Dergiler / Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi / 2020 / Cilt: 22 - Sayı: 64
Ø12x60,5 Rotilin Çok Aşamalı Soğuk Dövme İşleminde Meydana Gelen Çatlak Oluşumunun İncelenmesi
- Sayfa
- 137–145
- DOI
- —
Özet
Rotiller otomotiv sektöründe kullanılan ve aracın süspansiyon sisteminin çalışmasını sağlayan bağlantı elemanlarıdır. Tekerleklerden gelen düşey ve yatay kuvvetleri taşıyan bu bağlantı elemanlarının yapısal bütünlüğü ve mukavemeti kritik öneme sahiptir. Bu nedenlerden dolayı rotiller diğer imalat işlemlerine göre daha mukavim parçalar üretilmesini mümkün kılan soğuk dövme yöntemi ile üretilmektedirler. Soğuk dövme işlemi oda sıcaklığında uygulandığından dolayı metallerin sünekliği ılık ya da sıcak dövmeye kıyasla daha düşüktür ve bu durum malzemenin çatlama riskini arttırmaktadır. Bu noktada dövme işlemi sırasındaki yağlama ve sürtünme gibi tribolojik değişkenlerin yanı sıra dövme sırasındaki mekanik değişkenlerin de yapılan kalıp tasarımları ile en iyilenmesi gerekmektedir. Bu çalışmada 8.8 kalite Ø12x60,5 rotillerin küre altında meydana gelen çatlak oluşumu irdelenmiştir. Çalışma kapsamında hasarlı numuneler optik mikroskop altında incelenerek çatlak yayılımı belirlenmiş ve hasarın malzeme kaynaklı olup olmadığı belirlenmiştir. Soğuk dövme işlemi ayrıca simufact.forming sonlu elemanlar programında hazırlanan simülasyon modelleri ile analiz edilmiştir. İncelemeler ve simülasyonlar çatlak oluşumunun dövme kaynaklı olduğu göstermiştir. Sabit kalıp üzerinde kullanılan radyus değerinin yetersiz olması dövme sırasında gerinim hızının ve yüksek sıcaklığın lokalize olarak küre altında birikmesine yol açmaktadır ve meydana gelen kayma bandı üzerinde çatlama meydana geldiği belirlenmiştir.
Abstract
As fastening parts, ball studs are used in vehicle axle systems in automotive industry. Structural integrity and strength of these axial and lateral load carrier fasteners are crucial. Due to these requirements, ball studs are produced using cold forging method which ensures more reliable strength to the parts in contrast to other manufacturing methods. Cold forging operations are conducted at room temperature and this leads to increase material’s tendency to cracking due to decreased ductility which is higher in warm and hot forging operations. As a result of that, mechanical variables should be optimized with the correct design of tools and dies as well as tribological conditions like friction and lubrication in forging. In this study, crack evolution beneath the Ø12x60.5 ball stud sphere was investigated. Damaged specimens were examined using an optical microscope to determine crack propagation and the possibility of material depended crack formation was revealed. Numerical analysis of cold forging operation was also conducted and simulation models of were prepared in simufact.forming finite element software. Examinations and simulations showed that crack evolution is directly related to forging operation. High strain rate was observed beneath the ball stud sphere in localized manner during forming and this was assumed to lead crack evolution due to shear band formation coupled with high temperature presence.