EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF ROLLING PARAMETERS AFFECTING ROUGHNESS TRANSFER IN ASYMMETRICAL ROLLING

Abstract

ABSTRACT

The sheet metals must have a particular level of roughness on their surface to obtain high-quality forming and dyeing solutions. This roughness is introduced during the rolling process with roughened rolls, a technique known as temper rolling. The rolling parameters determine the roughness level of the roll transferred to the material. This study investigated the effects of rolling parameters on roughness transfer. The experiments were carried out on a laboratory scale using a 2-high rolling mill mechanism fitted with load-cell monitoring the rolling force using ERD6112 grade samples with a 0.7 mm and 2 mm thickness. While the roll speed ranged from 10 to 50 rpm, only two different reductions (100µm, 200µm) were given to the samples. The top roll was roughened to meet the asymmetrical conditions, while the bottom one was chosen to be bright and large. Surface roughness measurements were taken from the rolled samples using a stylus profilometer, and the roughness values were calculated as the mean and standard deviation, and 3D scanning images were obtained. The results of the experiments were analyzed based on factors such as rolling parameters, roughness introduction, and standard deviation. According to the results obtained, a higher rolling force is obtained, which increases the roughness transfer as the rolling speed increases. The influence of rolling speed on standard deviation varies linearly. Also, samples rolled in the presence of a lubricant showed reduced roughness transfer. Lubricated rolling produced a more homogenous roughness distribution than dry rolling at higher speeds, but dry rolling made it at lower rates. It was discovered that thicker materials have a more significant rolling force. Roll roughness does not significantly affect the rolling load when the sample is thicker, but this impact is more noticeable when using thinner material and a very rough roll. The surface roughness of the sheet is imparted by conventional rolling (CR) with textured rolls. Although many studies have been published regarding CR and AR, more research on roughness transfer in AR needs to be done. This research aims to provide information for parameter selection to create good surface roughness on sheet metal in AR. Yet the test results revealed that AR is not a suitable method to get a surface roughened sheet compared to CR.

ÖZET

Şekillendirme ve boyamada kaliteyi tutturmak için sac yüzeyinde belirli bir seviyede pürüzlülük olmalıdır. Bu pürüzlülük, temper haddeleme olarak bilinen bir teknik olan pürüzlendirilmiş merdanelerle yapılan haddeleme işlemi sırasında ortaya çıkar. Malzemeye aktarılan merdane pürüzlülük seviyesini haddeleme parametreleri belirler. Bu çalışmada, haddeleme parametrelerinin pürüzlülük transferi üzerindeki etkileri incelenmiştir. Deneyler, 0,7 mm ve 2 mm kalınlığındaki ERD6112 kalite malzeme kullanılarak, haddeleme kuvvetini görüntüleyen yük hücreli, laboratuvar ölçeğinde 2’li hadde düzeni kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Merdane hızı 10 ila 50 rpm arasında değişirken, numunelere sadece iki farklı ezme (100µm, 200µm) verilmiştir. Asimetrik haddeleme koşullarını sağlamak için üst merdane pürüzlendirilirken alt merdane parlak ve büyük çapta seçilmiştir. Haddelenmiş numunelerden stylus profilometre kullanılarak yüzey pürüzlülük ölçümleri alınmış ve pürüzlülük değerleri ortalama ve standart sapma olarak hesaplanmış ve 3 boyutlu tarama görüntüleri elde edilmiştir. Deneylerin sonuçları, haddeleme parametreleri, pürüzlendirme ve standart sapma gibi faktörlere dayalı olarak analiz edilmiştir.

Elde edilen sonuçlara göre, haddeleme hızı arttıkça pürüzlülük transferini artıran haddeleme kuvveti daha yüksek elde edilmiştir. Haddeleme hızının standart sapma üzerindeki etkisi doğrusal olarak değişmektedir. Ayrıca, bir yağlı haddelemede numuneler, düşük pürüzlülük transferi göstermiştir. Yağlı haddeleme, yüksek hızlarda kuru haddelemeye göre daha homojen bir sağlarken, kuru haddelemede pürüzlülük dağılımı düşük hızlarda elde edilmiştir. Haddeleme kuvvetinin kalın malzemelerde daha yüksek olduğu görülmüştür. Numune kalın olduğunda haddeleme yükü merdane pürüzlülüğünden önemli ölçüde etkilenmezken, bu etki daha ince malzeme ve çok pürüzlü merdane kullanıldığında daha belirgindir.

Sacın yüzey pürüzlülüğü, pürüzlendirilmiş merdanelerle geleneksel soğuk haddeleme ile sağlanabilmektedir. Geleneksel haddeleme ve asimetrik haddeleme ile ilgili birçok çalışma yayınlanmış olmasına rağmen asimetrik haddelemede pürüzlülük transferi ile ilgili araştırma yok denecek kadar azdır. Bu çalışma, asimetrik haddelemede sac yüzerinde iyi bir yüzey pürüzlülüğü oluşturmak için parametrelerin belirlenmesine yönelik bilgi sağlamayı amaçlamaktaydı. Ancak test sonuçları, asimetrik haddelemenin geleneksel soğuk simetrik haddelemeye kıyasla yüzeyi pürüzlendirilmiş sac elde etmek için uygun bir yöntem olmadığı sonucunu ortaya koymuştur.