklnn altndaki scaklklarda uygulanr. Souk haddelemede scak
haddelemeye göre daha düzgün çap tolerans ve düzgün yüzeylerde mamul almak
mümkündür. Souk haddeleme sonucu meydana gelen sertlik (gerilme sertlii) mukavemeti
arttrmak için kullanlabilir. Souk haddelenmi çelik levhalar için balama haddesi, devaml,
scak erit haddelerden bozulan scak haddelenmi saçlarn devam eklindedir. Souk
haddelenmi levhalar ya scak haddelenmi eritlerden ya da bakr alamlar halinde direkt
olarak dökümünden sonra souk haddelenir. Üç-be tezgâhl (arka arkaya) yüksek devirli
dörtlü haddeler çelik levha, alüminyum ve bakr alamlarnn souk haddelemesi için
kullanlr. Souk haddelemede bloun kesiti daralrken boyu uzamaktadr. Bu ilem srasnda,
ezilme ve bir miktar genileme görülmektedir. lem serbest dövme ve basmaya benzer
ekilde gelimekte, ancak buradaki gibi aralkl olmayp sürekli bir ekilde uygulanmaktadr.
Böylelikle zaman kazanmak ve scak haddelemede ara tavlamalara gerek kalmadan bloun
ssnda verimli bir ekilde yararlanmak mümkün olmaktadr. Haddeleme ile döküm ileminin
ortaya çkartm olduu yapnn deitirilerek sk ve ince taneli bir hale getirilmesi ve bu
sayede aynen scak dövmede olduu gibi malzeme özelliklerinin iyiletirilmesi
salanmaktadr.
www.matpr.kth.se/education/Files/Extentor%204M1347,%20eng/4M1347-exam041209.doc
1.3.3 Merdane Düzenleri
Yass ürünlerin haddelenmesinde en basit merdane düzeni tek yönlü ikili düzendir. Çift yönlü
ikili düzende ise malzemenin bir kez haddelendikten sonra, merdanenin üzerinden
dolatrmadan tekrar haddelenebilmesi için merdanenin dönme yönü deitirilebilir. Üçlü
hadde tezgâhnda ise üç merdane üst üste dizilmitir. Malzeme iki yönde de haddelenebilir.
(ekil1.6)
Moffatt, G.W. Pearsall, and J. Wulff, The Structure and Properties of materials, Vol.1, Structure p.140, john Wiley and Sons, New York, 1964
Anizotropik yap
zotropik yap
Haddelemeden Önce
235 µm
Haddelemeden Sonra
Haddeleme Yönü
(e)
ekil 1.6 Çiftli (a), üçlü (b), dörtlü (c), çoklu (d) ve sral (e) merdane düzenleri*
Haddeleme kuvvetinin düürülmesi için merdane çapnn küçültülmesi gerekir. Fakat çapla
beraber dayanm ve rijitlik de azaldndan küçük çapl i merdanelerinin daha büyük çapl i
merdaneleri ile desteklenmesi gerekir. Dörtlü düzende destek merdaneleri i merdanelerinin
haddeleme dorultusuna dik dorultuda eilmelerini önler. Fakat i merdaneleri yatay
dorultuda da eilebilecei için dörtlü düzende i merdanelerinin çap belirli bir deerden
küçük alnamaz. merdanelerini daha da küçültebilmek için 4–10–18 destek merdaneli
düzenler gelitirilmitir. Çok rijit olan yirmili tezgâhlar yüksek dayanml ince saclarn dar
toleranslarla souk haddelenmesine özellikle uygundur. Bu tezgâhlarda dayanm, rijitlik ve
anma gibi faktörler göz önüne alnarak tungsten karbürden üretilen i merdanelerinin çap 6
mm ye kadar düürülebilmitir. Oniki’li bir düzende ise, örnein i merdanelerinin çap 10
mm, içteki 4 destek merdanesinin çap 20 mm ve dtaki 6 destek merdanesinin çap da 40
mm alnarak 0,5 mm kalnlktaki nikel rulolarla paso sonunda 0,01 mm ‘ye indirilebilmitir.
*Dr. J. Stokes, Material Science And Prossesing Technology, School of Mechanical & Manufacturing Engineering Dublin City University Structure and Properties of Materials, Vol. I, Structure, p. 140, John Wiley and Sons, New York, 1964.)
18
1.3.4 Hadde Kuvvetleri
kuvvetinin malzemeyi çekebilecek büyüklükte olmas gerekir.
G. E. Dieter, McGraw-Hill, Mechanical Metallurgy, Inc., 1986
19
Sürtünme kuvveti merdane ile malzeme arasndaki temas yüzeyinin büyüklüü ile orantldr
yukardaki ekilde temas yüzeyi AB yay ile gösterilmitir. Buradan hareket ile aadaki
geometrik bantlar yazlabilir.
ABC üçgeni çap gören çevre açl üçgen olduundan A açs diktir. Dik üçgen
bantlarndan:
yazlabilir.Burada:
h1 – h2 = h ( Ezme olarak isimlendirilir. ) (1.2)
BD = ½ h
ld = ( R h – ¼ h2 )½ eitlii bulunur. (1.4)
¼ h2 deeri R h deeri yannda % 1 hata ile ihmal edilebilir. Bu takdirde:
ld ( R h )½ yaklak deeri kullanlabilir. (1.5)
Yine ekil 1.8’den AB yaynn uzunluu:
AB = 2R / 360 0,01745 R ( derece cinsinden ) (1.6)
: kapma açs
20
Hesaplamalarda AB yay yerine genellikle “ ld “ kiri boyu kullanlr. Sonuç olarak temas
yüzey alan:
F = AB * bor = 0,01745 R [ ( b1 + 2b2 ) / 3 ) ] ( R h )½ * [ ( b1 + 2b2 ) / 3 ) ] (1.7)
( bor ) ortalama genilik olarak [ ( b1 + 2b2 ) / 3 ) ] deeri, ½ ( b1 + b2 ) deerinin yerine
kullanlmtr. Bu ekilde kullanlmas genel tecrübeler sonucunda olumutur. Haddeleme
ilemlerinde, malzemenin haddelenmesi esnasnda hacim kayb olmaz prensibinden hareketle
sabit debi hipotezi uygulanr. Gerçekte, malzemenin haddelenmesi esnasnda bir miktar tufal,
bir miktar çapak ve bir miktar da ezilme nedeniyle hacim azalmas olur. Yaplacak hesaplar
için bu kayplar göz ard edilebilir.
Bu durumda:
Haddeden çkan malzeme hacmi V2 = F2 L2 olsun (1.9)
sürekli bir haddeleme için:
F1L1 = F2L2 = F3L3 =…= FnLn yazlr. (1.10)
Kesitler
Hacimler
Hacimlerin eitliinden:
Her hangi bir tezgâh için bu eitlikten birisini alalm:
b1h1L1 = b2h2L2 ( b2h2L2 ) / ( b1h1L1 ) = 1 bulunur. (1.14)
Bölünen ve bölen ayn isimli terimler ayr ayr alndnda:
h2 / h1 : Ezme katsays (1.15)
b2 / b1 : Yaylma katsays (1.16)
21
= 1 eitlii elde edilir. (1.18)
Ayn zamanda F1L1 = F2L2 eitliinden: (1.19)
F1 / F2 = L2 / L1 = yazlabilir. (1.20)
Haddeleme ileminde birden fazla tezgah bulunma durumunda, toplam uzama ve ortalama
uzamada söz konusu olacaktr.
1 = F1 / F2 = L2 / L1 ; 2 = F2 / F3 = L3 / L2 ; n = Fn / Fn+1 = Ln+1 / Ln yazlacaktr. (1.21)
Taraf tarafa çarpldnda:
123…n = F1 / Fn+1elde edilir. (1.22)
F1 ; ilk tezgâha girmeden önceki malzemenin kesit alan.
Fn+1 ; Son tezgâhtan çktktan sonraki malzemenin kesit alan.
Bu durumda toplam uzama
t = 123…n = F1 / Fn+1 (1.23)
“n“ adet uzama sonunda meydana gelen toplam uzamann ortalamasn “m“ olarak
gösterdiimizde:
n m = t = 123…n = F1 / Fn+1 = 123…n = F1 / Fn+1 denklii yazlabilir. (1.24)
Buradan m = ( t ) 1/n veya (1.25)
n log m = log t veya (1.26)
n = log t / log m = log ( F1 / Fn+1 ) / log m = ( log F1 – log Fn+1 ) / log m elde edilir. (1.27)
Ayn hesaplama yöntemi ile gidildiinde, m , m arasnda da benzeri ilikiler kurulabilir
Yakalama açsndan baklacak olursa
Haddeleme ileminin balama koulu
tg m (1.30)
Ufak açlarda m 90 için ( ince saçlarn souk haddelenmesi için )
22
Giri düzlemi ile merdanelerin merkezini birletiren düzlem arasndaki “ m “ açs kavrama
açs veya temas açs olarak adlandrlr. Bu balamda kavrama açsnn en büyük deeri
( m )max = tg–1 olarak alnabilir. (1.31)
> tg m ise haddeleme balar. Aksi takdirde malzeme merdaneler arasnda ilerleyemez.
Bunu yerine geriye doru itilir. Souk haddelemede deeri 0,2 ile 0,7 arasnda olabilir.
ekil 1.9 Hadde kuvvetleri
1.4 Levha ve Saclarn Haddelenmesi
Levhalar arl 2 tonu bulan slablarn scak haddelenmesi ile elde edilir. Haddeleme ilemi
iki kademeden oluur. Birinci kademede, slab, bir veya iki kez uzunluu dorultusunda
haddelendikten sonra yatay düzlemde 90° döndürülerek bu defa merdaneler arasna geni
tarafndan sokularak istenilen levha eni elde edilene kadar haddelenir. kinci kademede tekrar
90° döndürülen slab, istenilen kalnlk elde edilene kadar uzunluk dorultusunda haddelenir.
