Effect of Forming Parameters on Springback in Multi-Bending Operations

Year 2024, , 847 - 857, 29.04.2024

Murat Aydın , Esra Kalender , Mertcan Yakar

https://doi.org/10.29130/dubited.1269339

Abstract

Springback is one of the primary phenomena faced in forming metallic sheet materials. Several factors affect the occurrence of springback, such as material properties, thickness, tool design, and process parameters. In this study, the effects of holding time, lubricant, and forming pressure on the springback of DKP sheet material with a 1 mm thickness, which was formed by multi-bending operations in a closed die, were investigated. The springback angles and thickness distributions were measured from the formed parts. In addition, major and minor strains were calculated using grid marking on the surface of sheets. As a result, it was determined that the springback was reduced by about 43%-47% using lubricant, 30%-40% due to an increase in holding time, and 16%-28% thanks to increasing in forming pressure. Besides, less thinning of the final product was achieved by applying lubricant media because of the decrease in friction coefficient.

Keywords

Lubricant, Springback, Bending

Çoklu Bükme Operasyonlarında Şekillendirme Parametrelerinin Geri Yaylanma Üzerine Etkisi

Abstract

Metal şekillendirme operasyonlarında karşılaşılan en önemli problemlerden biri geri yaylanmadır. Şekillendirme uygulamalarında malzeme özellikleri, kalınlık, kalp tasarımı, proses parametreleri gibi birçok faktörün geri yaylanmanın oluşması üzerinde etkisi bulunmaktadır. Bu çalışmada, kapalı kalıp içerisinde çoklu bükme operasyonuna tabi tutulan 1 mm kalınlıktaki DKP sac malzemenin geri yaylanması üzerinde yağlayıcı, bekleme süresi ve şekillendirme basıncının etkisi incelenmiştir. Şekil verilen sac malzeme üzerinden geri yaylanma açıları, kalınlık dağılımı, majör ve minör birim şekil değişimleri ölçülmüştür. Sonuç olarak, yağlayıcı kullanımının %43-%47 oranında, bekleme süresinin arttırılmasının %30-%40 oranında ve şekillendirme basıncının arttırılmasının %16-%28 oranında geri yaylanma miktarını azalttığı belirlenmiştir. Ayrıca, yağlayıcı kullanımı ile sürtünmenin azaltılarak nihai üründe daha düşük incelme elde edildiği görülmüştür.

Keywords

Yağlayıcı, Geri yaylanma, Bükme

Thanks

Bu çalışmanın gerçekleştirilmesinde bükme kalıbının kullanılmasına imkan tanıyan, her türlü katkılarını ve desteklerini esirgemeyen Ket İnovasyon Metal İmalat Sanayi ve Ticaret Limited Şirketi teşekkürlerimizi sunarız.

