Yenilikçi prosesler ile fonksiyonel mekanik özelliklere sahip araç gövde güvenlik bileşenlerinin geliştirilmesi

Son yıllarda otomotiv endüstrisi; yasal emisyon sınırlandırmaları ve gittikçe artan çarpışma emniyeti gereksinimleri göz önünde bulundurularak, sınırlı enerji kaynaklarını daha verimli kullanma eğilimindedir. Bu amaçla yenilikçi yaklaşımların geliştirilmesi ve otomotiv endüstrisine entegrasyonu faaliyetleri önemini giderek artırmaktadır. Yaklaşımlarda ana hedef; mukavemet-tokluk-süneklik dengesinin optimize edilmesidir. Bu hedefe ulaşırken izlenmesi gereken ilk tercih özgül dayanım oranı yüksek malzemelerin kullanılması, ikinci tercih ise yenilikçi özgün prosesler kullanılarak fonksiyonlu araç bileşenleri geliştirmektir. Tez çalışmasında Preste Sertleştirme (PSP) ve Sürtünme Karıştırma (SKP) prosesleri ile özgül dayanımı yüksek malzemeler kullanılarak hafifletilmiş, dayanımı artırılmış araç gövde güvenlik bileşenlerinin geliştirilmesine yönelik temel araştırmadan endüstriyel uygulamaya uzanan süreçler bütünüyle incelenmiştir. Preste Sertleştirme prosesinde Usibor®1500 (22MnB5) sac malzemesi kullanılarak üretilmiş otomobil parçalarında fonksiyonel özelliklerine göre 600 MPa-1595 MPa aralığında dayanım gösterebilen bölgelerin oluşturulmasında kullanılabilecek yaklaşımlar hem hesaplamalı hem de deneysel yöntemler kullanılarak geliştirilmiştir. Geliştirilen bu yöntemlerin endüstriyel uygulanabilirliği, yapısal ve mekanik testler ile doğrulanmıştır. Tez çalışmasında geliştirilen yaklaşımlar ile Usibor® 1500 sac malzemesinin PSP öncesinde 250 Hv olan sertlik değerinin, fonksiyonlu bölgelerde 310 Hv-500 Hv aralığında istenen bir sertlik değerine sahip olacak şekilde ayarlanabileceği gösterilmiştir. Bu sayede, fonksiyonlu bölgelerin Usibor® 1500 sac malzemesinin daha düşük kuvvetler altında kesilebilmesine ve/veya enerji sönümleme davranışının iyileştirilmesine olumlu etkileri tespit edilmiştir. Sürtünme Karıştırma prosesinde otomotiv sektöründe yoğun kullanılan Dual Phase (DP) 600 ve Transform Induced Plasticity (TRIP) 780 sac malzemeleri kullanılarak geliştirilen bölgelerin mekanik, yapısal, şekillendirme, darbe özellikleri hesaplamalı ve deneysel çalışmalar ile detaylı incelenmiştir. SKP öncesinde 178 Hv sertlik değerine sahip DP 600 ve 250 Hv sertlik değerine sahip TRIP 780 saclarının SKP sonrasında sertlik değerleri sırasıyla; 315 Hv ve 490 Hv seviyelerine ulaşmıştır. DP 600 ve TRIP 780 sac malzemelerinin mukavemetleri uygulanan SKP sonrasında önemli oranda artış göstermiştir. SKP sonrasında TRIP 780 saclarının işlem öncesi durumdaki 420 MPa ve 820 MPa seviyelerinde olan akma ve çekme dayanımı, önemli oranda artış sergileyerek sırasıyla 1120 MPa ve 1470 MPa seviyelerine ulaşmıştır. Benzer şekilde DP 600 saclarının işlem öncesi durumdaki 300 MPa ve 620 MPa seviyelerinde olan akma ve çekme dayanımı, önemli oranda artış sergileyerek sırasıyla 811 MPa ve 1053 MPa seviyelerine ulaşmıştır. SKP sonrasında elde edilen bu mukavemet artışlarıyla birlikte süneklik özelliklerinde kabul edilebilir seviyede bir azalma gözlemlenmiştir. Elde edilen mekanik ve yapısal değişim DP 600 ve TRIP 780 sac malzemelerinin şekillendirme özelliklerinin ve darbe yüklemeleri altında absorbe edilen enerjilerinin kısmen olumsuz etkilenmesine neden olmuştur. Tez kapsamında elde edilen sonuçlar, aynı parça üzerinde farklı mekanik özellikler sergileyebilen -fonksiyonlu- araç gövde güvenlik bileşenlerinin geliştirilmesine endüstriyel olarak uygulanabilir pratiklikte ve maliyeti düşük etkin yaklaşımlar geliştirildiğini göstermektedir.