Levhalarn haddelenmesinde iki ya da üçlü merdane düzenleri kullanlr. Saclarn
haddelenmesi scak ve/veya souk olarak yaplr. Scak haddelemede, slablardan hareketle,
600….2200 mm ( bazen de daha fazla ) enine ve 1,25…12 mm kalnlnda saç ve levhalar
elde edilir. Daha sonra souk haddelenecek olan saçlar, modern tesislerde, rulo halinde sarlr.
Bu rulolar souk haddelemeden önce dekapaj ve baka hazrlk ilemlerinden geçirilir. Souk
ÇAPAN, L. (2003), Metallerde Plastik ekil Verme,Çalayan Kitabevi, stanbul
23
atmosfer kontrollü frnlarda yeniden kristalleme tav uygulanmaldr.
Souk haddelenmi ve tavlanm çelik saçlarda ve dier malzemelerde temper haddelemesi
uygulanr. Temper haddelemesi, ekil deitirme oran %0,5…1,5 gibi çok düük bir souk
haddeleme ilemidir. Bu ilemin amac saça daha sonra plastik ekil verilirken, örnein derin
çekmede, belirgin akma ve dolaysyla Lüders bantlarnn oluumunu engelleyerek yüzey
görünümünün bozulmamasn salamaktr. Temper haddelemesinden sonra saça ekil
deiimi yalanmasna uramadan plastik ekil verilmelidir. Aksi halde, yani depolamada
belirli bir süre alrsa, plastik ekil verme srasnda belirgin akma ve Lüders bantlar yeniden
görülür. Saçlar standart ölçülerde plakalar veya rulo eklinde sata sunulmaktadr.
ekil 1.10 Hadde malzemeleri ve kesit ölçüleri*
ÇAPAN, L. (2003), Metallerde Plastik ekil Verme,Çalayan Kitabevi, stanbul
24
13 Atom numaras 13
Al Atom arl 26.981.539
26,981596 Elektron Konfigürasyonu 2-2-6-2-1
Elektron dizilii: 1s-2s-2p-3s-3p-3d-4s-4p-4d-4f-5s-5p-5d-5f-6s-6p-6d-7s
artlar Mekanik Özellikler
Faz Scaklk(C°) Younluu 2700 kg/m3 Kat 24 Elastiklik Modülü 62.053 Gpa Kat -273,15 Poisson Oran 0.35 Kat Isl Genleme Katsays -173,15 °C Kat 24
Elektriksel Özellikler Scaklk (°C)
Elektrik Direnci 2.655 × 10-8 W-m 24
Isl Özellikler Scaklk (C) Basnç (pa)
Erime Scakl 670 °C 101325 Kaynama Scakl 2518 °C 101325 Kritik scaklk 7575 °C Erime Entalpisi 397 J/g -273,15 101325 Buharlama Entalpisi 10896.34 J/g -273,15 101325 Isl Kapasite 897 J/kg-K 24°C’den fazla… 100000 Isl iletkenlik 237 W/m-K 27°C’den fazla 101325
Alüminyum, yeryüzünde oksijen ve silisyum'dan sonra en çok bulunan üçüncü element
olmasna ramen, endüstriyel çapta üretimi 1886 ylnda elektroliz yönteminin kullanlmaya
balanmas ile gerçeklemitir.
Alüminyum, dier çok kullanlan metaller olan demir, kurun ve kalay gibi, doada bileikler
halinde bulunur. Alüminyumu oksit halindeki bileiinden ilk ayran ve elde eden kii, 1807
ylnda, Sir Humprey Davy olmutur. Daha sonra, Hans Christian Oersted, Frederick Wöhler
ve Henri Sainte-Clairre Deville, alüminyum eldesinde yenilikler getirmilerdir.
Alüminyumun endüstriyel çapta üretimi ise, 1886 ylnda ABD'de Charles Martin Hall ve
Fransa'da Paul T. Heroult'un birbirlerinden habersiz olarak yaptklar elektroliz yöntemi ile
balamtr. Bu, günümüzde halen kullanlan yöntem olduundan, 1886 yl alüminyum
25
endüstrisinin balangç yl olarak kabul edilir.
1886 ylnda Werner von Siemens'in dinamoyu kefi ve 1892 ylnda K.J.Bayer'in, boksitten
alümina eldesini salayan Bayer prosesini bulmas ile alüminyumun endüstriyel çapta üretimi
çok kolaylam ve bu en genç metal, demir çelikten sonra dünyada en çok kullanlan ikinci
metal olmutur.
Saf alüminyum içerisine katlan bir takm maddelerle özellikleri deitirilebilir.
Alüminyumun metal olarak özellikleri bir çok durumda onun ideal ve ekonomik bir malzeme
olmasn salar. Alüminyumun genel özellikleri aada özetlenmitir:
Alüminyum hafiftir. Ayn hacimdeki bir çelik malzemenin arlnn ancak üçte biri
kadar arlktadr.
Alüminyum, hava artlarna, yiyecek maddelerine ve günlük yaamda kullanlan pek çok
sv ve gazlara kar dayankldr.
Alüminyumun yanstma kabiliyeti yüksektir. Gümüi beyaz renginin bu özellie olan
katks ile beraber gerek iç gerekse d mimarî için cazibeli bir görünüme sahiptir.
Alüminyumun bu güzel görünümü, anodik oksidasyon (eloksal), lâke maddeleri vs. gibi
uygulamalar ile uzun müddet korunabilir. Hatta birçok uygulamada tabii oksit tabakas
bile yeterli olur.
veya daha yüksektir.
Alüminyum elastik bir malzemedir. Bu nedenle ani darbelere kar dayankldr. Ayrca,
dayankl düük scaklklarda azalmaz. (Çeliklerin, düük scaklklarda ani darbelere
kar mukavemeti azalr).
Alüminyum, ilenmesi kolay bir metaldir. Öyle ki, kalnl 1/100 mm’ den daha ince olan
folyo veya tel haline getirilebilir.
Alüminyum s ve elektrii bakr kadar iyi iletir.
Alüminyuma ekil vermek için döküm, dövme, haddeleme, presleme, ekstrüzyon, çekme
gibi tüm metotlar uygulanabilir.
Alüminyum 40–540 N/mm2 ortalama mukavemeti ile bir çok kullanm alan için optimum
çözümler sunmaktadr.
eldesi, iki aamada gerçekleir. Birinci aamada, Bayer metodu ile boksit cevherinden
alümina elde edilir. kinci aamada ise, elektroliz ile alümina'dan alüminyum elde edilir.
Alümina tesisleri, genellikle boksit cevherlerinin yanna kurulur. Madenden çkarlan boksit
cevheri, sudkostik eriyii ile muamele edilerek alüminyum hidroksit eldesi gerçeklesir. Bu
islem sonucunda olusan erimeyen kalntlar (krmz çamur) ayrlr ve alüminyum hidroksitin
kalsinasyonu ile "alümina" (alüminyum oksit) elde edilir.
Bundan sonraki aama, "alümina"nn "alüminyum"a dönüstürülmesidir. Beyaz bir toz
görünümündeki alümina, elektroliz ileminin yaplaca hücre ad verilen özel yerlere alnr.
Burada amaç, aluminyumu oksijenden ayrmaktr. Elektroliz ilemi için 4-5 volt gerilmede
doru akm uygulanr. Dipte biriken aluminyumun alnmas ile ilem tamamlanr.
Genel olarak, arlkça 4 birim boksitten 2 birim alümina ve 2 birim alüminadan da 1 birim
alüminyum elde edilir.
lk zamanlarda üretilen birincil alüminyumun her tonu için 42.000 kwh olan enerji sarfiyat,
günümüzde ortalama 16.500 kwh deerine dümütür. Bu deer, en yeni teknoloji ile
çalldnda 13.000 kwh/t olmaktadr.
aluminium) olarak tanmlanr.
1.5.3 Alüminyum Ürünlerin Üretim Yöntemine Göre Snflandrlmas
Alüminyum, ekstrüzyon, haddeleme ve döküm ilemleri ile çeitli yar- ürün ve ürünler haline
dönütürülür.
Ekstrüzyon yöntemi ile çeitli kesitlerde aluminyum profl, çubuk, boru, lamalar ve flmasin
elde edilir. Alüminyum, ekstrüzyon ilemine çok uygun bir metaldir. Böylece, kullanm
amacna uygun ekil ve ölçülerde pek çok ürün, baka bir biçimlendirme ilemine gerek
kalmadan ekonomik bir ekilde üretilir.
Yass Ürünler
Scak ve souk haddeleme yöntemi ile üretilen plaka, levha ve folyo gibi yass ürünlerdir.
27
Döküm Ürünleri
Alüminyumdan, kokil, basnçl veya kum döküm yöntemleri ile çeitli büyüklük ve ekilde
parçalar üretilir.
Alüminyum letkenler
salamaktadr. Bu nedenle günümüzde enerji nakil hatlar alüminyumdan yaplmaktadr.
Alüminyum iletkenler, kontinü döküm ile flmain eldesi, flmainin haddede çekilerek tel
haline getirilmesi ve tellerin örülmesi, ile oluan üç aamal proses ile üretilirler
1.5.4 Alüminyum Kullanmnn Endüstrilere Göre Gruplandrlmas
1.5.4.1 Alüminyum ve naat
naat sektörü, ylda Avrupa'da 1,2 milyon ton, ABD'de 1.05 milyon ton, Japonya'da 915.000
ton alüminyum kullanmaktadr. (2000 ylnda dünyada mimari amaçla alüminyum kullanm)
Alüminyum, binalarn çat ve cephe kaplamalarnda, kap ve pencerelerinde, merdivenlerde,
çat iskeletinde, inaat iskelelerinde ve sera yapmnda büyük miktarda kullanlr
Alüminyumun salaml yannda sahip olduu dekoratif görünüm, eloksal (anodik
oksidasyon) kaplama ile bir bakma ölümsüzleir. Gerek natürel veya renkli eloksal kaplama,
gerek ise lake kaplama (elektrostatik toz veya sv boyama) ile alüminyum; mimar ve
mühendislere inaat sektöründe zengin seçenekler sunar. naat sektöründe; alüminyum
ekstrüzyon, yass-ürünler ve döküm ürünleri kap/pencere doramalar, cephe/çat kaplamalar
ve aksesuarlarn yapmnda kullanlr.
