Ticari TWIP900 ve DP600 yüksek mukavemetli çeliklerin otomotiv endüstrisindeki performanslarının karşılaştırılması

Kılıç, Süleyman; Ozturk, Fahrettin

Ticari TWIP900 ve DP600 yüksek mukavemetli çeliklerin otomotiv endüstrisindeki performanslarının karşılaştırılması

Süleyman KILIÇ, (Ahi Evran Üniversitesi, Mühendislik Mimarlık Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Kırşehir, Türkiye)

Fahrettin ÖZTÜRK (The Petroleum Institute, Department of Mechanical Engineering, Abu Dhabi, UAE)

Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi

7 0

Yıl: 2016 Cilt: 31 Sayı: 3 Sayfa Aralığı: 567 - 578 Metin Dili: Türkçe İndeks Tarihi: 29-07-2022

Ticari TWIP900 ve DP600 yüksek mukavemetli çeliklerin otomotiv endüstrisindeki performanslarının karşılaştırılması

Öz:

Bu çalışmada, otomotiv endüstrisi için yeni bir malzeme olan TWIP900 çeliğinin mekanik ve şekillendirilebilme özellikleri incelenmiştir. TWIP çelikleri yüksek mukavemet değerlerinin yanında yüksek şekillendirilebilirliklerinden dolayı otomotiv endüstrisinin ilgisini çekmektedir. Çarpışma esnasında yüksek miktarda enerjiyi sönümlemeleri de önemli bir avantajdır. En büyük dezavantajları ise sac şekillendirme sonrasında ortaya çıkan geri esneme miktarının oldukça yüksek olmasıdır. Bu çalışma kapsamında çekme ve geri esneme deneyleri yapılarak malzeme davranışı incelenmiş ve otomotiv endüstrisinde yaygın kullanıma sahip DP600 çeliği ile karşılaştırma yapılmıştır. Ayrıca her iki malzeme için akma yüzeyleri ve şekillendirilebilme sınır diyagramları modellenerek karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlardan TWIP çeliğinin hafifletmeye büyük katkı sağlayacağı fakat geri esneme probleminin çözülmesi gerektiği tespit edilmiştir. Sonlu elemanlar yazılımlarında TWIP çelikleri modellenirken Swift modelinin Backofen ve Hollomon modellerine göre daha doğru sonuçlar verdiği görülmüştür.

Anahtar Kelime:

Comparison of performances of commercial TWIP900 and DP600 advanced high strength steels in automotive industry

Öz:

Mechanical properties and formability of TWIP900 steel, which is a new material for automotive industry, are investigated. TWIP steels have a good combination of high strength and high formability. Therefore, they are very attractive for the automotive industry. The energy absorption capability of the steel during collisions is a significant advantage. The biggest disadvantage of this steel is the relatively high springback of stamped parts. Tensile and springback behaviors of the material are investigated and compared with DP600 steel which is widely used in automotive industry. Besides, yield surfaces and forming limit diagrams for both materials are modelled and compared with each other. Results indicate that the use of TWIP steel will contribute weight reduction significantly, but the springback issue needs to be resolved. In finite element modelling of TWIP steel, it is seen that the Swift model gives more accurate results than the Backofen and Holloman models.

Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık

Schumann V.H., Martensitische umwandlung in austenitischen mangan-kohlenstoff-stählen, Neue Hütte, 17 (10), 605-609, 1972.
Chung K., Ahn K., Yoo D.H., Chung K.H., Seo M.H. ve Park S.H., Formability of TWIP (twinning induced plasticity) automotive sheets, Int. J. Plast., 27 (1), 52- 81, 2011.
Dai Y.J., Tang D., Mi Z.L. ve LÜ, J.C., Microstructure characteristics of an Fe-Mn-C TWIP steel after deformation, J. Iron. Steel Res. Int., 17 (9), 53-59, 2010.
Renard K. ve Jacques P.J., On the relationship between work hardening and twinning rate in TWIP steels, Mater. Sci. Eng., A, 542 (0), 8-14, 2012.
Soulami A., Choi K.S., Shen Y.F., Liu W.N., Sun X. ve Khaleel M.A., On deformation twinning in a 17.5% Mn-TWIP steel: A physically based phenomenological model, Mater. Sci. Eng., A, 528 (3), 1402-1408, 2011.
Wang S.H., Liu Z.Y., Wang G.D., Liu J.L., Liang G.F. ve Li Q.L., Effects of Twin-Dislocation and Twin-Twin Interactions on the Strain Hardening Behavior of TWIP Steels, J. Iron. Steel Res. Int., 17 (12), 70-74, 2010.
Xu L., Barlat F. ve Lee M.G., Hole expansion of twinning-induced plasticity steel, Scr. Mater., 66 (12), 1012-1017, 2012.
Lee M.G., Kim D., Kim C., Wenner M.L. ve Chung K., Spring-back evaluation of automotive sheets based on isotropic-kinematic hardening laws and non-quadratic anisotropic yield functions, part III: applications, Int. J. Plast., 21 (5), 915-953, 2005.
Billur E., Dykeman J., ve Altan, T., Three generations of advanced high-strength steels for automotive applications, Part II, Stamping Journal, 12-13, 2014.
Hamada A.S., Karjalainen L.P. ve Somani M.C., The influence of aluminum on hot deformation behavior and tensile properties of high-Mn TWIP steels, Mater. Sci. Eng., A, 467 (1-2), 114-124, 2007.
Chen L., Kim H.S., Kim S.K. ve De Cooman B.C., Localized Deformation due to Portevin-LeChatelier Effect in 18Mn-0.6C TWIP Austenitic Steel, ISIJ Int., 47 (12), 1804-1812, 2007.
Chung K., Ma N., Park T., Kim D., Yoo D. ve Kim C., A modified damage model for advanced high strength steel sheets, Int. J. Plast., 27 (10), 1485-1511, 2011.
Li D., Feng Y., Yin Z., Shangguan F., Wang K., Liu Q. ve Hu F., Prediction of hot deformation behaviour of Fe-25Mn-3Si-3Al TWIP steel, Mater. Sci. Eng., A, 528 (28), 8084-8089, 2011.
Vercammen S., Blanpain B., De Cooman B.C. ve Wollants P., Cold rolling behaviour of an austenitic Fe-30Mn-3Al-3Si TWIP-steel: the importance of deformation twinning, Acta Mater., 52 (7), 2005-2012, 2004.
Xu S., Ruan D., Beynon J.H. ve Rong Y.H., Dynamic tensile behaviour of TWIP steel under intermediate strain rate loading, Mater. Sci. Eng., A, 573 (0), 132- 140, 2013.
NAM, J.B. Development of new auto steels and application technology. http://309fbf2c62e8221fbaf0- b80c17cbaf20104b072d586b316c6210.r88.cf1.rackcdn .com/Gangzhao Presentations/09_China Automotive Steel Conference_POSCO_Jae-Bok Nam.pdf. Erişim tarihi Haziran 1, 2015.
Comp., P.S. http://globalblog.posco.com/tag/eco- friendly/. 2015.
Ahn K., Yoo D., Seo M., Park S.H. ve Chung K., Springback prediction of TWIP automotive sheets, Met. Mater. Int., 15 (4), 637-647, 2009.
Busch C., Hatscher A., Otto M., Huinink S., Vucetic M., Bonk C., Bouguecha A. ve Behrens B.-A., Properties and Application of High-manganese TWIP- steels in Sheet Metal Forming, Procedia Eng., 81 939- 944, 2014.
Faccoli M., Cornacchia G., Gelfi M., Panvini A. ve Roberti R., Notch ductility of steels for automotive components, Eng. Fract. Mech., 127 181-193, 2014.
Çavuşoğlu O. ve Gürün H., Investigation of the Effects of Deformation Speed on the Mechanical Properties and Deep Drawing Process of DP600 and DP780 Sheet Metal, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 29 (4), 777-784, 2014.
Kilic S., Ozturk F., Sigirtmac T. ve Tekin G., Effects of Pre-strain and Temperature on Bake Hardening of TWIP900CR Steel, J. Iron. Steel Res. Int., 22 (4), 361- 365, 2015.
Smith A., Chen Z., Lee J.Y., Lee M.G. ve Wagoner R.H., Effective method for fitting complex constitutive equations, Int. J. Plast., 58 100-119, 2014.
Com., A.S. http://www.arcelormittal.com/automotive. 2014.
Ozturk F. ve Lee D., Analysis of forming limits using ductile fracture criteria, J. Mater. Process. Technol., 147 (3), 397-404, 2004.
Ozturk F., Toros S. ve Kilic S., Effects of Anisotropic Yield Functions on Prediction of Forming Limit Diagrams of DP600 Advanced High Strength Steel, Procedia Eng., 81 (0), 760-765, 2014.
Ozturk, F., Toros S. ve Kilic S., Tensile and Spring- Back Behavior of DP600 Advanced High Strength Steel at Warm Temperatures, J. Iron. Steel Res. Int., 16 (6), 41-46, 2009.
Dilmeç M., Halkaci H.S. ve Özturk F., Investigation into Reasons for Minimum Major Strain Offsetting of Forming Limit Curve Obtained with Nakajima Test for AL 2024-T4, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 29 (3), 527-536, 2014.
Marciniak Z., Stability of plastic shells under tension with Mechaniki Stosorwanej, 17 (0), 577-592, 1965. condition, Archiwum
Marciniak Z. ve Kuczynski K., Limit strains in the processes of stretch-forming sheet metal, Int. J. Mech. Sci., 9 (9), 609-620, 1967.
Azrin M. ve Backofen W.A., The deformation and failure of a biaxially stretched sheet, Metallurgical Transactions, 1 (10), 2857-2865, 1970.
Zhu X.-K. ve Leis B.N., Average shear stress yield criterion and its application to plastic collapse analysis of pipelines, Int. J. Press. Vessels Pip., 83 (9), 663-671, 2006.
Fernandes J.V., Rodrigues D.M., Menezes L.F. ve Vieira M.F., A modified swift law for prestrained materials, Int. J. Plast., 14 (6), 537-550, 1998.
Fields D. ve Backofen W., Determination of strain hardening characteristics by torsion testing, Proc. ASTM, 57 (0), 1259-1272, 1957.
Mises R.v., Mechanik der festen Körper im plastisch- deformablen Zustand, Nachrichten von der Gesellschaft der Wissenschaften zu Göttingen, Mathematisch- Physikalische Klasse, 1913 582-592, 1913.
Butuc M.C., Banabic D., Barata da Rocha A., Gracio J.J., Ferreira Duarte J., Jurco P. ve Comsa D.S., The performance of Yld96 and BBC2000 yield functions in forming limit prediction, J. Mater. Process. Technol., 125 (126), 281-286, 2002.
Cao J., Yao H., Karafillis A. ve Boyce M.C., Prediction of localized thinning in sheet metal using a general anisotropic yield criterion, Int. J. Plast., 16 (9), 1105- 1129, 2000.
Yao H. ve Cao J., Prediction of forming limit curves using an anisotropic yield function with prestrain induced backstress, Int. J. Plast., 18 (8), 1013-1038, 2002.
Li X., Guo G., Xiao J., Song N. ve Li D., Constitutive modeling and the effects of strain-rate and temperature on the formability of Ti-6Al-4V alloy sheet, Mater. Des., 55 (0), 325-334, 2014.

