T4 ve T6 ısıl işlemli 6061 alüminyum levhanın iki eksenli gerilmeler altında şekil değiştirmesinin incelenmesi

Abstract

Sanayileşmede rekabetin giderek artması ve eş zamanlı olarak çevreyle ilgili yükselen duyarlılıkla birlikte ürünlerin hafifletilmesi tasarımda kaçınılmaz beklentilerden biri olmuştur. Geçmişten bu yana hafifliklerinden dolayı uçak-uzay endüstrisinde tercih edilmekte olan alüminyum alaşımları özellikle son yıllarda otomotiv endüstrisi tarafından da yüksek özgül dayanım, alışılmış imalat tekniklerine uygunluk ve korozyon direnci gibi özelliklerinden ötürü yoğun bir şekilde kullanılmaya başlanmıştır. Özellikle 5xxx ve 6xxx serisi alüminyum alaşımları korozyona dayanıklılığıyla dikkat çekmektedir. Tasarımcılar malzemeden yüksek dayanım bekleken imalat için öncelik şekillendirilebilirlik yani sünekliktir. Bu tez çalışmasında T6 (çözeltiye alınıp, suni yaşlandırılmış) ve T4 (doğal yaşlandırma) ısıl işlemi görmüş alüminyum alaşımlarının şekillendirme performansı incelenmiştir. T6 ve T4 ısıl işlemli 6061 alüminyum alaşımının tek eksenli ve iki eksenli çekme deneylerindeki, düzenli ve düzensiz uzama bölgelerinin davranışı karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Metal malzemenin deformasyon davranışı, çekme yüküne maruz bırakıldığında, düzgün uzama alanı dahilinde Holloman pekleşme modeli denklemiyle uyumlu ama boyun verme sırasındaki genleme değerinin pekleşme üsteline sayı değeri olarak eşit olmadığı ve kopma sırasında gerçek gerilme değerinin Holloman modeliyle uyuşmadığı hatta daha az olduğu biliniyor. Bunun sebebi artan genleme değişiminden ileri gelen, malzeme dahilinde boşluk teşekkül etmesidir. Sünek malzemelerin kırılma mekaniği çalışmalarında Gurson-Tveergaard-Needleman (GTN) hasar modeli çoğu kez kullanılmaktadır. Daha önce literatürde yayınlanmış dokuz adet GTN hasar modeli parametresinden üçü haricinde kalan altı adet parametre tek eksenli çekme metoduyla deneysel olarak elde edilmişti. Bu tez çalışmasındaysa, iki eksenli çekme durumuyla tek eksenli durumunun ne kadar yakınlaştığı incelenmektedir. Çalışma kapsamında şekil değişimiyle ortaya çıkan boşluk oranını tayin etmek maksadıyla boyun vermiş ve düzgün uzamış çekme testi numunesi kesitlerinde yoğunluk ölçümleri yapılmıştır. İlaveten elde edilen parametre değerlerinin doğruluğunu kontrol edebilmek için çekme testini simülasyonla tatbik edebilecek bir sonlu elemanlar modeli de ortaya konmuştur. Oluşturulan bu modelde malzemenin elastik bölgedeki özellikleri için literatürden faydalanılırken plastik bölgedeki özelliklerse uygulanan çekme testlerinden elde edilmiştir. Son adımda deneysel yolla elde edilen GTN hasar modeli parametre değerleri sonlu elemanlar uygulaması için veri olarak kullanılmıştır. Sonlu elemanlar simülasyonları sayesinde ampirik olarak elde edilen GTN model parametreleri doğrulanmıştır.