1.5.4.2 Aluminyum ve Ambalaj
imalatndan ilaç kutularna kadar çok çeitli ambalaj uygulamalarna mükemmel cevap verir.
Banyoda di macunu tüpünden, marketlerdeki saysz ürüne (çikolata vb.) mutfakta folyoya
sarl frn yemekleri ve buzdolabndaki souk merubatlara kadar, alüminyum pek çok ürünü
sarar ve korur.
geçirmezlii ve kolay ekillenebilmesi onu ideal bir ambalaj malzemesi yapar.
Alüminyum folyo, hava ve mor-ötesi nlar geçirmediinden, gdalar doal renk ve tatlar
28
ile birlikte korur. Alüminyum, folyo olarak vakumlu ambalajlarda, metalize film (alüminyum
kapl plastik) olarak da s ile kapanan ambalajlarda (yourt, ilaçlar vb) en çok tercih edilen
malzemedir.
Alüminyumun en yaygn kullanld alanlardan birisi de, merubat ve bira kutulardr.
Dünyada kullanlan tüm içecek kutulannn % 80' i alüminyum kutulardr. Bunun nedeni, hafif
açlmas kolay, darbeye dayankl, salam, çabuk soutma özellii ve geri kazanlabilir
olmalardr.
Kullanlm alüminyum içecek kutularnn yüksek hurda deeri, geri kazanma için kutularnn
toplanmasn kolaylatrr.
sonucunda, yeni kutular üretilmektedir.
Avustralya'da % 60, Kanada'da % 45, Japonya'da % 42, Avrupa'da % 16 olmutur. Bu
oranlar, her yl artmaktadr. Alüminyumdan yaplan dier ambalajlarn atklarndan enerji elde
eden yeni bir proses bulunmu ve Avrupa'da kullanlmaya balanmtr.
1.5.4.3 Alüminyum ve Tat Araçlar
Alüminyum, ulam sektöründe tat araçlarnn üretiminde kullanlan en önemli
malzemelerden birisidir. Alüminyum kullanmnn yaklak % 25'i tat araçlarnn üretimine
aittir. (2000 ylnda ABD Avrupa ve Japonya'da otomotiv sektöründe alüminyum kullanm)
Tat araçlar ne kadar haff olursa, hareket etmeleri için daha az enerjiye gerek duyulur.
Günümüzde bir otomobilde 50 kg alüminyum kullanlmaktadr. Bu sayede, yaklak 100 kg
demir, çelik ve bakr malzeme tasarrufu yaplmaktadr. Yaplan hesaplar ve deneyimler
sonucunda, alüminyum kullanlan bir otomobilin, yeterince alüminyum kullanlmam bir
otomobile kyasla, ekonomik ömrü boyunca 1500 litre daha az yakt harcad anlalmtr.
Bu durumun gerek sürücülerin akaryakt masraflarna salayaca ekonomi ve çevre sal
açsndan atmosfere yaylan atk ekzos gaznn düürülmesi yönünden çok büyük faydas
bulunmaktadr.
Otobüs ve tren gibi sk sk hareket eden ve duran araçlarda, aracn hafif olmas daha da fazla
önem kazanmaktadr. Günümüzde otobüs, tren, kamyon gibi büyük kara araçlarnda
alüminyum kullanm ile önemli yakt tasarrufu salanmaktadr.
Otomotiv sektöründe araç bana alüminyum kullanm 2003 yl itibar ile ortalama olarak
29
Tat Komponenti Kuzey Amerika (Kg) Avrupa (Kg)
Motor 40,0 35,2
Transmisyon 26,5 15,5
Jantlar 18,0 11,4
Radyatör 14,5 10,5
Direksiyon sistemi 2,8 2,7
Kaporta sac 2,2 2,9
Dier parçalar 9,0 7,4
Baz otomotiv markalarnda araç araç bana kullanlan alüminyum miktar u ekildedir
Çizelge 1,3 Al malzemesine otomotiv modellerine göre kullanm oranlar*
Üretici Araç bana alüminyum miktar
(Kg)
Ayrca karayollar trafik ve yön iaret sistemlerinde, otoyol parafet ve köprülerinde
alüminyum kullanm artmaktadr. Deniz araçlarnda, özellikle teknelerde alüminyum süper-
yap sistemleri ile arlk merkezi daha aaya çekilmekte ve böylece teknenin dengesi
artrlmakta ve daha çok kullanm hacmi salanmaktadr. Küçük teknelerin ve yatlarn yelken
direkleri alüminyumdan yaplmaktadr. Bir uçan arlkça %70'i alüminyumdan
ESTAL 2003
havaclk sektörünün gelimesine en büyük katky yapmtr. Duralüminyum (alüminyum-
bakr) alamlanndan sonra gelecekte en önemli uçak malzemesi alüminyum-lityum alamlan
olacaktr. Alüminyum-lityum alamlan ile, uçaklarn % 15 hafiflemesi mümkündür.
1.5.4.4 Alüminyum ve letkenler
Alüminyum son derece iletken bir metaldir. Bu nedenle, tüm alüminyum kullanmnn
Avrupa'da % 10'u, ABD'de % 9'u, Japonya'da % 7'si elektrik ve elektronik sektöründe
kullanlmaktadr. Alüminyumun bu alanda en çok kullanld yer, elektrik nakil hatlardr.
Çelik özlü alüminyum iletkenler, yüksek voltajl elektrik nakil hatlarnda tercih edilen tek
malzeme olmutur. Alüminyum, yeralt kablolarnda, elektrik borularnda ve motor bobin
sarmnda yaygn ekilde kullanlmaktadr. Elektronikte, alüminyum kullanm yerleri
arasnda, aseler, yongalar, transistör soutucular, data kayt diskleri ve elektronik cihazlarn
kasalar bulunmaktadr.
Makina elemanlan uygulamalarnda, yüksek dayanm/arlk oran, korozyona dayanm ve
ileme kolayl, alüminyumun üstün özellikleridir. Hafflii nedeniyle, büyük ve tek
parçalarin manüpülasyonu mümkün olur. Hassas toleranslarda ileme kolayl sayesinde,
standart birimlerden büyük parçalarn yaplmas mümkün olur. Karmak kesitli parçalarn
üretiminde, alüminyum ekstrüzyonu büyük avantajlar salar.
Vites kutulan, motor bloklar ve silindir kafalar kolaylkla alüminyum döküm ile yaplr. Son
uygulamalarda krank mili yataklannda alüminyum kullanlmas, bu parçalarn uzun ömürlü
olmasn salamtr.
