Forming of sheet metal with rubber pad and optimization of process parameters using Taguchi approach

Abstract

In industrial applications, it is seen that shapes of various sizes are created on sheet metal sheets in order to increase aesthetic appearance and mechanical properties. Sheet metal forming technique is a widely used method for creating patterns on sheet metal. However, if a suitable method is not chosen during the creation of the shapes and the process parameters are not optimized, it is seen that the patterns on the sheet metal plates are not formed in the desired size and quality (deformations such as abrasion, scratching on the sheet surfaces). This situation affects customer satisfaction negatively. It is seen that rubber pad punches are used in order to eliminate the deformation errors that occur on the sheet metal plates. However, it is necessary to optimize all process parameters such as punch pressure, rubber pad hardness, rubber pad thickness in order to create patterns on sheet metal sheets in desired sizes using rubber pad punches. In this study, it is on the optimization of the process parameters to create patterns in various shapes using rubber pads on Aluminum and Dkp steel plates, which are widely used in the industry, and to create the patterns in desired dimensions. At the end of the study, it was seen that the most effective factor in forming the patterns on the sheet metal plates was the punch pressure, followed by the pad punch thickness, the pattern angle and the material type, respectively. On the other hand, it was determined that the rubber pad punch hardness and material thickness did not have a significant effect. However, at the end of the study, a linear equation was put forward for the formation of the patterns to the desired extent by using the Taguchi approach.

Keywords

• Rubber pad
• Sheet metal
• Sheet metal forming
• Taguchi method

Sac levhaların lastik tampon yardımıyla form verilmesi ve proses parametrelerinin Taguchi yaklaşımı ile optimizasyonunu

Abstract

Endüstriyel uygulamalarda, estetik görünüm ve mekanik özellikleri artırmak amacı ile saç levhalar üzerine çeşitli ölçülerdeki desenlerin basıldığı görülmektedir. Sac levhalar üzerine desenlerin basılmasında saç-metal şekillendirme tekniği yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir. Ancak desenlerin basılması sırasında uygun bir yöntem seçilmediğinde ve proses parametreleri optimize edilmediği taktirde, sac levhaların üzerine desenlerin istenilen ölçü ve kalitede (sac yüzeylerinde aşınma, çizilme gibi deformasyonlar) basılamadığı görülmektedir. Bu durum müşteri memnuniyetin olumsuz yönde etkilemektedir. Sac levhalar üzerinde ortaya çıkan deformasyon hatalarının ortadan kaldırılması amacı ile lastik tampon zımbaların kullanıldığı görülmektedir. Anca lastik tampon zımba kullanılarak sac levhalar üzerine desenlerin istenilen ölçülerde basılması için zımba basıncı, lastik tampon sertliği, lastik tampon kalınlığı gibi proses parametrelerinin hepsinin birden optimize edilmesi gereklidir. Yapılan bu çalışmada, endüstride yaygın olarak kullanılan Alüminyum ve Dkp çelik levhaların üzerine, lastik tampon kullanılarak çeşitli şekillerdeki desenlerin basılması ve desenlerinin istenilen ölçülerde basılması için proses parametrelerinin optimizasyonu üzerinedir. Çalışma sonunda sac levhalarının üzerin desenlerin basılmasında en etkili faktörün zımba basıncı olduğu ve onu sırasıyla tampon zımba kalınlığı, Desen açısı ve malzeme cinsi faktörlerinin izlediği görülmüştür. Buna karşın lastik tampon zımba sertliğinin ve malzeme kalınlığına anlamlı bir etkiye sahip olmadığı tespit edilmiştir. Bununla birlikte çalışma sonunda Taguchi yaklaşımı kullanılarak desenlerin istenilen ölçüde basılması için lineer bir denklem ortaya konulmuştur.

Keywords

• Lastik tampon
• Sac levha
• Sac metal şekillendirme
• Taguchi metodu

Supporting Institution

Yıldız Teknik Üniversitesi ve Kasso Mühendislik San ve Tic. A.Ş

Thanks

Yazarlar, çalışmaya desteklerinden dolaya Kasso Mühendislik San ve Tic. A.Ş.'ne teşekkür eder.

References

1. Afteni, C., Costin, G., Iabob, I., Păunoiu, V., & Virgil, T. (2018). A REVIEW ON SHEET METAL RUBBER-PAD FORMING Department of Manufacturing Engineering , “ Dunărea de Jos ” University of Galați , România Department of Mechanical Engineering , “ Dunărea de Jos ” University of Galați , România, (August), 1–6.
2. Belhassen, L., Koubaa, S., Wali, M., & Dammak, F. (2019). Experimental and numerical investigation of flexible bulging process of aluminum AA1050-H14 sheet metal with soft tools. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 103(9–12), 4837–4846. doi:10.1007/s00170-019-04066-6
3. Jin, C. K., Jeong, M. G., & Kang, C. G. (2014). Effect of rubber forming process parameters on micro-patterning of thin metallic plates. Procedia Engineering, 81(May), 1439–1444. doi:10.1016/j.proeng.2014.10.170
4. Kumar, A., Kumar, S., Yadav, D. R., & Bhu, I. I. T. (2014). Review of Rubber Based Sheet Hydro-Forming Processes, (Aimtdr), 1–5.
5. Niknejad, A., Rezaee, N., & Asl, F. J. (2015). Experimental investigation of Teflon-pad forming on circular metal blanks using a concave die. Journal of Manufacturing Processes, 20, 282–290. doi:10.1016/j.jmapro.2015.07.001
6. Quadrini, F., Santo, L., & Squeo, E. A. (2010). Flexible Forming of Thin Aluminum Alloy Sheets. International Journal of Modern Manufacturing Technologies, II(1), 79.
7. R.H. Lochner and J.E. Matar. (1990). Designing For Quality: An Introduction to the Best of Taguchi and Western Methods of Statistical Experimental Design. Netherlands: Springer.
8. Ross, P. J. (1988). Taguchi techniques for quality engineering, loss function, orthogonal experiments, pa rameter and tolerance design. New York: USA: McGraw Hill Professional.

9. ŞEN, M., & EKŞİ ALTAN, M. (2017). Plastik Enjeksiyon Kalıplama Yöntemi ile Sac Metallerin Şekillendirilebilirliğinin İncelenmesi. Marmara Fen Bilimleri Dergisi, 39–47. doi:10.7240/marufbd.290913
10. Thiruvarudchelvan, S. (2002). The potential role of flexible tools in metal forming. Journal of Materials Processing Technology, 122(2–3), 293–300. doi:10.1016/S0924-0136(02)00077-8
11. Trzepieciński, T. (2020). Recent developments and trends in sheet metal forming. Metals, 10(6), 1–53. doi:10.3390/met10060779
12. Younis, K. M., Aljarjary, A. I., & Shukur, J. J. (2019). Numerical and experimental investigation of parameters affect the forming load during rubber pad sheet metal forming. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 518(3). doi:10.1088/1757-899X/518/3/032049