Investigation Of Dependent And Independent Variables In Forming Method In Fastener Production

Abstract

In this study, material and die geometry, which are the independent variables for cold forming in product production, processing speed and deformation amount, and the dependent variables, material flow during deformation and size sensitivity are focused. With CAD software, all the die designs required for the product's operations were made in three-dimensional environment, and a detailed mesh structure was created by transferring it to the simulation program. Processing was started as raw material (wire) and the product was transported by shaping between stations and the final virtual product was obtained. Different optimization studies were made with the data obtained. When the raw material "stress-strain" diagrams were examined, it was observed that the strain value formed by the deformation in the final product was reduced by about 18% with the simulation-supported optimization studies in order to produce the product in higher quantities in the die, and accordingly the die stresses decreased by about 40% and the die performance increased.

Keywords

• Cold Forming
• Die Analysis
• Finite Element Method

Bağlantı Elemanı Üretiminde Şekil Verme Yöntemindeki Bağımlı ve Bağımsız Değişkenlerin İncelenmesi

Öz

Bu çalışmada, ürün üretiminde soğuk şekil verme için bağımsız değişkenlerden olan malzeme ve kalıp geometrisine, işlem hızına ve deformasyon miktarına, bağımlı değişkenlerden ise deformasyon esnasındaki malzeme akışına ve boyut hassasiyetine odaklanılmıştır. CAD yazılımları ile ürünün operasyonları için gerekli tüm kalıp tasarımları üç boyutlu ortamda gerçekleştirilmiş olup simülasyon programına aktarımı yapılarak detaylı mesh yapısı oluşturulmuştur. Hammadde (tel) olarak işleme başlanılmış ve istasyonlar arası şekillenen ürün aktarımı yapılarak nihai sanal ürün elde edilmiştir. Elde edilen veriler ile farklı optimizasyon çalışmaları yapılmıştır. Hammadde stress-strain diyagramları incelendiğinde, ürünün kalıpta daha yüksek adetlerde üretilebilmesi amacıyla simülasyon destekli yapılan optimizasyon çalışmalarıyla nihai üründe deformasyon ile oluşan strain değeri yaklaşık %18 değerinde azaltılmış ve buna bağlı olarak kalıp gerilmelerinin yaklaşık %40 azaldığı ve kalıp performansının arttığı görülmüştür.

Anahtar Kelimeler

• Soğuk Dövme
• Kalıp Analizi
• Sonlu Elemanlar Yöntemi

Kaynakça

1. [1] W.D. Callister, Material Science and Enginering: An Introduction. Amerika: 7. Basım, Department of Metallurgical Engineering The University of Utah, 2007.
2. [2] G. E. Dieter, Mechanical Metallurgy, SI Metric Edition. University of Maryland, McGraw-Hill Book Co.,1998.
3. [3] FIA (Forging Industry Association), “Types of Forging Processes”. https://www.forging.org/types-of-forging-processes. (Erişim: 10.05.2021)
4. [4] T. Altan, G. Ngaile, G. Shen, Cold And Hot Forging: Fundamentals and Applications, Chapter 2. ASM International, 2005.
5. [5] L. Çapan, Metallere Plastik Şekil Verme, Çağlayan Kitabevi, 2003.
6. [6] V. Başdemir, A. Baygut, O. Çulha, ”Soğuk Dövme Tekniği İle Bağlantı Elemanı Üretiminde Kullanılan Plastik Şekil Verme Teknolojileri”, İleri Teknoloji Bilimleri Dergisi, 7 (3), 18-28, 2018.
7. [7] C. Mısırlı, “Yanal Ekstrüzyon ile Dişli Benzeri Parçaların İmalatı: Analiz ve Deneyler”, Trakya Üniv., Fen Bilimleri Enstitüsü, 2006.
8. [8] A. Baygut, “Paslanmaz Çelik Bağlantı Elemanının Simülasyon Destekli Soğuk Dövme Proses Tasarımı ve Geliştirilmesi”, Manisa Celal Bayar Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2019.

9. [9] M. Aygen, “Die Stress And Friction Behaviour Analysis in Bolt Forming”, ODTÜ, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2006.
10. [10] W. H. Sillekens, “Backward can extrusion and material behaviour”, University of Technology Eindhoven,1992.
11. [11] M.S. Güler, S.Şen, “Sonlu Elemanlar Yöntemi Hakkında Genel Bilgiler”, Ordu Üniversitesi Biim Teknoloji Dergisi, Cilt:5, Sayı:1, 2015.
12. [12] U. İnce, M. Güden, “Simulation Of The Cold Forging Process In Fastener Manufacture”, III. International Scientific Technical Conferance, 2008.
13. [13] C. Kılıçaslan, U. İnce, ” Civata Soğuk Dövme İşleminde Kalip Ömrünün Arttirilmasi: Dövme Kademe Tasarımının Etkisi”, Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 21(5), 961-967, 2017.
14. [14] K. Wagner, A. Putz, U. Engel, “Improvement of Tool Life in Cold Forging by Locally Optimized Surfaces”, Journal of Materials Processing Technology, 177, 206-209, 2006.
15. [15] M. Geiger, M. Hansel, T. Rebhan, “Improving the Fatigue Resistance of Cold Forging Tools by FE Simulation and Computer Aided Die Shape Optimization”, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers Part B Journal of Engineering Manufacture, 143-150, 1992.
16. [16] C. MacCormack, J. Monaghan, “2D and 3D Finite Element Analysis of Three Stage Forging Sequence”, Journal of Materials Processing Technology”,127, 48-56,2002.
17. [17] N. Ishinaga, “An advanced press design for cold forging”, Journal of Materials Processing Technology, Volume 71, Issue 1, p.100-104, 1997.
18. [18] Q-C. Hsu, L. Rong-Shean, “Cold forging process design based on the induction of analytical knowledge”, Journal of Materials Processing Technology, Volume 69, Issues 1–3, p.264-272, 1997.
19. [19] K. Hyunkee, T. Altan, “Cold forging of steel -practical examples of computerized part and process design”, Journal of Materials Processing Technology, Volume 59, Issues 1-2, 15, p.122-131, 1996.
20. [20] M. Mermer, “Bağlantı Elemanları Üretiminde Ön Deformasyon Formunun Ürün Malzemesindeki Soğuk Şekillendirme Özelliklerine Etkisinin İncelenmesi”, Pamukkale Üniversitesi, Fen Bilimleri Ensitüsü, 2019.
21. [21] E. Erbil, U. İnce, “Sayısal Benzetim Yöntemiyle Soğuk Dövme Uygulamaları”, Mühendis ve Makine”, 611, 9-22, 2010.