Texture and microstructural evolution of AISI 4140 steel during tube spinning process
AISI 4140 çeliğinin boru sıvama yöntemi esnasında tekstür ve mikroyapısal gelişimi
- Tez No: 763775
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ HAKAN YILMAZER, DOÇ. DR. CANER ŞİMŞİR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 113
Özet
Boru sıvama yüksek hassasiyetli boruların, mekanik özellikleri artırılarak üretilebildiği etkili bir soğuk şekillendirme yöntemidir. Boru sıvama yöntemi üzerine literatürde önemli sayıda araştırma bulunmasına rağmen, hata mekaniğini mikro ölçekte inceleyen çalışmalar sınırlıdır. Bu tezde, AISI 4140 çeliğinin, kristallografik tekstür gelişimi incelenerek geriye doğru boru sıvama yönteminin hem deneysel hem sayısal incelemelerle şekillendirme mekaniğine bir yaklaşım sağlanması amaçlanmıştır. İncelme oranı, boru dönüşü başına ilerleme hızı, kademeli röle konfigürasyonu ve paso sayısı olmak üzere 4 işlem parametresi incelenmiştir. Optik mikroskopi, Vickers sertlik ölçümleri ve X-ışını difraksiyonu analizleri, işlem sonrasında borunun kalınlık doğrultusunda hem mekanik hem de mikroyapı özelliklerinde heterojen dağılımını göstermektedir. Nispeten homojen yapıya sahip işlem parametreleri düşük ilerleme hızı, 2 pasolu ve kademeli sıvama olarak gözlemlenmiş, 4 pasolu uygulamanın muhtemel düşük redüksiyon etkisiyle heterojenliği gözlemlenmiştir. Elektron geri saçınım difraksiyonu ile incelme oranı tekstür yapısı araştırılmıştır. Başlangıç borusu, özel bir simetriye sahip olmayan, heterojen, zayıf bir tekstüre sahiptir. %25 incelme oranında geçiş tekstürleri gözlemlenmiştir. İncelme oranı arttıkça, kalınlık boyunca haddeleme tekstürüyle benzer, basma düzlem gerinimini gösteren, yarı-ortorombik tekstür baskındır. Fakat dış çapa yakın yüzeyde çevresel yöne parallel olan kayma tekstürü baskındır. Tekstür gelişimi incelemek için istatiksel bir kristal plastisite modeli olan ALAMEL kristal plastisite modeli ile VEF yazılımı ve bir sonlu elemanlar yaklaşımının kristal plastisite analizine dahil olduğu HMS yazılımı, temelde eksenel simetrik deformasyon oluşturarak uygulanmıştır. Sonuçlar boru sıvama prosesinin tekstür gelişiminde iki önemli etkiye işaret eder; kayma ve başlangıç malzemesinin tekstürü. Sonuçlar, özellikle basma düzlem geriniminin hakim olduğu bölgeler için deneysel verilere yakındır ve tahmin edilebilir. İki modelin sonuçları, sonlu elemanlar yaklaşımı ile kristal plastisite modellemesinin önemini göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Tube spinning is an efficient cold forming process by which high-precision tubes and cups can be produced with improved mechanical properties. Although a significant amount of research has been published in the literature, investigating the deformation mechanism of tube spinning with a micro-scale approach is limited. This study aims to provide insight into deformation mechanism of AISI 4140 steel during backward tube spinning, focusing on crystallographic texture evolution using both experimental and numerical investigative techniques. The effect of varying process parameters was investigated: thickness reduction, feed ratio, staggered spinning, and number of passes. Optical microscopy, Vickers hardness, and X-ray diffraction analysis indicate that tube spinning results in non-homogeneous distribution in terms of mechanical properties and microstructure across the tube thickness. Relatively homogeneous distribution was observed in lower feed ratio, 2-pass and staggered spinning applications, whereas 4-pass was non-homogeneous due to a possible light reduction effect. Texture investigation of thickness reduction was performed by electron backscatter diffraction. Initial tube exhibits a heterogeneous weak texture without a specific symmetry. Transition regimes of texture were observed at 25% thickness reduction. With increasing thickness reduction, a quasi-orthorhombic symmetry, that is approximate to a typical rolling texture and indicative of plane strain compression, is dominated through-thickness. However, a shear parallel to the circumferential direction is dominated near the outer diameter of the tube. A statistical crystal plasticity model, the ALAMEL model using the VEF Software, and a finite elementary approach using the HMS Software were developed assuming an axisymmetric deformation. Compared to experimental results, a close and predictable texture was obtained, especially in the plane strain compression-dominated regions. Moreover, two main factors that affect the characteristics of the texture were observed: initial texture and shear. Also, texture intensities of the two models prove the importance of a finite element approach in crystal plasticity modeling.
Benzer Tezler
- Developing a physics-based model within a crystal plasticity finite element framework to analyze texture evolution and deformation heterogeneity in dual-phase steel materials
Çift fazlı çelik malzemelerde doku evrimini ve deformasyon heterojenliğini analiz etmek için bir kristal plastisite sonlu eleman çerçevesi içinde fizik tabanlı bir model geliştirme
MOHAMMAD HASAN JOUDIVAND SARAND
Doktora
İngilizce
2024
Mühendislik BilimleriSabancı ÜniversitesiMühendislik ve Doğa Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM BURÇ MISIRLIOĞLU
- Crystal plasticity analysis of severe plastic deformation processes
Şiddetli plastik deformasyon süreçlerinin kristal plastisite analizi
ÜLKE ŞİMŞEK
Doktora
İngilizce
2024
Mühendislik BilimleriOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TUNCAY YALÇINKAYA
- İkiz merdane sürekli döküm yöntemi ile üretilen 3005 alüminyum alaşımının şekillendirilebilirlik kabiliyetinin optimize edilmesi
The optimization of 3005 aluminum alloy formability produced by twin roll casting method
MERT GÜLVER
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ CEVAT FAHİR ARISOY
- İkiz merdane sürekli döküm tekniği ile üretilen AlFeSi alüminyum alaşımında farklı homojen tav sıcaklıklarının mikroyapı ve mekanik özelliklere etkisi
Effect of different homogenization annealing temperatures on microstructural and mechanical properties of AlFeSi aluminium alloy fabricated via trc
ÖZLEM YÜKSEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DERYA DIŞPINAR
- LFZ yöntemiyle üretilen potasyum (K) katkılı Bi2Ca2Co2Oy seramiğinin termoelektrik özelliklerinin araştırılması
Başlık çevirisi yok
CAN ÖZÇELİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Metalurji Mühendisliğiİskenderun Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TOLGA DEPCİ