Alüminyum 5XXX serisi plakaların şekillendirme sınırlarının yükseltilmesi için imalat proses optimizasyonu ve uygulama çalışmaları
Manufacturing process optimization and application studies for increasing the forming limits of aluminum 5XXX series sheets
- Tez No: 923366
- Danışmanlar: DOÇ. DR. EKREM ALTUNCU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: 5xxx Serisi Alüminyum Alaşımları, Alüminyum Alaşımları, Alüminyum, Termo-Mekanik Proses, 5xxx Series Aluminum Alloys, Aluminum Alloys, Aluminum, Thermo-mechanical Process
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 149
Özet
Alüminyum ve alüminyum alaşımlarının proses performanslarını farklı sektörlerde uygulabilmek adına oldukça farklı termo-mekanik proses çalışmaları denenmektedir. Termo-mekanik proseslerin ardından detaylı mikroyapı analizleri yapılmaktadır. Alüminyum alaşımları, hafiflikleri, yüksek mekanik dayanımları, korozyon dirençleri ve geri dönüşüm özellikleriyle havacılık, otomotiv, denizcilik ve inşaat gibi farklı birçok sektörde yaygın olarak kullanılmaktadır. Özellikle kompozisyon içerisinde magnezyum oranları ile öne çıkan 5xxx serisi alüminyum alaşımları, yüksek dayanım ve işlenebilirlik özellikleriyle tercih edilir. Bununla birlikte, bu alaşımların derin çekilebilirlik gibi ileri şekillendirme performanslarının artırılması, yenilikçi üretim tekniklerinin geliştirilmesini gerektirir. Bu çalışma, ikiz merdaneli sürekli döküm (TRC) tekniğiyle üretilen Al-Mg alaşımlarının mekanik özelliklerini termomekanik işlemlerle iyileştirmeyi ve derin çekilebilirliklerini optimize etmeyi amaçlar. Araştırmada, endüstride yaygın olarak kullanılan AA5182, AA5754 ve AA5052 alaşımları üzerinde çalışılmıştır. EN 573-3 standardına uygun kimyasal kompozisyonlarda dizayn edilen alaşımlar hem laboratuvar ölçeğinde hem de endüstriyel ölçekte döküm işlemlerine tabi tutulmuştur. Yaklaşık 7 mm kalınlığında üretilen TRC levhalar, termo-mekanik işlemlerden geçirilmiş ve 1 mm nihai kalınlığa kadar soğuk haddeleme işlemine tabi tutulmuştur. Dökümü yapılan levhaları karşılaştırma amacıyla, doğrudan soğutmalı döküm (DCC) yöntemiyle üretilen ticari levhalar satın alınarak analizlere dahil edilmiştir. Döküm sonrası ve nihai kalınlıklarda mikroyapı analizleri optik mikroskopla yapılmış, son tavlama işlemi uygulanan numunelerin akma dayanımı, çekme dayanımı, % uzama ve anizotropi özellikleri detaylı şekilde ölçülmüştür. Derin çekilebilirlik özellikleri, Erichsen testi ve kulaklanma mekanizmaları ile değerlendirilmiştir. Testler sonrasında kırılma ve kopma gerçekleşen yüzeylerinin yapıs taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile analiz edilmiş ve aynı yüzeylerde enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDS) kullanılarak yüzeylerin inklüzyon analizleri yapılmıştır. Sonuçlar, TRC yöntemiyle üretilen levhaların optimize edilmiş termo-mekanik işlemler sonucunda üstün mekanik özellikler sergilediğini ve endüstriyel uygulamalara uygun olduğunu ortaya koymuştur. Araç içi bölme uygulamaları için üretilen levhalar, ticari ölçekte müşteri testlerinden başarıyla geçmiş ve seri üretim potansiyelini kanıtlamıştır. Tez çalışması hem akademik hem de endüstriyel açıdan önemli bir katkı sunarak TRC tekniğinin yüksek performanslı Al-Mg alaşımları üretimindeki etkinliğini vurgulamaktadır.