bakm gerektirmeyen "hafif alaml" jantlar "alüminyum" dur
31
Çizelge 1.5 letken ve ticari Al dier standartlardaki karlklar*
http://www.aluminyumsanayi.com/aluwebsayfam1a.html
Herbiri Toplam
ETAL-F1 98 0.15 0.66-0.99 0.35 0,1 0,1 0,05 0,1 0
ETAL-F 95 1,5 5 1 1,5 1 0,05 0,1 1
ETAL-0 99 0.05-0.15 0.70 0.25 0.06 - 0.05 0.05 0.15
ETAL-1 99 0,05 0,8 0,35 0,1 0,05 0,05 0,05 0,15
ETAL-3 99,3 0.05 0.60 0.35 0.06 0.05 - 0.05 0.15
ETAL-5 99,5 0.05 0.40 0.25 0.05 - 0.05 0.03 0.10
ETAL-6 99,6 0.04 0.30 0.20 0.05 - 0.04 0.03 0.10
ETAL-7 99,7 0.03 0.25 0.15 0.04 - 0.03 0.03 0.10
Saf (Ticari) Alüminyum
ETAL-5E - 0.40 0.15 - - - 0.02 0.10
ETAL-6E 99,6 - 0.30 0.10 - - - 0.02 0.10 letken
Alüminyum ETAL-7E 99,7 - 0.25 0.10 - - - 0.02 0.10
ETBANK TSE DIN
ETAL-0 Al99.0 Al99.0 1100 A45 D25 3567 1C 1100 Al99.0 -
ETAL-3 - - 1030 A4 - - - - - AD1
ETAL-5 Al99.5 Al99.5 1050 A5 IS(15010) 4507 1B - Al99.5 A1,A5
ETAL-6 - - 1060 A6 9950(16020) - - ER1060 - A0,A6
ETAL-7 Al99.7 Al99.7 1070 A7 99.70(99700) P-AlP- 99.7
L48 - AI99.7 A7
Saf (Ticari) Alüminyum
1A - - -
Alüminyum
32
Digerleri ETNORM Fe Si Cu Mn Mg Zn Ti Cr
Herbiri Toplam
ETAL-201 0,7 0,4 5,00-6,00 0,05 0,05 0,3 0,05 0,05 0,05 0,15
ETAL-212 0,7 0,50-1,00 3,90-5,00 0,40-1,20 0,20-0,80 0,25 0,15 0,1 0,05 0,15
ETAL-222 0,7 0,20-0,80 3,50-4,50 0,40-1,20 0,40-0,80 0,25 0,15 0,1 0,05 0,15
ETAL-242 0,5 0,5 3,80-4,90 0,30-0,90 1,20-1,80 0,25 0,15 0,1 0,05 0,15
ETAL-30 0,7 0,6 0,05-0,20 1,00-1,50 0,1 0,1 0,05 0,05 0,05 0,15
ETAL-31 0,7 0,3 0,25 1,00-1,50 0,80-1,30 0,25 0,05 0,05 0,05 0,15
ETAL-33 0,7 0,5 0,1 0,9-1,5 0,3 0,2 0,1 0,1 0,05 0,15
ETAL-35 0,7 0,6 0,3 0,3-0,8 0,2-0,8 0,4 0,1 0,2 0,05 0,15
ETAL-433 0,5 0,4 1,60-2,60 0,2 2,60-3,40 6,80-8,00 0,2 0,18-0,35 0,05 0,15
ETAL-444 0,5 0,4 1,20-2,00 0,3 2,10-2,90 5,10-6,10 0,2 0,18-0,35 0,05 0,15
ETAL-50 0,7 0,3 0,2 0,20-0,70 0,50-1,10 0,25 0,05 0,1 0,05 0,15
ETAL-51 0,7 0,4 0,2 0,1 1,10-1,80 0,25 0,05 0,1 0,05 0,15
ETAL-525 0,3 0,2 0,1 0,1 2,20-2,80 0,1 0,05 0,15-0,35 0,05 0,15
ETAL-535 0,4 0,3 0,05 0,20-0,60 2,70-3,70 0,2 0,2 0,3 0,05 0,15
ETAL-54 0,5 0,4 0,15 0,10-0,50 1,70-2,40 0,15 0,15 0,15 0,05 0,15
ETAL-60 0,3 0,30-0,70 0,1 0,2 0,40-0,90 0,1 0,1 0,05 0,05 0,15
ETAL-61 0,4 0,70-1,30 0,1 0,40-0,80 0,40-0,90 0,2 0,1 0,2 0,05 0,15
ETAL-62 0,5 0,70-1,30 0,1 0,40-1,0 0,60-1,20 0,2 0,1 0,25 0,05 0,15
ETAL-647 0,2 0,55- ,0,65
0,03 0,05 0,55-0,65 0,05 0,03 0,05 0,05 0,15
ETAL-65 0,7 0,40-0,80 0,15-0,40 0,15 0,80-1,20 0,25 0,15 0,04-0,35 0,05 0,15
ETAL-98 0,6-1,0 0,5-0,9 0,1 0,1 0,05 0,1 0,08 0,05 0,05 0,15
http://www.aluminyumsanayi.com/aluwebsayfam1a.html
deerlerdir
33
ETBANK TSE DIN
U5PbBi 28S P-AlCu5,5Pb FCI CB60 CB60A AlCu6BiPb -
ETAL-21 AlCuSiMn AlCuSiMn 2014 A-U4 SG 26S P-
AlCu4,SiMnMg H15 - 2014 AlCu4SiMg AK8
ETAL-22 AlCuSiMg1 AlCuMg1 2017 A-U4 G 17S P-AlCu4MgMn - CM41 CM41A AlCu4MgSi 1100
ETAL-24 AlCuMg2 AlCuMg2 2024 A-U4 G1 24S P-
AlCu4,5MgMn L97 CG42 2024 AlCu4Mg1 1160
ETAL-30 AlMnCu AlMnCu 3003 A-Ml D35 P-AlM1,2Cu - MC10 3003 AlMn1Cu AMts
ETAL-31 AlMn1Mg1 AlMn1Mg2 3004 A-MlG 4S P-AlMn1,2Mg - - 3004 AlMn1Mg1 Amts-2
ETAL-33 AlMn1 AlMn 3103 M - 3568 N3 - - AlMnl -
ETAL-35 AlMn0,5Mg0,5 AlMn0,5Mg0,5 3105 - - - N31 - - AlMn0,5Mg0,5 -
ETAL-43 - - 7178 - 6227 - - - - AlZn7MgCu W96
ETAL-44 AlZnMgCu1,5 AlZnMgCu1,5 7075 A-Z5Gu 75S P-
AlZn5,5MgCu DDT5074A ZG62 7075 AlZn5,5MgCu W95A
ETAL-50 AlMg0,8 AlMg1 5005 A-Go,6 B57S P-AlMg0,8 N41 B57S G1B AlMg1 AM91
ETAL-51 AlMg1,5 - 5050 A-G1,5 A57S P-AlMg1,5 - A57S ER50 AlMg1,5 -
ETAL-52 AlMg2,5 AlMg2,5Cr 5052 A-G2,5C 57S P-AlMg2,5 N41 GAZ0 5052 AlMg2,5 1520
ETAL-53 AlMg3 AlMg3 5754 A-G3 C54S P-AlMg3,5 N5 - 5154 AlMg3 1530
ETAL-54 AlMg2Mn0,3 AlMg2Mn 5251 A-G2m - P-AlMg2Mn L80 M57S - AlMg2 -
ETAL-60 AlMgSi0,5 AlMgSi0,5 6063 A-GS 50S P-AlSi0.4Mg H9 GS19 6063 AlMg0,7Si 1310
ETAL-61 AlMgSi1 AlMgSi1 6351 A-SGM B51S P-AlSiIMgMn H30 SIGILlP - AlSiMg0,5Mn 1350
ETAL-62 AlMSi1 AlMgSi1 6082 A-
SGM0,7 - P-AlSilMgMn H-30 - - Al Si Mg Mn -
ETAL-64 - E-AlMgSi 6463 A-GS/L C50S P-AlSi0,5Mg 91-E - - - Al31
ETAL-65 AlMglSiCu AlMglSiCu 6061 6061 65S P-AlMgISiCu H-20 - - AlMglSiCu -
ETAL-98 AlFeSi AlFeSi 8011 - - - - -
Çizelge 1.8 Alaml külçelerin bileimleri (% arlk)
ETNORM Fe Si Cu Mn Mg Zn Ni Ti Pb Sn
ETAL-1102 0,7 4,00-6,00 2,00-4,00 0,20-0,60 0,15 0,2 0,3 0,2 0,1 0,05
ETAL-120 0,5 4,50-6,00 0,1 0,2 0,1 0,1 0,1 0,2 0,1 0,1
ETAL-140 0,6 11,50- 13,50 0,1 0,4 0,1 0,1 0,1 0,15 0,1 0,05
ETAL-141 1 11,50- 13,50 0,2 0,3 0,2 0,1 0,1 0,15 0,1 0,05
ETAL-145 0,6 11,00- 13,00 0,80-1,50 0,2 0,80-1,40 0,2 0,80-1,30 0,1 0,1 0,05
ETAL-147 0,25 8,70-9,10 3,40-3,70 0,2 0,40-0,80 0,2 0,2 0,1 0,1 0,05
ETAL-150 1 11,00- 13,00
1,75-2,50 0,5 0,4 0,7 0,3 0,15 0,1 0,1
ETAL-160 1 7,50-9,00 3,00-4,00 0,5 0,3 1 0,2 0,2 0,1 0,1
ETAL-171 0,5 9,00- 10,00
ETAL-175 0,6 9,00- 10,50
2,50-3,50 0,3 0,70-1,20 0,5 0,3 0,15 0,1 0,05
ETAL-177 0,2 6,60-7,40 0,02 0,03 0,30-0,45 0,04 0,02 0,08-0,14 0,05 0,05
ETAL-178 0,4 5,00-5,50 2,80-3,20 0,10-0,20 0,15-0,25 0,5 0,3 0,15 0,1 0,05
ETAL-180 1 9,00- 11,50
ETAL-195 0,6 17,00- 19,00
0,80-1,50 0,2 0,80-1,30 0,2 0,80-1,30 0,1 0,1 0,05
ETAL-220 0,3 0,35 4,00-5,00 0,1 0,1 0,1 0,1 0,05 0,05 0,05
ETAL-221 0,3 0,3 4,00-5,00 0,1 0,05 0,1 0,1 0,15-0,30 0,05 0,05
ETAL-509 0,6 1 0,05 0,2-0,5 07.Eki 0,1 - 0,15 - -
http://www.aluminyumsanayi.com/aluwebsayfam1a.html
35
http://www.aluminyumsanayi.com/aluwebsayfam1a.html
(42220) - LM4 SC53 BC640
Al6
ETAL-120 AI-Si5 Al-Si5 B443 - 123 GD-AlSi5Fe LMI8 S5 S5A Al-Si5 AK
ETAL-140 AI-Si12 G-AlSi12 A413 A-Si13 160x G-AlSi13 LM6 - A13 Al-Si12 AKI2
ETAL-141 AI-Si12Fe GD-AISi12 413 A-S12 B160 A-S10G LM20 S12P S12C - Al2
ETAL-145 - - A332 A-
ETAL-150 - - - - - GDAISi12Cu2Fe - - - - -
AI-Si8- Cu3Fe
AI- Si10Mg
ETAL-177 - - A357 - - - - C135 - - -
ETAL-221 AlCu4Ti G-AlCu4Ti - A-U50-T 226 G-AlCU LM11 226 - Al-
Cu4T50 -
36
gelen iç kuvvetlerin yüzey üzerinde dalmlarn ifade etmektedir.
ekil 2.1 Global düzlemdeki gerilme*
Öncelikle d yüklemelere bakacak olursak, T çeki yükü kat üzerindeki her bir birim yüzeye
etki eden kuvvetin toplamna denk düer. T, sabit bir vektördür, kendi dorultusu boyunca ya
da baka bir bölgeye hareket edemez.
Dier bir deyile T vektörü büyüklüü ve uyguland yüzeyi olmadan tarif edilemez. Bu
tanmdan hareketle T vektörünü, F yük, S ise uygulama alan olursa,
ds
dF
S
eklinde tanmlayabiliriz.
Yukardaki ekilde görüldüü üzere, S yüzeyine F kuvveti etki etmekte ve sonuçta da
yüzeye dik F/S = T gerilme vektörü olumaktadr. Ksaca gerilme için birim yüzeye etki
eden kuvvet de denilebilir.
Gerilme etki ettii yüzeye göre iki gurupta incelenebilir. Bunlar yüzeye dik olan normal
gerilmeler, ve yüzeye paralel olan kayma gerilmeleridir. Maddenin normal gerilemelere olan
tepkisi elastiklik modülü ile kayma gerilmelerine olan tepkisi ise kayma modülü tarafndan
http://www.efunda.com/formulae/solid_mechanics/mat_mechanics/stress.cfm
37
belirlenir.
