Farklı sementasyon çeliklerinin dövme karakteristiğinin araştırılması ve proses parametrelerinin mekanik özelliklere etkisinin incelenmesi
Investigation of the forging characteristics of different case-hardening steels and examination of the effect of process parameters on mechanical properties
- Tez No: 1012639
- Danışmanlar: DOÇ. DR. CELALETTİN YÜCE
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Bursa Uludağ Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Tarihin en eski üretim yöntemlerinden olan dövme prosesi günümüzde havacılık, otomotiv, savunma sanayi, tarım gibi birçok alanda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu prosesin tercih edilmesindeki en önemli unsurlar, hem malzemenin iç yapısındaki iyileşmeler, hem de yüksek üretim verimliliği açısından önemli bir konuma sahiptir. Bu çalışmada sektörde yaygın olarak kullanılan sementasyon çeliklerinden, (19CrNi5, 20MnCr5 ve AISI 8620) farklı sıcaklıklarda (800ºC, 1000ºC ve 1250ºC) dövülen bir dişli dövme taslağı incelenerek dövme prosesindeki sıcaklık parametresinin malzemenin mekanik özelliklerine etkisi araştırılmıştır. FORGE NxT programı kullanılarak sonlu elemanlar yöntemi ile parça simüle edilerek dövme kusurları incelenmiştir. Sonlu elemanlar yöntemi sonuçları ışığında kalıp tasarımları SOLIDWORKS programı kullanılarak yapılıp dövme tesisinde parçalar dövülerek ortam sıcaklığında havada serbest soğumaya bırakılmıştır. Dövme sıcaklığının dövme prosesine ve malzemenin mekanik özelliklerine etkisi incelenmiştir. FORGE NxT programı ile yapılan simülasyon sonuçlarının, gerçek üretimdeki parça geometrisi ve olası dövme kusurları ile yüksek oranda örtüştüğü görülmüş; sonlu elemanlar yönteminin kalıp tasarım süreçlerinde maliyet ve zaman tasarrufu sağladığı kanıtlanmıştır. Parçalara çatlak kontrol, sertlik, çekme, çentik darbe ve mikro yapı incelemeleri yapılarak dövme sıcaklığının dövme prosesine ve malzemenin mekanik özelliklerine etkisi incelenmiştir. Dövme sıcaklığının 800°C'den 1250°C'ye yükselmesiyle birlikte tüm çelik gruplarının sertlik, akma ve çekme dayanımı değerlerinde artış gözlemlenmiştir. 800°C'de elde edilen ince taneli ferrit-perlit yapısı yüksek tokluk sağlarken, 1250°C'de ostenit tane büyümesine bağlı olarak oluşan iğnemsi ferrit morfolojisinin çentik darbe tokluğunu düşürdüğü tespit edilmiştir. Sektörde yaygın olarak kullanılan söz konusu çeliklerin farklı sıcaklık parametrelerinde dövülmesi sonucunda elde edilen bulgular, uygulamalarda kullanılacak komponentin istenilen mekanik ve mikroyapısal özellikleri sağlaması açısından uygun malzeme ve proses parametrelerinin seçimine rehberlik edecek niteliktedir.
Özet (Çeviri)
Forging, one of the oldest manufacturing methods in history, is widely used today in various industries such as aerospace, automotive, defense, and agriculture. The primary reasons for its preference are the improvements it provides in the internal structure of materials and its high production efficiency. In this study, a forged gear blank produced from commonly used case-hardening steels (19CrNi5, 20MnCr5, and AISI 8620) was investigated after being forged at different temperatures (800°C, 1000°C, and 1250°C), and the effect of forging temperature on the mechanical properties of the material was examined. The part was simulated using the finite element method (FEM) with the FORGE NxT software, and potential forging defects were analyzed. Based on the FEM results, die designs were developed using SOLIDWORKS software, and the parts were forged in an industrial forging facility and subsequently cooled freely in air at room temperature. The influence of forging temperature on both the forging process and the mechanical properties of the material was systematically evaluated. The simulation results obtained from FORGE NxT showed a high level of agreement with the actual part geometry and the potential forging defects observed in real production, demonstrating that the finite element method provides significant cost and time savings in die design processes. Crack inspection, hardness testing, tensile testing, Charpy impact testing, and microstructural examinations were conducted to evaluate the effect of forging temperature on both the process and the material properties. As the forging temperature increased from 800°C to 1250°C, hardness, yield strength, and ultimate tensile strength values increased for all steel grades. The fine-grained ferrite–pearlite structure obtained at 800°C provided high toughness, whereas the acicular ferrite morphology formed due to austenite grain growth at 1250°C led to a reduction in Charpy impact toughness. The findings obtained from forging these widely used steels at different temperature parameters provide guidance for selecting appropriate material and process parameters to achieve the desired mechanical and microstructural properties in industrial components.
Benzer Tezler
- H13 sıcak iş takım çeliğine nitrasyon işleminin ardından tialn film kaplamasının aşınma davranışı ve morfolojik özelliklere etkisinin incelenmesi
A study on the effect of tialn film coating on the wear behavior and morphological characteristics of nitrided H13 hot work tool steel
NURCAN DÜZEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Metalurji MühendisliğiBursa Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEM KAHRUMAN
DOÇ. DR. MUHAMMET ULUDAĞ
PROF. DR. İLVEN MUTLU
- İki farklı kalite çeliğin yorulma ve aşınma davranışları
Fatigue and wear behaviours of two different steel qualities
RAMAZAN TÜTÜK
Yüksek Lisans
Türkçe
2005
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. E. SABRİ KAYALI
- Termokimyasal işlemlerin 16MnCr5 sementasyon kangal çeliklerinin farklı çaplardaki mekanik özelliklerine etkisinin incelenmesi
Investigation effect of thermochemical processes on the mechanical properties of different diameters 16MnCr5 carburizing steels
ALİ YAĞIZ ŞAHİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Metalurji MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUHAMMET EMRE TURAN
- Takım çeliklerinin kutu sementasyon tekniği kullanılarak yüksek aşınma direncine sahip TiBC tabakasıyla kaplanması
TiBC layer coating having high abrasion resistance of toll steels with using pack cementation method
LÜTFULLAH ÖZDOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Metalurji MühendisliğiNevşehir Hacı Bektaş Veli ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BÜLENT KURT
- Sementasyon ve nitrasyonla sertleştirilmiş çeliklerin korozyon davranışları açısından incelenmesi
Başlık çevirisi yok
AHMET SAĞIN
Yüksek Lisans
Türkçe
1994
Metalurji MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMetalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NİŞAN SÖNMEZ