Hafif metal alaşımlarıyla otomotiv gövde parçalarının şekillendirilmesi

Abstract

Bu çalışmanın ilk bölümünde endüstride en çok tercih edilen hafif ağırlıklı metal alaşımları olan aluminyum ve magnezyum alaşımlarının tanımlanması ve sınıflandırılması yapılmıştır. Sonrasında bu tür alaşımlı sacların otomobillerde motor kaputu, kapılar, bagaj kapakları gibi kısımlarda kullanım alanları olduğu görülmüştür. Bir sonraki bölümde kullanılan aluminyum ve magnezyum alaşımlı saclarla oluşturulan otomobil gövde uygulamaları ile yeni tür otomobil gövdesi olan uzay çatı gövde yapıları incelenmiştir. Uzay çatı gövdelerinin avantajları ile dezavantajları araştırılmış, yeni nesil gövdelerde aluminyum alaşımlarının otomobil gövdelerinde kullanım miktarları tespit edilmiştir.Hafif ağırlıklı metal alaşımları oda sıcaklığında düşük şekillendirilebilirlik gösterdiğinden bu metaller için ileri şekillendirme süreçlerine gereksinim duyulmaktadır. İleri şekillendirme yöntemleri olarak 3 yöntem incelenmiştir. Bunlardan birinci pot çemberi kuvvet kontrolüdür. Klasik bir derin çekme kalıbı dişi göbek, erkek göbek ve pot çemberinden oluşmaktadır. Pot çemberi kuvvet kontrolü için ayrı ayrı kontrol edilebilen azot silindirleri, hidrolik ve yastık silindirleri vb. çeşitli metotlar kullanılarak aluminyum sacların şekillendirilebilirliğinin arttırılabildiği görülmüştür. İkinci şekillendirme yöntemi ise ılık şekillendirmedir. Bu yöntemde derin çekme kalıbında dişi göbek ve pot çemberi yaklaşık 250◦C ısıtılır. Pot çemberinin üzerine konan sac presin kapanmasıyla öncelikli olarak dişi göbek ile pot çemberi arasında ısıtılır. Sonrasında su ile soğutulan erkek göbek sacı şekillendirir. Bu yöntemle sac parçaların çekme oranlarının çok daha yukarılara çekilebildiği görülmüştür. Bir diğer şekillendirme yöntemi ise sac hidro şekillendirmedir. Bu yöntemde ise derin çekme kalıbında erkek veya dişi göbek yerine akışkan sıvının geçmesiyle sac şekillendirilmektedir. Yine bu yöntemle de derin formlara sahip hafif metal alaşımlı sacların yırtıksız ve kırıştırmadan üretimlerinin gerçekleştirilebildiği incelenmiştir.Tezin son bölümünde şekillendirilmiş alüminyumlu ve magnezyumlu sac parçaların birleştirilme yöntemlerine yer verilmiştir. Aluminyumun kaynak yapıldığında akma mukavemetinin %50 ye yakın özelliğini kaybetmesi bu tür alaşıma sahip parçaların birleştirilmesinde yapıştırarak birleştirme, kendinden delmeli perçinleme, zımbalı perçinleme gibi alternatif yöntemlerin kullanılmaya çalışıldığı görülmüştür.

In this study, firstly aluminum and magnesium as lightweight metal alloys defined and classified. Following in automobiles this kind of sheet alloys usage area such as hood, doors, and trunk lids is seen. In next chapter body applications which use aluminum and magnesium alloys sheet and space frame body applications investigated. Advantages and disadvantages of space frame bodies investigated and in new generation bodies aluminum usage rate evaluated.Lightweight metal alloys show low formability in room temperature. For this alloys advanced forming processes using. As advanced forming processes 3 methods investigated. First one of this is blank holder force control. Conventionally deep drawing die is comprised with blank holder, die and punch. For blank holder force control different methods are using like nitrogen cylinders, cushion pins and with this methods formability of aluminum sheets increased is seen. Second forming method is warm forming. In this method blank holder and die are heated approximately 250◦C. Blank is put on the blank holder and when die is closed blank is heated. Then punch which is cooled by water forms the sheet. With this method drawing ratio can be raised. Another forming method is sheet hydro forming. In this process in deep drawing die or punch replace with fluid liquid. Also with this method formability of lightweight metal alloy sheets can be form without cracking and wrinkling.In the last part of thesis formed aluminum and magnesium sheet parts joining processes are given. Yield strength of aluminum in the ratio of % 50 gets lost during welding. Because of this, for this kind of alloys parts joining process adhesive bonding, self-riveting piercing and pierced riveting selected.