Özet (Çeviri)
Various thermo-mechanical processing techniques are being explored to enhance the process performance of aluminum and aluminum alloys for applications across different industries. Following thermo-mechanical processes, detailed microstructural analyses are conducted. Aluminum alloys, renowned for their lightweight nature, high mechanical strength, corrosion resistance, and recyclability, are widely utilized in industries such as aerospace, automotive, maritime, and construction. Among these, the 5xxx series aluminum alloys, distinguished by their magnesium content, are particularly favored for their superior strength and workability. However, improving advanced forming capabilities, such as deep drawability, necessitates the development of innovative production techniques. This study aims to enhance the mechanical properties of Al-Mg alloys produced by the Twin Roll Continuous Casting (TRC) technique through thermo-mechanical processing and to optimize their deep drawability. The research focuses on the widely used AA5182, AA5754, and AA5052 alloys. These alloys were designed in accordance with the EN 573-3 standard and subjected to casting processes at both laboratory and industrial scales. TRC sheets, initially cast at a thickness of approximately 7 mm, were subjected to thermo-mechanical treatments and cold-rolled to a final thickness of 1 mm. For comparative purposes, commercial sheets produced using the Direct Chill Casting (DCC) technique were procured and included in the analyses. Microstructural analyses of the as-cast and final thickness sheets were performed using optical microscopy. The tensile properties, including yield strength, tensile strength, elongation, and anisotropy parameters, were measured in detail for samples subjected to final annealing. Deep drawability was evaluated through Erichsen tests and earing behavior analysis. Additionally, fracture surfaces of tested samples were analyzed using scanning electron microscopy (SEM), and inclusion analyses were conducted on the same surfaces using energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS). The results demonstrated that TRC sheets exhibit superior mechanical properties after optimized thermo-mechanical processing and are suitable for industrial applications. Sheets produced for automotive interior components successfully passed commercial-scale customer tests, proving their potential for mass production. This thesis makes significant contributions to both academic literature and industrial practices by emphasizing the efficiency of the TRC technique in manufacturing high-performance Al-Mg alloys.
Benzer Tezler
- 5754 alüminyum alaşımının kaynak davranışının incelenmesi
The analysis of 5754 aluminum alloy?s welding behaviour
SAVAŞ AKINCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2008
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YILMAZ TAPTIK
- CMT yöntemi ile 5XXX ve 6XXX serisi alüminyum sacların birleştirilebilirliğinin incelenmesi
Investigation of combinability of 5XXX and 6XXX series aluminum sheet with CMT method
ÖZGÜR YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Metalurji MühendisliğiSakarya Uygulamalı Bilimler ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FARUK VAROL
DR. ÖĞR. ÜYESİ ERMAN FERİK
- Düşük magnezyumlu 5XXX serisi alaşımlarda manganın termomekanik proseslere ve nihai ürüne etkisi
Effect of mangane on thermomechanical processes and final product in low magnesium 5XXX series alloys
EREN TORAMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Metalurji MühendisliğiSakarya Uygulamalı Bilimler ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA AKÇİL
- AA5XXX ve AA7XXX alüminyum alaşımlarının soğuk metal transferi (CMT) yöntemiyle kaynaklanabilirliği ve mikroyapı-mekanik özelliklerin incelenmesi
Investigation of weldability and microstructure-mechanical properties of AA5XXX and AA7XXX aluminum alloys by cold metal transfer (CMT) method
ABDULKADİR ARCAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Mühendislik BilimleriPamukkale ÜniversitesiOtomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ NİMET KARDEŞ SEVER
DR. ÖĞR. ÜYESİ HAKAN ADA
- 5xxx serisi alüminyum alaşımlarının TIG, MIG ve sürtünen eleman ile birleştirme kaynaklı bağlantılarının mekanik ve mikroyapısal özelliklerinin incelenmesi
Investigation on mechanical and microstructural properties of TIG, MIG and friction stir welded 5xxx series aluminium alloys
EMEL TABAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2004
Makine MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. ERDİNÇ KALUÇ