Plastik deformasyon ile cıvata üretiminde vida diş profilinde sertlik değişimine neden olan parametrelerin araştırılması

Abstract

Bağlantı elemanları modern mühendislik uygulamalarında kritik bileşenlerdendir. Bağlantı elemanları günümüz teknolojisinde birçok farklı üretim yöntem ile üretilmektedir. Bu bağlamda ISO 898-1:2013 standardı, bağlantı elemanlarının uluslararası bir referans noktasıdır. 10-30 °C arasında değişen ortam sıcaklıklarında cıvataların güvenli ve tutarlı performans aralıklarını belirler. Bu standart, bağlantı elemanlarının dayanıklılık, sertlik ve mekanik mukavemet gibi özellikleri tanımlayarak, kullanım alanlarına uygun üretim yapılmasını sağlar. Ancak üretim süreçlerinden kaynaklanan faktörler nedeni ile tam olarak istenen şartları sağlamak her zaman mümkün değildir. Özellikle ISO 898-1:2013 standardının istemiş olduğu 320-380 HV sertlik aralığı ile diş profilinin üst ve alt noktaları arasındaki sertlik farkının 30 HV olmasını sağlamak proseste birçok değişikliğe gidilmesine neden olmaktadır. Tez çalışmasında, 42CrMo4+QT, 33MnCrB5-2+QT vb. hammaddelerden üretilen çeliklere diş profili oluşumu sonrası, dişlerdeki Vickers sertlik dağılımının standarda uygunluğu analiz edilmiştir. Dişlerde oluşan sertlik farkını etkileyen faktörler detaylı olarak incelenip standarttın talep etmiş olduğu aralığa girmenin yolları aranmıştır. Çalışmada, 42CrMo4+QT, 33MnCrB5-2+QT, 34CrNiMo6 vb. hammaddeler teyit edilmiş ve deney 4 ana grup altında incelenmiştir. İlk grupta kesme ve ovalama proses farkları, ikinci ve üçüncü grupta makine parametreleri ve dördüncü grupta hammaddenin prosese etkileri araştırılmıştır. Numune parçalar üzerinde diş açma işlemi yapılarak hammadde, makine parametresi ve imalat türüne göre cıvataların dişlerindeki Vickers sertlik dağılımı ölçümleri belirlenmiştir. Plastik deformasyon yöntemi ile üretilen cıvatalarda standardın istediği tüm üretim prosesleri bittikten sonra diş üstü ve diş dibi sertlik farkının ISO 898-1:2013 standardına göre max. 30 HV ve diş sertlik aralığı 320-380 HV olması gerekmektedir (ISO 898-1, 2013). İmalat sonrası gözlenen bu sertlik farkına neden olan parametrelerin ve oluşan sertlik farkının nedenleri analiz edilmiştir. Standardın talep etmiş olduğu sertlik aralığına girilebilmesi için en uygun hammadde, makine parametreleri ve üretim yöntemi bu tezde irdelenip belirlenmiştir. Deneysel çalışmaların test sonuçları ISO/IEC 17025:2017 akrediteli laboratuvarda elde edilmiştir. Deney sonuçlarına göre ISO 898-1:2013 standardının belirtmiş olduğu sertlik aralığına girilebilmesi için en etkili parametrenin hammadde olduğu tespit edilmiştir. Yapılan test aşamalarında 33MnCrB5-2+QT hammadde ile belirtilen standart aralığa girilebildiği gözlemlenmiştir.

Fasteners are critical components in modern engineering applications. Fasteners are produced with many different production methods in today's technology. In this context, the ISO 898-1:2013 standard is an international reference point for fasteners. It specifies safe and consistent performance ranges for bolts at ambient temperatures ranging from 10-30 °C. This standard defines the properties of fasteners, such as durability, hardness and mechanical strength, and ensures production in accordance with the areas of use. In particular, ensuring that the hardness difference between the upper and lower points of the tooth profile is 30 HV with the hardness range of 320-380 HV required by the ISO 898-1:2013 standard causes many changes in the process. In this thesis, the conformity of the Vickers hardness distribution in the teeth to the standard was analyzed after tooth profile formation on steels produced from raw materials such as 42CrMo4+QT, 33MnCrB5-2+QT etc. The factors affecting the hardness difference in the teeth were examined in detail and ways to enter the range required by the standard were sought. In the study, 42CrMo4+QT, 33MnCrB5-2+QT, 34CrNiMo6 etc. raw materials were confirmed and the experiment was analyzed under 4 main groups. In the first group, cutting and rolling process differences, in the second and third groups, machine parameters and in the fourth group, the effects of the raw material on the process were investigated. Vickers hardness distribution measurements on the threads of the bolts were determined according to the raw material, machine parameter and manufacturing type by threading on the sample parts. In bolts produced by plastic deformation method, after all the production processes required by the standard are completed, the hardness difference between the top and bottom of the thread should be max. 30 HV and the thread hardness range should be 320-380 HV according to ISO 898-1: 2013 standard. The parameters that cause this hardness difference observed after manufacturing and the reasons for the hardness difference were analyzed. The test results of the experimental studies were obtained in ISO/IEC 17025:2017 accredited laboratory. According to the test results, it was determined that the most effective parameter to enter the hardness range specified by the ISO 898-1:2013 standard is the raw material. In the test stages, it was observed that 33MnCrB5-2+QT raw material was able to enter the specified standard range.