Hidromekanik sıvama kalıp ve yöntem parametrelerinin benzetim yöntemine göre belirlenmesi

Öz

Bu çalışmada sac metal ürün üretiminde, hızlı ve ekonomik bir üretim talebini karşılamak için, klasik derin çekmeyle birçok kademede üretilen çaydanlığın daha az kademede üretilmesi amacıyla hidroşekillendirme kalıplarının tasarım ve imalatı gerçekleştirilmiştir. Kalıp ve yöntem parametrelerinin belirlenmesinde bulanık mantık algoritmalarına dayalı adaptif kontrol uygulamalı Sonlu Elemanlar Analizleri kullanılmıştır. Endüstriyel ürünün üretilmesi için gerekli büyük boyutlu, dolayısıyla çok maliyetli, 1:1 ölçekli kalıplar üretilmeden önce, çok daha düşük maliyetli 1:4 ölçekli kalıplar üretilerek laboratuvar presinde belirlenen kalıp ve yöntem parametrelerinin benzetim yöntemi ile 1:1 ölçekli kalıplarda da geçerliliği araştırılmıştır. Bu amaca ulaşmak için 100 MPa sıvı basıncı ve 10000 kN kapasiteli sanayi tipi bir sac hidroşekillendirme presi kullanılmıştır.

Laboratuvar çalışmaları sonunda, 1:4 ölçekli kalıplardan elde edilen kalıp ve yöntem parametreleri kullanılarak 1:1 ölçekli kalıplarla hidromekanik sıvama yöntemi uygulanmıştır. Klasik sıvama ile 4 kademede şekillendirilebilen çaydanlık hidromekanik sıvama yöntemi ile tek kademede başarıyla üretilebilmiştir. Böylece endüstriyel ürünün üretilmesi için gerekli olan 1:1 ölçekli kalıplar üretilmeden önce benzetim kurallarına uygun olarak 1:4 ölçekli model kalıplarla sızdırmazlık sistemi ve yöntem parametrelerinin belirlenmesiyle maliyete önemli bir katkı sağlanmıştır. Hidromekanik sıvama yöntemi ile klasik sıvama yöntemi, üretim hızı ve kalınlık dağılımı açısından kıyaslanmıştır. Klasik sıvama yöntemi ile 4 kademede üretilen çaydanlığın üretim süresi presler arası taşıma süresi de dikkate alındığında yaklaşık 60 saniyedir. Çaydanlık hidromekanik sıvama yöntemi ile tek kademede 50 saniyede üretilebilmiştir. Böylece klasik sıvamaya göre üretim hızı yaklaşık %20 artırılmıştır. Kalınlık dağılımları incelendiğinde ise hidromekanik sıvama yöntemi ile üretilen çaydanlığın kalınlık dağılımının klasik sıvamayla üretilene göre daha üniform olduğu görülmüştür. Geometrik toleranslar açısından değerlendirildiğinde ise hidromekanik sıvama yöntemi ile üretilen parçalardaki toleransların, klasik sıvama ile elde edilenlere göre yaklaşık aynı olduğu tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Benzetim Yöntemi
• Hidromekanik Sıvama Yöntemi
• Kalıp ve Yöntem Parametreleri

Kaynakça

1. Altan T., Processes for hydroforming sheet metal, Stamping Journal, 400-418, 2006.
2. Zhang S.H., Wang Z.R., Xu Y., Wang Z.T., Zhou L.X., Recent developments in sheet hydroforming technology, Journal of Materials Processing Technology, 151, 237-241, 2004.
3. Singh H., Fundamentals of hydroforming, SME, 2003.
4. Koç M. and Cora, Ö.N., Introduction and state of the art of hydroforming, Hydroforming for advanced manufacturing, Woodhead Publishing Ltd., Cambridge England, 1-29, 2008.
5. Zhang S.H. and Danckert J., Development of hydro-mechanical deep drawing, Journal of Materials Processing Technology, 83, 14-25, 1998.
6. Kandil A., An experimental study of hydroforming deep drawing. Journal of Materials Processing Technology, 134, 70 80, 2003.
7. Zhang S.H., Developments in hydroforming, Journals of Materials Processing Technology, 91, 226-244, 1999.
8. Lang L., Li T., An D., Chi C., Nielsen K.B., Danckert J., Investigation into hydromechanical deep drawing of aluminum alloy-Complicated components in aircraft manufacturing, Materials Science and Engineering A, 499, 320-324, 2009.

9. Verma R. K. and Chandra S., An improved model for predicting limiting drawing ratio, Journal of Materials Processing Technology, 172, 218–224, 2006.
10. Hatipoglu H. A., Experimental and numerical investigation of sheet metal hydroforming (flexforming) process, Master Thesis, Middle East Technical University, 2007.
11. Dachang K., Yu C., Yongchao X., Hydromechanical deep drawing of superalloy cups, Journal of Materials Processing Technology, 166, 243-246, 2005.
12. Abedrabbo, N., Pourboghrat, F. and Carsley, J., Forming of AA5182-O and AA5754-O at Elevated Temperatures Using Coupled Thermo-mechanical Finite Element Models, International Journal of Plasticity, 23, 841-875, 2007.
13. Lang, L., Danckert, J., Nielsen, K.B., Investigation into the effect of pre-bulging during hydromechanical deep drawing with uniform pressure onto the blank, International Journal of Machine Tools and Manufacture, 44, 649-657, 2004.
14. Khandeparkar and Liewald, Experimental determination of the limiting bulge height in hydromechanical deep drawing, Proc. IMechE Vol. 222 Part B: J. Engineering Manufacture, 2008.
15. Zhang S.H., Jensen M.R., Nielsen K.B., Danckert J., Lang L.H., Kang D.C., Effect of anisotropy and prebulging on hydromechanical deep drawing of mild steel cups. Journal of Material Processing Technology, 142, 544 550, 2003.
16. Lang L. et al., Key technologies of the simulation of the hydrodynamic deep drawing of irregular parts, Journal of Materials Processing Technology 150, 40 47, 2004.
17. Tirosh J., Neuberger A., Shirizly A., On tube expansion by internal fluid pressure with additional compressive stress, International Journal of Mechanical Sciences, 38, 8-9, 839-851, 1996.
18. Shirizly A., Yossifon S., Tirosh J., The role of die curvature in the performance of deep-drawing (hydro-mechanical) process. International Journal of Mechanical Science 36, 121 135, 1994.
19. Pennington J.N., The promise of hydroforming, Mod. Met. 52 (7), 32-33, 1996.
20. Hsu T.C., Hsieh S.J., Theoretical and experimental analysis of failure for the hemisphere punch hydroforming processes, Trans. ASME J. Manuf. Sci. Eng. 118,434-438,1996.
21. Yang D.Y., Kim J.B., Lee D.W., Investigation into manufacturing of very long cups by hydromechanical deep drawing and ironing with controlled radial pressure, Annal. CIRP 44, 1995.
22. Siegert K., Haussermann M., Lösch B., Rieger, R., Recent developments in hydroforming technology, Journal of Materials Processing Technology, 98, 251 258, 2000.
23. Liu J., Ahmetoglu, M. Altan T., Evaluation of sheet metal formability, viscous pressure forming (VPF) dome, Journal of Materials Processing Technology, 98 (1), 1-6, 2000.