Bu iki gerilme türü arasndaki en önemli fark normal gerilmeler maddenin hacminde
(hidrostatik basnç) deiiklik yapma eiliminde iken kayma gerilmeleri hacim deiiklii
yaratmaz, sadece deformasyon yönünde bir etkide bulunur.
ekil 2.2 Gerilme durumlar*
Yukardaki ekilde her hangi bir “p” noktasna ait gerilme durumu ( stres statü ), sonsuz
küçük bir küpün yüzeyleri ifade edilmitir. Bu “p” noktasnda gerilme halinin belirlenebilmesi
için üç vektörel büyüklüe veya bu üç vektörel büyüklüün tekil edilebilmesi için dokuz
skaler büyüklüe ihtiyaç vardr. Dik kesitlerdeki normal gerilmeler dorultularn gösteren tek
indislerle gösterilir, σx, σy, σz gibi. Kayma gerilmeleri ise kesit içinde ve eksenler
dorultusunda iki bileene ayrlr. Her bileen iki indis ile gösterilir, σxy, σzx, σyz gibi.






(2.2)
Bu ifade de ilk indis etki edilen yüzeyin normalini, ikinci indis ise yönünü göstermektedir.
Burada diyagonal d elemanlar kayma gerilmelerini ifade etmekte olup statik denge (static
equilibrium) sebebiyle, gerilme tensörü simetrik olduundan ; σxy = σyx, σxz = σzx, σzy = σyz,’
dr. Bu eitlikler ile gerilme tensörü için gerekli olan dokuz skaler altya iner.
http://www.efunda.com/formulae/solid_mechanics/mat_mechanics/stress.cfm
38
2.2 Gerinim
Malzeme üzerine uygulanan kuvvet ile oluan ekil deiiminin bir ölçüsüdür. Tek eksende
gerinim için ilk boyu “L” olan bir tel düünelim. Tele boyu dorultusunda bir kuvvet
uyguladmz zaman oluan ekil deiimi neticesinde son boyumuz “ L' “olsun. Bu durumda
tel için gerinim deerimiz
ekil 2.3 Uzama durumu
Kabaca açklanan bu durum genelletirilecek olursa, sonsuz küçük parça ve deiimi için
formül u ekilde düzenlenir.
dx
dx
39
P noktasnn deformasyondan sonra P noktasna geldii varsayalm. Bu durumda sonsuz
küçük yer deitirme ilikisi;
1 (2.7)
olur. “u” yer deitirme vektörü, “x” ise koordinat verir. “” ve “j” indisleri ile de 3 eksende
tanmlayacak olursak,
yx y
(2.8)
Burada u, v ve w yer deitirmeler, x, y ve z ise eksenleri ifade etmektedir.
Üç boyutlu ekil deiimi ise;







2.3 Tek Eksen Gerilme Ve Hook Yasas
Yukardaki gerilme tanmnda “p” noktasndan geçen tüm kuvvetler sadece tek bir eksen
üzerinde toplansn. Bu sayede dier eksenlerdeki gerilmeler ve gerinimler sfr olacaktr.
ekil 2.6 Tek eksende basma, çekme ve kayma gerilmeleri
Normal gerilme A
F , kayma gerilmesi
Normal ekil deitirme oo
a (2.11)
Tüm elastik ve plastik ekil deiimlerinde malzeme basma, çekme ya da kayma gibi üç temel
ekil deiimlerinden birinin ya da bir kaçnn etkisinde kalr. Herhangi bir ekil deitirme
ilemi uygulanan bir elemanda meydana gelen birim ekil deitirme, bu elemann ekil
deitirme ileminden önceki ve sonraki boyutlarna bal olarak tarif edilir.
Çekme
41
Hook yasas malzemedeki bu ekil deiimi ile uygulanan kuvveti elastik snrlar içerisinde u
ekilde tanmlamtr,
burada “E” young modülü olarak bilinen ve malzemenin karakteristik özelliini temsil eden
bir deerdir.
deney çekme deneyidir. leriki bölümde detaylca anlatlacak olan bu deney standart deney
numunemizi ekseni dorultusunda bir kuvvet ile kopana kadar çekilmesi ile gerçekletirilir.
Elde edilen uzama miktar ve kuvvet ile malzeme parametrelerine ulalr.
ekil 2.8 Çekme deneyi numunesi
Deney çubuunun ( ekil 3,1 ) çekme kuvvetine dik dorultudaki kesit yüzeyi balangçta A0,
deney srasnda F kuvvetinin uyguland anda is A ile gösterilecek olursa nominal
(mühendislik) gerilmesi
F (2.14)
olarak tanmlanr.
Balangç ölçü boyu lo, deneyin herhangi bir annda uygulanan F yükünün etkisi ile l deerini
alr ise, çekme dorultusundaki birim ekil deiimi( birim uzama )
oo
o
l
l
l
ll
(2.15)
dr. Birim ekil deitirme, yukardaki ifadeden de görülebilecei gibi, l0 balangç ölçü
boyuna bal olarak hesaplanmaktadr. Deney srasnda ise ölçü boyu sürekli olarak
deimektedir. Örnein ölçü boyu çekme deneyinin herhangi bir annda I iken, dI gibi sonsuz
42
küçük bir uzama sonunda birim ekil deitirmedeki art dI/I olacaktr. Bu bakmdan, I0
balangç ölçü boyu I deerini alncaya kadar meydana gelen toplam gerçek ekil deitirme
o
I
l
dl
0
(2.16)
dr. Ε, logaritmik veya tabii ekil deitirme olarak anlr ve l > l0 olduu için pozitiftir.
Yukardaki denklemden
1 l
bulunur.
göre
l
oo g l
σg = σo ( 1 + ε ) (2.22)
elde edilir. εe ufak deerleri için ε ye eit alnabilir. Fakat deer büyüdükçe aradaki fark da
artar.
Elastik bölge için tanmlanan bu formüller plastik bölge söz konusu olduunda geçerliliini
yitirir. Hareketin ikinci yarsn oluturan plastik akma bir takm formüllerle modelize edilir.
n.H (2.23)
Buradaki “H” ve “n” deerleri deneysel gerçek sonuçlar kullanlarak çkartlmtr. leride
deneyin sonuçlar irdelenirken bu sabitlerin nasl çkartld detaylca anlatlacaktr.
43
Lineer elastik malzemeler için küçük gerilmelerde yanal ekil deitirme εy ve εz eksenel ekil
deiimi (εx) ile orantldr ve orant katsaysna da “” poisson oran denir.
xx
zz
xx
yy
Çeitli varsaymlar ve kabullerle kayma gerilimi ile elastisite modülü ve poisson oran
arasndaki iliki izotropik malzeme için ise ,
)1(2
Yukardaki iki eitlik ve tanmlanan elastik bölge için gerilme gerinim formülünün superpoze
edilmesi ile temel Hook yasas en genel halde,
ij1 ij
(2.26)
olur. Burada εij gerinim tensörü, ij gerilme tensörü, poisson oran, G kayma modülü, E
elastiklik oran, J1 ’ nn 1 invaryantidir ( 11+22+33 ). ij ( kronackel delta ) birim tensörü
dür.
Bu formülden hareketle izotropik bir malzemede tek eksenli gerilme hali için gerime
tensöründe 22=33=12 =23 =31 = 0 olacandan,






Ayrca bu gerilme ve kayma deerleri yukardaki genelletirilmi Hook kanununda yerine
yazlrsa gerinim deeri de,














2.5.1 zotropik Lineer Elastisite
Hook kanununu hatrlayacak olursak gerilme deeri, gerinim ile malzeme karakteristiini
temsil eden bir sabitin çarpm sonucu elde edilir demitik. Buradaki malzeme sabitinin
tensörel ifadesi notasyonel olarak dört indisli 6x6’ lk 36 bileenli bir matristir.Bu noktada
belirtmek isterim ki izotropik malezemelerde her noktada ayn karakterislik özellik sergilenir.
Yani malzeme özellikleri hareket/kuvvet yönünden bamszdr. Dolaysyla malzemeyi
yönden bamsz olarak tanmlayabiliriz. Fakat anizotropi ve çeitlerinde malzeme davran
kuvvetin uyguland yöne göre deiir ve daha fazla malzeme sabiti ile temsil edilme
zaruriyeti vardr. Tezimizin konusu itibariyle anizotropik malzemelerdeki bu yöne ballk,
ilerleyen bölümlerde deneylerle ifade edilmeye çallacaktir.
imdi izotropik lineer izotropiyi ardndan da anizotropik lineer elastisitiyi temel hatlaryla
hatrlayalm.
buradaki 36 bileenli “C” matrisi katlk (stiffness) matrisidir. fade ters çevrilirse,
46
S ise uygunluk matrisi olur. (compliance ).















































2.5.2 Anizotropik Lineer Elastisite
Yukarda görüldüü üzere malzemeler en temel anlamda 36 malzeme sabiti ile tanmlanr.