APA	Kılıç S, Ozturk F (2016). Ticari TWIP900 ve DP600 yüksek mukavemetli çeliklerin otomotiv endüstrisindeki performanslarının karşılaştırılması. , 567 - 578.
Chicago	Kılıç Süleyman,Ozturk Fahrettin Ticari TWIP900 ve DP600 yüksek mukavemetli çeliklerin otomotiv endüstrisindeki performanslarının karşılaştırılması. (2016): 567 - 578.
MLA	Kılıç Süleyman,Ozturk Fahrettin Ticari TWIP900 ve DP600 yüksek mukavemetli çeliklerin otomotiv endüstrisindeki performanslarının karşılaştırılması. , 2016, ss.567 - 578.
AMA	Kılıç S,Ozturk F Ticari TWIP900 ve DP600 yüksek mukavemetli çeliklerin otomotiv endüstrisindeki performanslarının karşılaştırılması. . 2016; 567 - 578.
Vancouver	Kılıç S,Ozturk F Ticari TWIP900 ve DP600 yüksek mukavemetli çeliklerin otomotiv endüstrisindeki performanslarının karşılaştırılması. . 2016; 567 - 578.
IEEE	Kılıç S,Ozturk F "Ticari TWIP900 ve DP600 yüksek mukavemetli çeliklerin otomotiv endüstrisindeki performanslarının karşılaştırılması." , ss.567 - 578, 2016.
ISNAD	Kılıç, Süleyman - Ozturk, Fahrettin. "Ticari TWIP900 ve DP600 yüksek mukavemetli çeliklerin otomotiv endüstrisindeki performanslarının karşılaştırılması". (2016), 567-578.

APA	Kılıç S, Ozturk F (2016). Ticari TWIP900 ve DP600 yüksek mukavemetli çeliklerin otomotiv endüstrisindeki performanslarının karşılaştırılması. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 31(3), 567 - 578.
Chicago	Kılıç Süleyman,Ozturk Fahrettin Ticari TWIP900 ve DP600 yüksek mukavemetli çeliklerin otomotiv endüstrisindeki performanslarının karşılaştırılması. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 31, no.3 (2016): 567 - 578.
MLA	Kılıç Süleyman,Ozturk Fahrettin Ticari TWIP900 ve DP600 yüksek mukavemetli çeliklerin otomotiv endüstrisindeki performanslarının karşılaştırılması. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol.31, no.3, 2016, ss.567 - 578.
AMA	Kılıç S,Ozturk F Ticari TWIP900 ve DP600 yüksek mukavemetli çeliklerin otomotiv endüstrisindeki performanslarının karşılaştırılması. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2016; 31(3): 567 - 578.
Vancouver	Kılıç S,Ozturk F Ticari TWIP900 ve DP600 yüksek mukavemetli çeliklerin otomotiv endüstrisindeki performanslarının karşılaştırılması. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2016; 31(3): 567 - 578.
IEEE	Kılıç S,Ozturk F "Ticari TWIP900 ve DP600 yüksek mukavemetli çeliklerin otomotiv endüstrisindeki performanslarının karşılaştırılması." Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 31, ss.567 - 578, 2016.
ISNAD	Kılıç, Süleyman - Ozturk, Fahrettin. "Ticari TWIP900 ve DP600 yüksek mukavemetli çeliklerin otomotiv endüstrisindeki performanslarının karşılaştırılması". Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 31/3 (2016), 567-578.