Kalıp Girişinin Ekstrüzyon Edilebilirlik Üzerindeki Etkisi
Öz
Alüminyum hafifliği, mukavemeti, şekillendirilebilme özelliği, sünekliği, dayanıklılığı, korozyon direnci,
iletkenliği ve geri dönüşümü nedeni ile inşaat, otomotiv ve uzay endüstrisi gibi birçok alanda tercih sebebi
olmuştur. Gelişen teknoloji ile birlikte alüminyum ve alaşımları birçok farklı yöntemle işlenebilmektedir.
Alüminyum ve alaşımlarına uygulanan yaygın yöntemlerden biri extrüzyon işlemidir. Ekstrüzyon, bir iş
parçasının bir kalıptan geçirilerek istenen geometride malzeme elde edilmesi işlemidir. Ekstürzyonda
malzeme akışı, malzemenin homojen bir yapıda olması ve buna bağlı olarak düzgün bir geometride olması
nedeni ile önemlidir. Ekstrüzyon türü, ekstrüzyon hızı, ekstrüzyon sıcaklığı, sürtünme koşulları, kalıp
tasarımı ve ekstrüzyon oranı malzeme akışını etkilemektedir. Ekstrüzyon işleminde en önemli faktörlerden
biri olan kalıp tasarımının uygun olması, daha yüksek ürün kalitesi ve daha düşük deformasyon kuvvetinin
oluşması açısından önemlidir.
Bu çalışmada, kalıp geometrisinin ekstrüzyon edilebilirliğe etkisi bir sonlu elemanlar yazılımı olan
DEFORM-3D programı kullanılarak incelenmiş ve incelenen kalıplar içerisinden en uygun kalıp geometrisi
tespit edilmeye çalışılmıştır. Farklı kalıp giriş formları ile gerçekleştirilen ekstrüzyon simülasyonları
birbirleriyle karşılaştırılarak kalıp formunun işlem üzerine nasıl etki ettiği analiz edilmiştir. Her bir farklı
kalıp geometrisinin sıcaklık ve efektif gerilim üzerinde meydana getirdiği değişim ekstrüzyon zamanına bağlı
olarak incelenmiş ve bu değişimlerin sebepleri ortaya konulmuştur. Sonuç olarak, aynı tip bir profilin
üretiminde kullanılacak farklı kalıp geometrileri içerisinde hangisinin en uygun olacağı analiz edilmiştir.
Anahtar Kelimeler
The Effect of Die Profile on Extrudability
Abstract
Aluminum has been preferred in many areas such as
the construction, automotive and aerospace
industries due to its lightweight, strength, ductility,
recycle, corrosion resistance and conductivity.
Aluminum and its alloys can be formed by many
manufacturing methods with the developing
technology. One of the common method is extrusion
process to shape the aluminum. In the extrusion
process, a workpiece is pushed by a stem towards
the die opening giving the product shape. Material
flow in the extrusion is important due to obtain the
product with the acceptable tolerances. The material
flow is affected by extrusion type, extrusion speed,
extrusion temperature, die design and extrusion
ratio. One of the most important factors in the
process of extrusion, the optimum die design,
provides higher product quality and lower
deformation load.
In this study, the effect of the die profile is examined
by a finite element based software DEFORM 3D to
determine the most suitable die design. Different die
profiles (conical die, concave die, convex die,
reverse S die and S die types) were modeled and
simulated to analyze and compare how the die
design type effects on the extrudability. The change
of effective stress and extrusion temperature with the
die profile type was examined depending on the
extrusion time, and the cause of these changes were
explained. As a result, the most suitable die type
between the mentioned die profiles was analyzed for
the production of the same extrudate.
Different results were obtained for each die profile
type. The initial billet temperature was 480 º
C and
the significant increase in the extrusion temperature
was occurred in the beginning of the extrusion. The
maximum workpiece temperature was observed in
the convex die with a value of 524 º
C while it was
only 506 º
C for the concave die type. The
temperature increase for convex die was higher than
the other die types even if the initial billet
temperature (480 º
C) and friction values were the
same for the all simulated die profiles. The reason of
this is related with the material flow which was not
suitable. The material flow from the best to the worst
die type was occurred as the concave die, the S die,
the conical die, the reverse S die and the convex die,
respectively.
On the other hand, the effective stress occurred in
the workpiece was also examined in the scope of the
study with the performed simulations. It was
observed that the effective stress in the workpiece
was increased during the extrusion time without
sharpened changes in the beginning of the extrusion
at where the billet is just started to be forced
towards the die opening.
Keywords
