Otomotiv Endüstrisinde Kullanılan Denge Çubukları İçin Isıl İşlem Prosesindeki Farklı Sertleştirme Ortamlarının Yorulma Davranışı Üzerine Etkileri

Abstract

Otomotiv endüstrisinde süspansiyon sistemi elemanı olarak kullanılan denge çubukları, emniyetli ve konforlu sürüş temin edilmesi amacı ile kullanılmaktadır. Araçların çok önemli bir emniyet parçası olmasından dolayı denge çubuğu üretimi, malzeme seçimi ve kontrol testleri çok dikkatli bir şekilde yapılmalıdır. Denge çubukları değişken yükler altında çalıştığı için yüksek yorulma dayanımına sahip olmalıdır. Denge çubuğu üretiminde kullanılan yay çelik malzemelerinin yüksek mekanik özelliklere sahip olması gerekmektedir. Ayrıca denge çubukları araçların dış parçası olması ve korozif ortamla temas halinde olmasından dolayı yüksek korozyon direncine sahip olması da gerekmektedir. Bu tez çalışmasının amacı yay çelik malzemesinden üretilen denge çubuklarının ısıl işlem sürecinde, sertleştirme koşullarının yorulma davranışı üzerindeki etkisinin belirlenmesidir. Bu amaçla 3 farklı sertleştirme ortamında, farklı banyo sıcaklıklarında ve sürelerde sertleştirme yapılmıştır. Sertleştirme banyosu olarak su, polimerli su ve yağ ortamları kullanılmıştır. Banyo ortamlarındaki farklı soğutma hızlarının denge çubuğunun mekanik özelliklerine etkisi araştırılmıştır. Denge çubuğu üretiminde 2 farklı çubuk formu (boru–dolu çubuk) ve 2 farklı hammadde (34MnB5-55Cr3) kullanılmıştır. 34MnB5 ve 55Cr3 yay çelik malzemelerinde soğuk büküm yöntemi ile 118 adet denge çubuğu üretilmiştir. 34MnB5 malzemesinden üretilen denge çubukları 9 farklı operasyon koşullarında sertleştirilmiştir. 55Cr3 malzemesinden üretilen denge çubukları 12 farklı operasyon koşullarında sertleştirilmiştir. Sertleştirme sonrası çubukların yorulma testi ile yorulma ömürleri belirlenmiştir. Farklı banyolarda sertleştirilen çubukların mikroyapı ve sertlik incelemesi yapılmıştır. Banyo ortamının, sıcaklığının ve sertleştirme sürelerinin denge çubuklarının yorulma ömrüne ve sertliğine etkisi belirlenmiştir. İdeal sertleştirme koşulları belirlenirken uygun mikroyapı, sertlik değerleri, yüksek ve homojen yorulma ömür dağılımının elde edildiği koşullar seçilmiştir. Yapılan test ve analizlerin sonucunda 34MnB5 malzemesinden üretilen denge çubukları için en uygun sertleştirme koşulları yağ banyosunda 53⁰C banyo sıcaklığında 8 dakika sertleştirme olarak belirlenmiştir. 55Cr3 malzemesinden üretilen denge çubukları için en uygun sertleştirme koşulları polimerli su banyosunda 36⁰C banyo sıcaklığında 45 saniye sertleştirme olarak belirlenmiştir.

Stabilizer bars, which are used as component of suspension system at the automotiv industry, are used for the aim of safety and comfortable driving ensure. Stabilizer bar (SB) production, raw material selection and control tests must be made carefully, because SBs are the most important safety part of automobiles. Owing to work under variable loads, stabilizer bars should have high fatigue strength. Spring steel materials which are used to stabilizer bar production must have high mechanical properties. Also stabilizer bars are the external part of the vehicles and contact with corrosive media. Due to the fact that, they must have high corrosion resistance. The aim of this thesis is determine to the effects of quenching conditions at the heat treatment process of stabilizer bars, which are produced from spring steel, on the fatigue behaviour. For this aim, quenching was made at different temperatures and cooling times in 3 different quenching media (water, polymer and oil). Water, polymer-water mixture and oil were used as quenching media. The effects of different cooling rate at different quenching medias on the mechanical properties of the stabilizer bar were researched. Two different bar forms (solid-pipe bar) and raw material (34MnB5–55Cr3) were used for the stabilizer bar production. 118 pieces of stabilizer bars were produced with cold forming method from 34MnB5 and 55Cr3 spring steel materials. Stabilizer bars ,which were produced from 34MnB5, were quenched in 9 different operation conditions. Stabilizer bars ,which were produced from 55Cr3, were quenched in 12 different operation conditions. Fatigue life of stabilizer bars were determined in fatigue test after quenching. Microstructure and hardness examinations of bars, which were quenched in different quenching medias, were applied. Determining the effect of bath temperatures and quenching time on the fatique behaviour and hardness of stabilizer bars. As determining the suitable quenching conditions, suitable microstructure and hardness values, fatique life of high and homogeneous distribution of the selected conditions were obtained. As a result of tests and analysis, for stabilizer bars which were produced from 34MnB5, the most suitable conditions of quenching were determined as 53ºC bath temperature and 8 minutes cooling time at oil. For stabilizer bars which were produced from 55Cr3, the most suitable conditions of quenching were determined as 36ºC bath temperature and 45 seconds cooling time at polymer-water mixture.