References

• [1] D-K. Leu, “A simplified approach for distinguishing between spring-back and spring-go in free U-die bending process of SPFC 440 sheets”, Materials and Design, vol. 94, pp. 314-321, 2016.
• [2] Y. Feng, S. Shi, Z. Wang, and Z. Wang, “Research on mechanism of springback control by viscous medium with different mechanical properties”, Journal of Materials Processing Technology, vol. 304, pp. 1-16, 2022.
• [3] I. Altpeter, M. Kopp, M. Kröning, B.-A. Behrens, M. Milch, and C. Schäffner, “Influences on the part quality in conventional deep drawing processes”, 9th European Conference on Nondestructive Testing, 2006, pp. 1-8.
• [4] G. Brabie, B. Chirita, N. Nanu, and V. Ciubotariu, “Analysis of the springback and residual stresses generated by cold plastic forming in drawn round parts made from steel sheets”, Metalurgia International, vol. 14, no. 12, pp. 21-27, 2009.
• [5] A. Işıktaş ve İ. Ay, “Farklı kalınlıklardaki Dkp sacın farklı açılarda yapılan V-bükme işlemindeki geri esnemelerinin incelenmesi”, BAÜ Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, c. 17, s. 1, ss. 59-69, 2015.
• [6] A. Chanda, and D. Bhattacharyya, “A parametric study to minimise spring-back while producing plywood channels”, Journal of Cleaner Production, vol. 304, pp. 1-11, 2021.
• [7] K. Chung, M.-G. Lee, D. Kim, C. Kim, M. L. Wenner, and F. Barlat, “Spring-back evaluation of automotive sheets based on isotropic-kinematic hardening laws and non-quadratic anisotropic yield functions Part I: theory and formulation”, International Journal of Plasticity, vol. 21, no. 5, pp. 861-882, 2005.
• [8] S. L. Zang, J. Liang, and C. Guo, “A constitutive model for spring-back prediction in which the change of Young’s modulus with plastic deformation is considered”, International Journal of Machine Tools and Manufacture, vol. 47, no. 11, pp. 1791-1797, 2007.
• [9] J. Wang, S. Verma, R. Alexander, and J.-T. Gau, “Springback control of sheet metal air bending process”, Journal of Manufacturing Processes, vol. 10, no. 1, pp. 21-27, 2008.
• [10] X. Cui, Z. Zhang, Z. Du, H. Yu, D. Qiu, Y. Cheng, and X. Xiao, “Inverse bending and springback-control using magnetic pulse forming”, Journal of Materials Processing Technology, vol. 275, no. 1-13, 2020.
• [11] B. Liu, F. Cao, Y. Zeng, and W. Wu, “Numerical and experimental study on temperature and springback control of U-shape titanium extrusion hot stretch bending”, International Journal of Lightweight Materials and Manufacture, vol. 5, no. 4, pp. 453-469, 2022.
• [12] K. Aydın ve İ. Karaağaç, “DP600 ve HSLA300 sac malzemelerde geri esneme davranışlarına proses parametrelerinin etkisinin deneysel araştırılması”, Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, c. 7, s. 3, ss. 1456-1465, 2019.
• [13] ESN Demir Çelik Yapı. (2023). DKP Sac. [Çevrimiçi]. Erişim: https://www.esnmetal.com/dkp-sac-fiyatlari/
• [14] ERDEMİR. (2017). Ürün Kataloğu 2017. [Çevrimiçi]. Erişim: https://www.erdemir.com.tr/Site s/1/upload/files/Urun_Katalogu-2017-1269.pdf
• [15] L. Sayın ve G. Basmacı, “Bakır sac levhaların ‘V’ bükme yöntemi ile şekillendirilmesiyle oluşan geri esneme miktarının deneysel olarak incelenmesi”, Uluslararası Teknolojik Bilimler Dergisi, c. 11, s. 3, ss. 147-154, 2019.
• [16] E. Esener ve M. Fırat, “Metal şekillendirme prosesi üzerinden geri esneme telafi yöntemlerinin incelenmesi”, 16th International Conference on Machine Design and Production, İzmir, Turkiye, 2014, ss. 1-7.
• [17] R. K. Lal, V. K. Choubey, J. P. Dwivedi, and S. Kumar, “Study of factors affecting springback in sheet metal forming and deep drawing process”, Materials Today: Proceedings, vol. 5, no. 2, pp. 4353-4358, 2018.
• [18] R. Narayanasamy and P. Padmanabhan, “Influence of lubrication on springback in air bending process of interstitial free steel sheet”, Journal of Materials Engineering and Performance, vol. 19, pp. 246-251, 2010.
• [19] P. Wankhede, S. Kodey, S. Kurra, and S. Radhika, “A low cost surface strain measurement system using image processing for sheet metal forming applications”, Measurement, vol. 187, pp. 1-14, 2022.
• [20] L. M. V. Tigrinho, R. A. dos Santos, R. A. C. Filho, and P. V. P. Marcondes, “Experimental investigation on the influence of the lubricant type in the punch stretching of extra deep-drawing steel”, Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, vol. 30, no. 4, pp. 290-294, 2008.
• [21] H. Zein, M. El-Sherbiny, M. Abd-Rabou, and M. El Shazly, “Effect of die design parameters on thinning of sheet metal in the deep drawing process”, American Journal of Mechanical Engineering, vol. 1, no. 2, pp. 20-29, 2013.