Fakat asal eksene göre simetri sebebiyle 21 malzeme sabiti yeterlidir. Teorik olarak
tanmlanan bu sabitler ile aslnda hiçbir malzeme yoktur. Ortotropy anizotropinin en genel
halidir. Baz piezoelektrik malzemeler için E11, E22, E33 olmak üzere 3 adet Young modulü,
12, 23, 13 ve G12, G23, G13 gibi 3’er adet de poisson’s oran ve kayma modülü olmak üzere
toplam 9 tane malzeme sabiti vardr. Bu balamda ortotropik malzeme için uygunluk matrisi,
(complience matrix)
dir. (2.43)
Ortotropinin özel bir hali olan transversly isotropy de ise malzeme iki eksende birbirine
benzer özellikler sergilerken dier eksende farkl özellikler gösterir. Ortotropideki 9 malzeme
sabitinin yerine 5 adet birbirinden bamsz malzeme sabiti ile tanmlanr. Bu tür malzemelere
örnek olarak fiber katkl kompozit malzemeleri verebiliriz. Düününki matris içine “x”
yönünde dizilmi dolgu malzemesi, (fiber doku) malzemenin “x” yönündeki davrann farkl
klarken “y“ve “z” yönlerinde farkl klmaktadr. Souk haddelenmi levhalar için de benzer
düünceden hareketle bir takm çkarmlarda bulunabiliriz. Tek yöne haddelenmi levhalarda
malzeme mikroyapsnda yönelimler olacaktr. Bu yönelim sözkonusu levhay o dorltuda
daha mukavim yaparken dikine dorultuda daha zayf klmaktadr. Konu yaplan deneylerle
ileriki bölümlerde açklanmaya çallacaktr.
Transversly isotropy için katlk ve uygunluk matrisleri u ekilde yazlr. Tanm gerei “x”
ve “y” yönündeki malzeme karakterleri e olduu için bu yönlerdeki malzeme sabitleri yani
Young modulüne Ep, poisson oran da p olsun. Z yönündeki malzeme sabitleri de Ep3 ve p3,
z yönündeki kayma modulü de Gp3 olsun. Bu suretle uygunluk matrisi,(complience matrix);
49
DEMLERN NCELENMES VE MODELLENMES
Endüstriyel uygulamalarda saç ekillendirme oldukça geni yer tutan bir konudur. Prosesin
yaygnl inclenmesi gereken pek çok konuyu da beraberinde getirir. Bunlardan en önemlisi
malzeme dayanmn ve ekillendirilebilme karakterisliidir. Bu iki kavram malzeme iç yaps
ile ilikilendirilebilir. Kalc deformasyon, i parçasna akma dayanmndan daha yüksek bir
gerilme uygulanmas ile oluturulabilir. Plastik ekillendirme ilemlerinde en önemli problem
malzemenin plastik ekillendirmeye kar gösterdii direnç olup haddeleme gibi ekillendirme
yöntemlerinde bu direncin üzerinde bir direnç uygulanmas gerekir. lem esnasnda
uygulanan kuvvet malzemenin deformasyon ile yeni eklini almasn salarken çatlamalara
veya krlmalara yol açmamaldr.
deformasyon scakl, deformasyon hz gibi faktörler, ayn zamanda mekanik ilem
sonucunda elde edilen malzemelerin mukavemetini de etkiler.
Malzeme ile takm arasndaki sürtünme durumu, yani sürtünme katsays (), özellikle souk
ilemde malzemenin yüzey kalitesini etkiler. Geometrik faktör ise malzemenin deformasyon
srasnda hatalarn meydana gelmesine sebep olan en büyük faktördür.
Metalik malzemelerin elastik veya plastik deformasyona kar direnci, atomlar arasndaki ba
kuvvetlerinden kaynaklanmaktadr.
ve yüzey hatalar gibi yap hatalar ile de ilgilidir.
Kristal yapl malzemelerde en önemli deformasyon mekanizmas olan kayma, atom
düzlemlerinden birinin komu atom düzlemleri üzerinde kaymas ile gerçekleir. Kayma,
belirli kristal düzlemleri ve dorultularnda dislokasyonlarn hareketi ile olur.
Bir atom düzleminin bitiik bir atom düzlemi üzerinde kaymas sonucu, kristalin bir ksm,
bitiik ksma göre, bu iki ksm ayran kayma düzlemi içindeki bir kayma dorultusu boyunca
ötelenmektedir. Ötelenme miktar, yani atomlarn yer deitirmeleri, atomlar aras mesafenin
tam katdr. Malzemenin kristal yapsndaki kayma düzlemi ile, kayma dorultularnn
oluturduu kayma sistemi says ne kadar fazla ise, malzemenin kaymaya eilimi de o kadar
fazladr.
51
tane dizilimleri ile de alakaldr. Anizotropik yapnn plastik ekillendirmeye olan etkisi
küçümsenemiyecek düzeydedir. Kristalografik yap her durumda anistropiyi açklamak için
yeterli deildir. Bu tezin de konusu olan tek yönlü ve çift yönlü haddelenmi alüminyumlarda
akma gerilmeleri ölçülmütür. Akma gerilmelerinin anizotropisi üzerinde yaplan çalmalar
göstermitir ki deformasyon mikroyapsnn yani yönelimlerin yap anizotropisi üzerinde
önemli ölçüde etkisi vardr. Tek yöne haddelenmi malzemelerde düzlemsel dislokasyon
snrlar bir ya da iki makroskobik düzlemde yer almaktadr. Fakat bu tür malzemeler
beklenenden çok daha fazla anizotropik özellie sahiptir. Dolaysyla aniztropiyi yalnzca
doku ile ilikilendirmek yanl olmaktadr. Ancak dislokasyon snrlarnn gelii güzel
sraland çapraz haddelemede anizotropiyi sadece doku ile ilikilendirmek çok da yanl
olmayacaktr.
Anizotropinin malzeme üzerindeki etkisi ve kayna konusunda deiik aratrimalar da
yaplmtr. Bu çalmalardan bir tanesi de Yangwook Choi, Mark E. Walter, June K. Lee ve
Chung-souk Han (February 2006 V1,No2) grubu tarafndan yaplmtr. Bilindii gibi
anizotropy farkl yönlerde farkl ak gerilmeleri olumasna sebep olmaktadr. ekillendirme
proseslerinde farkl ak gerilmelerinin önemli etkileri vardr. Malzeme anizotropisini
tanmlamak için farkl akma fonksiyonlar gelitirilmitir. Bunlardan biri Hill 1948, dieri ise
Barlat et al. 1991, 1997, 2003 dür. Bu akma fonksiyonlarndan Hill yumuak çelik gibi BBC
tip kristal yapya sahip malzemeler için, Barlat tarafndan öngörülen akma fonksiyonlarnn
ise alüminyum alamlar gibi FCC tipi malzemeler için uygun olduu bilinmektedir. Fakat
söz konusu akma fonksiyonlar malzemenin plastik deformasyonunu tanmlamakta yetersiz
kalmaktadr.
Saç metaller için anizotropi durumlarnn belirlemesinde kullanlan “R” deeri genilik
geriniminin kalnlk gerinimine olan oran ile bulunur. Bu deer belirli bir yön ve haddeleme
yönü arasnda pekleme erisinin anizotropik ilikisini tanmlamakta kullanlyor olmasna
ramen, geleneksel pekleme modelleri (hardening) kullanldnda, hesaplanan pekleme
erisi haddeleme yönü (RD) ve bu yöne dik dorultudaki (TD) yönlerdeki deneysel sonuçlarla
uyumaz. ekil 3.1’ de hesaplanm eriler Hill’in ikinci dereceden akma fonksiyonu ve
izotropik pekleme modeli kullanlarak ABAQUS ile elde edilmitir Bu deerler ile deney
sonuçlarnn karlatrlmas verilmitir.
52
ekil 3.1 Üç yöndeki akma gerilmeleri, Numisheet 2002 den alnan hesaplanm datalarla karlatrlmas
RD ve TD yönündeki akma gerilmelerinin tanmlanmasnda sabit R-deerlerinin kullanlmas
etkili bir yöntemdir. Ancak 450 ak gerilmesini modellemede bu varsaym yetersiz
kalmaktadr. 450 ‘deki bu durumun anizotropi oluumu ve buna bal olarak yöne göre R-
deerinin deiimi ile açklanabilecei düünülmektedir. Ayrca Hill’in ikinci dereceden
akma kriterlerinin, yükleme yönüne bal akma erilerini tahmin etmede zayf kald
noktalar vardr. Baka bir deyile; akma gerilmesinin yöne ball, geleneksel yöntemlerle
tam olarak tahmin edilememektedir. Bu durumun, plastik deformasyon neticesinde ortaya
çkan anizotropinin göz önüne alnmamas ile açklanabilecei düünülmektedir.
Malzemenin yüksek gerinimlerdeki deformasyonunu tahmin edebilmek için malzeme
anizotropisinin anlalmas çok önemlidir. Ayrca çok eksenli (multiaxial) ve çok yollu
(multipath) yüklemede anizotropinin tanmlanmas da gereklidir. Düzlemsel anizotropik
malzemelerin çok eksenli ve çok yollu elastoplastik deformasyonunu modelleyebilmek için,
Rotasyonel-Izotropik-Kinematik (RIK) pekleme modeli önerilmitir. (Choi 2006).
Anisotropik yaplanmaya dair bir dier çalma ise Fabio J.P.Simöes, Ricardo J.Alves de
Sousa, Jose J. A. Gracio, Frederic Barlat, Jeong-Whan Yoon (Department of Mechanical
Technology and Automation, University of Aveiro, 3810-193 Aveiro, Portugal) gurubu
tarafndan yaplmtr. Düünülen teoriye göre, asimetrik haddeleme sac kalnl boyunca
kayma deformasyonlarnn oluumuna ve buna bal olarak kayma dokusunun oluumuna
Yangwook Choi, Mark E. Walter, June K. Lee ve Chung-souk Han February 2006 V1,No2
53
sebep olmaktadr. Bu çalmada 1050-0 sac asimetrik olarak haddelenmi ve tavlanmtr.
