Boron Çeliğinden Üretilmiş Torsiyon Tipi Arka Aks Ara Bağlantı Borusunun Elektrik Direnç Yöntemi İle Isıl İşlemi

Abstract

Otomotiv endüstrisi, yeni yasal gerekliliklere uyum amacı ile araç komponentleri üzerinde ağırlık azaltma çalışmalarına odaklanarak yüksek mukavemetli yeni nesil malzemeler ve prosesler üzerine çalışmaktadır. Östenitleşme sıcaklığının üzerinde bir sıcaklıkta gerçekleştirilen sıcak şekillendirme işlemi, daha dayanıklı ve daha hafif parçaların üretilebilmesi sayesinde sektörde yaygın hale gelmiştir. Ağırlık hafifletme çalışmalarında ele alınan ürünlerden bir tanesi, yüksek üretim sayılarına sahip olan binek araçlarda fiyat/performans açısından en çok tercih edilen yarı bağımsız arka akslardır. Yarı bağımsız arka aksların bir kısmı, uniform olmayan bir kesite sahip sıcak şekillendirme çeliğinden üretilmiş boru ara kirişten oluşur. Borudan formlu arka aks kirişi, sahip olduğu uniform olmayan kesit sayesinde araç dinamiği beklentilerini sağlayarak yalpa çubuğunun ortadan kaldırılmasını, bu sayede aracın daha hafif olmasını sağlar. Borudan formlu arka aks kirişleri araç dinamiğinin önemli bir beklentisi olan yalpa hareketini herhangi bir elemana ihtiyaç duymadan tek başına karşılamaktadır. Bu sebeple ara kirişin yüksek dayanıma sahip olması gerekmektedir. Dayanım beklentisini sağlamak amacıyla ara kirişlerde kullanılan sıcak şekillendirme çeliklere ısıl işlem uygulanarak yüksek mukavemet kazandırılmaktadır. Isıl işlem prosesi için pahalı bir çözüm olan indüksiyon ile ısıtma yöntemi tercih edilmektedir. Sıcak şekillendirme altyapısının kurulumu yüksek yatırım maliyeti gerektirdiği için yeni yöntemlerin araştırılmasına hız verilmiştir. Elektrik akımı(elektrik direnç yöntemi) ile ısıtma yöntemi de bu yeni yöntemlerden birisidir. Sac malzemeden elektrik akımı geçmesi ile oluşan ısıdan faydalanarak sac malzemeler ısıtılmakta ve bu sayede daha kolay şekillendirilebilmektedir. Bu çalışma, boron (22MnB5) çeliğinden üretilmiş uniform olmayan arka aks borusunun yüksek miktarda akım geçirilerek ısıtılması işleminin, sonlu elemanlar yöntemi ile analiz çalışmalarını ve elektrik direnç test aparatında fiziksel olarak ısıtılıp boru kesitlerinde oluşan sıcaklık dağılımlarının pirometre ölçümleri ile kıyaslama çalışmalarını kapsamaktadır.

Automotive industry studies for new generation advanced high strength materials and processes in terms of the compliance with new legal requirements, focusing on weight reduction for vehicle components. Hot forming process at a temperature above the austenitizing temperature has become widespread in the industry due to the production of more durable and lighter parts. One of the products evaluated for weight reduction in automotive is the semi-independent rear axle, which is the most preferred in terms of price / performance in passenger cars with high production numbers. Some of the semi-independent rear axles are manufactured as a tubular beam with non-uniform cross-section using a hot forming steel. The non-uniform cross section of the tubular rear axle beam allows to remove anti roll bar, providing vehicle dynamics requirement, and makes the vehicle lighter as well. The tubular rear axle beams meet the roll motion, which is a significant requirement of vehicle dynamics, without the need for any components. For this reason, the beam should have high strength. Hot forming steels used for beams are heat treated in order to provide the durability. The induction heating method, which is an expensive solution for the heat treatment process, is preferred mostly. As the installation of the hot forming infrastructure requires high investment costs, the investigation of new methods has been accelerated. Heating by electric current (electric resistance method) is one of these new methods. Hence the sheet material is heated by using the heat generated by the electric current, sheet can be formed easily. This study includes the finite element analysis of heat treatment process for the non-uniform rear axle beam made from the boron (22MnB5) steel using electric currents method and the comparison of the physical temperature distributions in the pipe sections on the electrical resistance test apparatus getting measurements from pyrometer with CAE results.