Asimetrik haddelenen örnein mekanik davrann deerlendirmek için kayma testi
gerçekletirilmitir. Bu çalmadaki esas amaç alüminyum levhada ekil alabilirlii
gelitirmek için tüm sac boyunca youn bir kayma deformasyonu oluturabilmektir. lemin
temel prensibi bilgisayarla hzlarn kontrol edebildiimiz ve farkl hzlarda dönen özde
merdanelerle haddeleme ilemi yapmaktr. Hzlarn oran 1/3 olarak alnmtr. Her bir geçite
malzeme 90° döndürülmütür. Öte yandan normal haddelenen malzemelerde malzemenin
pozisyonu deitirilmemitir.
ekil 3.2 Oda scaklnda ve farkl scaklklarda asimetrik ve geleneksel haddelenmi numunelere yaplan kayma testi sonuçlar
Yukardaki (ekil 3.2) grafikten de görüldüü üzere yaplan çalma sonuçlar birbirlerine çok
yakndr. Fakat Kim and Lee (2001) çalmalarnda inceltme oran buradaki gibi %20 ile
%40’larda deil de %50 lerde olduu zaman ve merdaneler aras hz farknn da 1/5 olduu
durumlarda kayma dokusunun oluumu etkilendiini rapor etmitir. Bu durum söz konusu iki
parametrenin belirli bir deerden sonra kayma düzlemi oluumunda faktör olduunu
göstermektedir. Plastik anizotropinin malzeme davranna olan etkisi büyük ölçüde yönelim
ile açklanabilmektedir. Tüm bunlarn yannda plastik anizotropiyi kontrol eden faktörlerde
halen belirsizlikler vardr. Gerilme yolunun olumasndan sonra ön ekillendirmenin ardndan
ne boyda ve ne miktarda düzensiz yapnn olutuu halen tam olarak belirlenememektedir.
G.Winter ve N. Hanser in 2004 ylnda yapm olduu bir çalma ile malzeme üzerindeki bu
J.Fabio P.Simöes, J Ricardo.Alves de Sousa, Jose J. A. Gracio, Frederic Barlat, Jeong-Whan Yoon (Department of Mechanical Technology and Automation, University of Aveiro, 3810-193 Aveiro, Portugal)
54
Yeniden kristallemi AA105 alüminyum saçlar, üç farkl öngerilme (εp: 0.05, 0.11, 0.2)
souk haddeleme ilemine tabi tutulmu ve ön deformasyon geriniminin etkisi aratrlmtr.
Dier bir deney de ise sabit ön gerinimli bir levhadan farkl açlarda (0°,15°,30°,45°,60°,75°
ve 90° ) deney numuneleri alnmtr. lk deney 5.10-4 1/S gerinim hznda yaplmtr. kinci
deneyde ise 0,17 lik bir ekil deiiminde, ortalama tane büyüklüü 100m olan ve souk
haddeleme oran %18 levha 2,2.10-3 hznda yaplmtr. Deney numunelerinin boyutlar ise
120mm.5mm.5mm dir. Deneyler her bir parçada boyun verme gözlenene kadar yaplmtr.
Çekme testi ekil 3.3 de gösterildii gibi farkl yönlerde gerçekletirilmitir.
ekil 3.3 Çekme testi numunesi
lk deneyden edinilen sonuçlar % 0,2 lik ekil deiim oranna denk gelen akma deerleri
okunularak bir kyaslama yaplacaktr. Fakat akma deerlerine kristalografik yapnn da
etkisini katabilmek için bu deerler “Taylor full-constraint” modeli ile hesaplanan Taylor
sabitine bölünür (ekil 3.4).
ekil 3.4 Farkl balangç gerinim deerlerine ait numunelerin çekme deney sonuçlarnn tabloya ilenmesi
G. Winther, N. Hansen Z.J. Li(Corresponding author. Tel.: +45-46775813; fax: +45-6775758.E-mail address: zhengjie.li@risoe.dk,),(2004) Anisotropy of plastic deformation in rolled aluminum.
55
Her bir aç deerine karlk gelen gerilme deeri tabloya ilenir. Bu noktalara ait çizilen
ortalama dorunun denklemi çkartlr. Bu denklemde 0° açya denk gelen gerilme deerinin
Taylor sabitlerine bölünmesi ile bir deer bulunur. Bu deer kristalografik yapnn
anizotropiye katks olarak düünülebilir.
εp = 0,05 için k/ (0° de)= 0,9407.10-3
εp = 0,11 için k/ (0° de)= 1,0620.10-3
εp = 0,20 için k/ (0° de)= 1,8720.10-3
görülüyor ki εp = 0,2’ ye kadar doku oluumu oldukça az ki bu deere kadar çkan Taylor
sabitleri birbirine yakn çkmtr (ekil 3.4). Dolaysyla haddeleme öngerilmenin etkisini
doku deiimi ile ilikilendirmekten ziyade deformasyon sonucu oluan dislokasyon yaplarla
ilikilendirmek daha doru olacaktr.
ekil 3.5 Farkl gerinim deerlerine ait numunelerin çekme deney sonuçlar
Çalmann ikinci bölümünde tek bir levhadan farkl açlarda numuneler alnarak deney
yaplmtr. Erken boyun vermeden dolay sadece 0, 45 ve 75 derecelik numunelerde uzun
sureli bi sonuç elde edilebilmitir. Fakat ε = 0,07 deerinden sonraki bölümlerde bile gözle
görülür bir fark ortaya çkmtr (ekil 3.6-a).
G. Winther, N. Hansen Z.J. Li(Corresponding author. Tel.: +45-46775813; fax: +45-6775758.E-mail address: zhengjie.li@risoe.dk,),(2004) Anisotropy of plastic deformation in rolled aluminum.
56
ekil 3.6 εp= 0,17 olan AA1050 Al levhasndan farkl açlarda numunelerin deney sonuçlar
ekil 3,6-a‘ da görüldüü üzere 75 > 45 > 0 sralamas yaplabilir. Ancak dikkate deer
nokta u ki haddeleme yönünde alnan numune için (=0) sertleenin dier iki (=45 ve 75)
yönden daha fazla olduudur. Ve dahas bu üç eri maksimum gerinimde birleme
eilimindedir. En büyük farkn da =0 da ve =90 ‘ de olduu görülmektedir (ekil 3.6).
Akma gerilmesi 90°’ninkinin aksine 0° ‘de en düük ve neredeyse ε=0,09 deerine kadar
düzgün bir eri çizmektedir. 90° lik numune için maksimize olan akma deerinden sonra ksa
sureli bir yükseli ve hemen ardndan oluan boyun vermeden dolay keskin bir düü
olmutr. (ekil 3.8-b). 0° ‘de deforme edilen numune ε = 0,09’ a kadar görünür bir boum
oluturmuyor. 90°’ de ise ε = 0,008’ de çok erken boum veriyor. Bu sonuç gösteriyor ki,
gerinim yörüngesinin (strain path) deiiminden en az 0° en çok da 90° etkilenmektedir. Bu
durum ön deformasyon srasnda oluan dislokasyon yaplarn yeni deformasyon moduna
adapte edilmesinde güçlükler çkartyor. Dier açlardaki eilim açk deil fakat 0°, 45° ve
75°’ de (en yüksek yumuaklk gösteren açlar ), çekme gerilmenin lokal olarak minumum
seviyede olduu söylenebilir. 0°, 45° ve 75°’ de yaklak olarak ε= 0,07 noktasnda gerilmeler
G. Winther, N. Hansen Z.J. Li(Corresponding author. Tel.: +45-46775813; fax: +45-6775758.E-mail address: zhengjie.li@risoe.dk,),(2004) Anisotropy of plastic deformation in rolled aluminum.
57
yorumlanabilir.
Yukardaki deneyler göstermitir ki doku ve (texture) öngerinim ile oluan dislokasyon yaplar
anizotropi için etkili birer faktördür. εp = 0,2 ye kadar olanki ön gerinim deerlerinde
dislokasyon yap esas faktördür. Öngerinim arttkça dislokasyon snrlarnn yanl dizilimine
ve mesafenin deimesine bal olarak anizotropi de artmaktadr.
Malzeme içerisindeki anisotropiyi etkileyen parametrlerden biri de scaklktr. Nader
Abedrabbo, Farhang Pourboghrat, John Carsley (Department of MechanicalEngineering,
University of Waterloo, Ont, Canada, Michigan State University, US, GM Research and
Development Center, US 30 September 2006 ) tarafndan yaplan çalmalarda artan scaklk
deerlerinde sünekliin de artmakta olduu görülmektedir. ekil 3.7’de görülen düük
scaklkta dalgal yapnn sebebi ekillendirme ilemi bittikten sonra yap içinde kalan
dinamik ekil deiiminin tekrar gelimesinden kaynaklanr. Dinamik ekil deiimleirnin
gelimesi ise deformasyon sonucu hareketlenen dislokasyon düzlemlerinin ve kat atomlarn
birbirleriyle temas ile olur. Dislokasyon hareketi kat magnezyum atomlar tarafndan
engellenir. Bu sayede daha fazla iç akma gerilmesi oluur. Eer dislokasyonlar yava hareket
ederse, baz atomlar dislokasyonlar harekete geçirmeye çalrken bazlar da daha fazla engel
olmaya çalacaktr. Bu dislokasyon hareketini daha da zorlatrr. Scakln artmas ile akma
gerilmesi düecek ve hata boyu düzensizlik artacaktr.
58
ekil 3.7 AA5182-O malzemesinin farkl scaklklardaki gerilme gerinim grafikleri
ekil deiimi hznn etkisi de yine ayn makalede ele alnmtr. Farkl scaklklarda ve farkl
ekil deiimlerinde olmak üzere iki farkl yöntemle incelenen numune sonuçlar iki farkl
grafikte ilenmitir. lk metoda göre yaplan deneyde ekil deitirme hz 0,001 s-1 den 0,05
s-1 e kadar olan ki farkl hzlarda çok numune ile yaplmtr. Dier metotda ise, artan hzlada
farkl scaklklarda denemeler yaplmtr (ekil 3.8).
ekil 3.8 de 260°C da farkl ekil deiim hzlarnda AA5182-O malzemesi için yaplm
deney sonuçlarn göstermektedir. ekil 3.9 de ise ayn malzemenin artan scaklklarda, 10-
50-150 s-1 hzlarnda ekil deiimi yapm hali gösterilmektedir. Grafikten de görüldüü gibi
oda scaklnda malzeme ekil deiimi hzlarnn deiimine karlk oldukça ufak
sçramalar yapmtr (ekil 3.9). Fakat artan scaklkla beraber ekil deiimi hznn
süneklie etkisi daha fazla olmutur.
Abedrabbo, N, Pourboghrat, F, Carsley,j, (2006) Forming of AA5182-O and AA5754-O at elevated temperatures using coupled thermo-mechanical finite element models
59
ekil 3.8 AA5182-O ‘nn 260°C’de farkl gerinim hzlarndaki gerilme gerinim grafikleri
ekil 3.9 AA5182-O’nn farkl scaklk ve gerinim hzlarndaki gerinim-gerilme grafikleri*
Abedrabbo, N., Pourboghrat, F., Carsley, j., (2006) Forming of AA5182-O and AA5754-O at elevated temperatures using coupled thermo-mechanical finite element models
60
göstermi olduu tepki ekil 3.10 de polarize k altnda görülmektedir.
ekil 3.10 Alüminyum 5657-F alamnn scaklkla mikro yapdaki deiimi
ekil 3.10 da görülen ilk (a) resimde %85 orannda souk haddelenmi Al5657-F alamnn
boyuna kesitte mikroyaps görülmektedir. Yönlenmi taneler boyuna sertlii arttrrken
süneklii azaltmaktadr. Ortadaki (b) ekilde 300° C’da 1 saat kadar bekletilmi ayn numune
için yap ekil alabilirliin artt yeniden kristalleme düzlemine doru hareket eder. Son (c)
resimde ise ayn oranda haddelenmi ve 315° C’da tavlanm ayn alam için mikro yap
gözükmektedir. Burada scakln da etkisiyle yeniden dizilmi tane yaplar rahatlkla
gözükmektedir.
ASM Handbook Vol. 9, Metallography and Microstructure, (1985) ASM International, Materials Park, OH 44073
61
ekil 3.11 Alüminyum 5457-O alamnn incelme oranna göre mikroyapdaki deiimi
345°C’da tavlanm 5457-O alüminyum alamnn 10 mm’lik numunesinden alnm boyuna
örnekteki tane dizilii (a) (ekil 3.11) ilk ekilde gözükmektedir. Hemen hemen izotropik bir
yap göze çarpmaktadr. Ayn malzemenin %10 ‘luk (b) ekil souk haddelenmesi ile oluan
yani yapda hafif yönelimler oluur. Bu yönelimler %40’lk (c) ve %80’lik (d) düü
oranlarnda daha da artmaktadr.
ASM Handbook Vol. 9, Metallography and Microstructure, (1985) ASM International, Materials Park, OH 44073
62
Malzeme ekil verme sonucu oluan yapsal farkllklara ilikin Donald R. Askeland –
Pradeep P. Phulé de bir takm çalmalarda bulunmutur. Souk haddeleme sonucu oluan
deiimleri u örnekle incelemitir. Souk haddelenmi levhadan alnan plakalarn mile
balanmas ile soutucu fan yapm, otomotiv sektöründe örnek olarak motorlarda bir yöntem
olarak kullanlmaktadr. Pervane parçalar bir tutucuya tuturulur ve o pozisyonda kalmas
salanr. lerleyen zamanlarda ayn anda üretilmi birçok pervanede çeitli çatlamalarn (ekil
3.12) olutuu ve krlmlarn meydana gelerek fanlarn kullanlamaz hale geldii
gözlemlenitir.
ekil 3.12 Parça dizilimi
Bunun nedeni olarak dört farkl ihtimal göz önüne alnmtr. Bunlardan ilki yanl tipte
metalin kullanlmas olarak düünülmütür. Dier sebep olarak plakay çkartan kalbn scak
olduu ya da kalbn temiz olmad ve aradaki partiküllerin levhada deformasyonlar meydana
getirdii düünülmütür. Son olarak da problemin haddeleme sonucu oluan anizotropik yap
ile alakal olabilecei ele alnmitir. Anizotropik dizilim levhada liflerin uygulanan kuvvet
yönüne dik yönde zafiyet göstermesine sebep olmutur. Böylece lifler pervanenin çalms ile
kuvvet yönüne dik yönde çatlaklara elverili hale gelemesine yol açmtr. (ekil 3.12).
Donald R. Askeland – P.Pradeep Phulé The Science and Engineering of Materials, 4th ed
63
Yukardaki açklamaya paralel olarak Donald R. ASKELON‘ un yazm olduu The Science
and Engineering of materials kitabnda konuya bi takm açklamalar getirmitir. Deformasyon
srasnda malzeme tane yaps yönlenirken mikro duzeyde fibreleme meydana geldii, tane
yaps yönelendikçe mevcut kristalografi ve düzlemlerin yönlendii söylenir (ekil 3.13).
Sonuç olarak yapda oluan bu yönelimler malzemeye anizotropik bir karakter kazandrr. Bu
anizotropik karakter hareket yönünde bizim arzuladmz en yüksek mukavemeti salar.
Polimer malzemelerde de durum benzerdir. Polimer zincirleri dank dizilimden hareket
yönüne paralel düzenli dizilime doru bir hareket yapar.
ekil 3.13 Düük karbonlu çeliin souk ilemde farkl gerinim deerlerindeki tane yaplar (a) 10% souk ilem, (b) 30% souk ilem, (c) 60% souk ilem, (d) 90% souk ilem
ASM Handbook Vol. 9, Metallography and Microstructure, (1985) ASM International, Materials Park, OH 44073
64
Levha haddelemede anizotropik özellik uygulanan kuvvetin yönüne baldr. Eer stress
düzgün olarak uygulanyorsa max dayanm elde edilebilir söz konusu yön için (Çizelge 3.1).
Fakat farkl yönlerde uygulanan farkl kuvvetler için oluabilecek erken krlmalardan ötürü
farkl sonuçlar elde edilebilir. Plastik deformasyon sonucu scak ya da souk ilemlerde, belli
bir yöne doru dizilim gösteren taneler iç gerilme üretirler.
Çizelge 3.1 Farkl oranlardaki haddelemeye karlk bakr ve çinko alaml bakra ait baz akma gerilmesi ve uzama deerleri
Haddeleme esnasnda oluan anisotropi ve etkileri konusunda yaplan bir dier çalmada da
magnezyum metali ele alnmtr. Çalmada magnezyum alamlarnn yüksek scaklklarda
ekil verilebilirliinin arttrlmas incelenmitir. Yaplan incelemeler Erichsen testine göre,
çapraz haddelenmi örneklerin, tek yöne haddelenmi örneklere nazaran daha yüksek
Erichsen deerine sahip olduklar göstermitir ki bu da çapraz haddeleme neticesinde ekil
verilebilirliin daha yüksek olduuna iaret etmektedir. Yüksek ekil verilebilirlik, çekme
yönündeki gerinime bölünerek normalize edilmi kalnlk ve genilik gerinimlerinin yöne
ballnn azaltlmas ile ilikilendirilmitir. Çapraz haddelenmi örneklerde düzlem
Askelon, D.R.,(1992) The Science and Engineering Of Materials, Second S,I, Edition Chapman& Hall
Çekme Gerilmesi
(MPa) % Uzama
Deoxidized Cu
90 % Cu-10 % Zn
Zn 172 214 45 28
65
dokusunun düük younluk gösterdii ve temel düzlemin daha az yaylm gösterdii
gözlemlenmitir. Magnezyum alamlar özelikle otomobil ve elektronik sektöründe kullanm
alan yaygnlamakta olan malzemelerdir. Yüksek performansl magnezyum alamlar için
yeni haddeleme yöntemleri gelitirilmelidir. Oda scaklnda bazal olmayan kaymalarda,
kaymay balatmak için gereken minumun gerilme deeri, bazal kaymalar için gereken
deerden daha yüksek olduu için Mg alamlarnn ekil verilebilirliinin doku ile ilikisi
oldukça yüksektir. Oda scaklnda haddelenmi Mg alam sac, yüksek oranda bazal doku
sergiledii için düük ekil verilebilirliie sahiptir. Bu nedenle Mg alam saclar da yüksek
ekil verilebilirlik elde edebilmek için dokunun kontrol altna alnmas gerekmektedir.
Bu makale de çapraz haddeleme etkisini gözlemleyebilmek adna silindir eksenleri 7,5
kaydrlarak (ekil 3.14) yaplm çapraz haddeleme sonucu elde edilen saclarn ekil
verilebilirlii ve mikroyaps normal haddelenmi örneklerle karlatrlmtr. Deneyde
kullanlan malzeme AZ31 ( Al-kütlece %3, Zn-kütlece %1, Mn-kütlece %0,5) magnezyum
alamdr. 160-220 °C’de gerçekletirilen Erichsen testleri ile örneklerin ekil verilebilirlii
belirlenmitir. Deney için 60mm*50mm*6mm ‘lik kesilmi örnekler 24 saat 400°C’ de sl
ileme tabi tutulmu daha sonra haddeleme öncesi ayn scaklkta 20 dak. kadar bekletilmitir.
%20’ lik redüksiyonla, silindir eksenleri 7,5 kaydrlm, numune kalnl 1 mm olana kadar
8 defa haddelenmitir. Haddeleme soncu numuneler ayn scaklkta 30 dak. kadar da
tavlanmtr. Kullanlan silindirin yarçap 150 mm, genilii 200mm’dir. Kaydrc olarak da
bir ester bileiinin su bazl emülsiyonu kullanlmtr. Normal haddelemede ise ayn prosedür
izlenmekle beraber haddeleme öncesi 20 dak kadar 603’de bekletilmitir.
ekil 3.14 Merdane düzeni
Chino, Y., Sassa, K., Kamiya, A., Mabuchi,M.,