Hydromechanical Deep Drawing Of Aisi 304 Stainless Steel Blank

Abstract

Stainless steel sheet materials, which are frequently used in food, kitchenware, household
appliances, automotive, aerospace and medical industries with their superior resistance to corrosion, are
generally formed by the classical deep drawing method. Due to costly, time consuming and troublesome
manufacturing of dies in deep drawing, production with this method is not economical especially when
producing a small number of parts. It is possible to produce such parts by Hydromechanical Deep Drawing
(HDD) method which uses a single tool, andpressurized liquid. Thus, sheets with complex geometries and
different thicknesses can be manufactured economically and with better quality without requiring mold
compatibility. In this study, forming of a cylindrical part of AISI 304 quality stainless steel by HDD method
was investigated numerically using finite element method. As a result of these examinations, the most
suitable die design parameters that will not cause tearing and wrinkling in the sheet metal were
determined and the parts were experimentally manufactured based on these parameters. As a result, it has
been determined that the finite element analysis can be used safely in order to form the AISI 304 stainless
steel sheet successfully with HDD process and in determining the optimum parameters in the process.

Keywords

• Sheet metal forming,Hydroforming,Die design

AISI 304 PASLANMAZ ÇELİK SACIN HİDROMEKANİK DERİN ÇEKİLMESİ

Abstract

Korozyona karşı üstün dirençleri nedeniyle gıda, mutfak eşyaları, ev eşyaları, otomotiv, uzay ve
havacılık ile tıp endüstrisinde sıklıkla kullanılan paslanmaz çelik sac malzemeler, genellikle klasik derin
çekme yöntemi ile şekillendirilmektedir. Klasik yöntemlerle yapılan derin çekme işlemlerinde, kalıp
yapımının maliyetli, zaman alıcı ve zahmetli olmasından dolayı bu yöntem ile üretim özellikle az sayıda
parça üretiminde ekonomik olmamaktadır. Hidromekanik Derin Çekme (HDÇ) yönteminde ise sıvı
basıncı yardımıyla tek bir kalıp kullanılarak üretim yapmak mümkündür. Böylece karmaşık geometriye
ve farklı kalınlığa sahip saclar, kalıp uyumu aranmadan daha ekonomik ve daha kaliteli olarak
şekillendirilebilmektedir. Bu çalışmada, AISI 304 kalite paslanmaz sac malzemeden silindirik bir parçanın
HDÇ yöntemiyle şekillendirilmesi sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak sanal ortamda incelenmiştir.
İncelemeler sonucunda, sacda yırtılma ve buruşma oluşturmayacak en uygun kalıp tasarım parametreleri
belirlenmiş ve bu parametreler kullanılarak deneysel olarak parça üretiminde tatbik edilmiştir. Sonuç
olarak AISI 304 paslanmaz çelik sacın, HDÇ prosesiyle başarıyla şekillendirilmesi için gerekli olan
optimum parametreler belirlenmiş ve sonlu eleman analizlerinin prosesteki optimum parametrelerin
belirlenmesinde güvenle kullanılabileceği ortaya konulmuştur.

Keywords

• Sac metal şekillendirme,Hidroşekillendirme,Kalıp tasarımı

References

1. Akay S.B., Şükür E.F., Turkoz M., Halkaci S., Koç M., Avcı S., “Determination of Proper Loading Profiles for Hydro-mechanical Deep Drawing Process using FEA”, ITMS 2014, 16-17 Sept 2014, Singapore.
2. Halkaci, M., Türköz, M., Dilmec, M., Halkaci, H. S., Dağhan, B., “Increasing the Limiting Drawing Ratio of AA 5754 Aluminum Sheet by Hydromechanical Deep Drawing Process”, 10th International Conference Technology Plasticity (ICTP 2011), 25-30 Sep 2011, pp. 472 476, 2011, Aachen, Germany.
3. Halkacı M., Halkacı H. S., Türköz M., Dağhan B., “A Study on DOE Methods for Hydromechanical Deep Drawing Process Parameters”, ADME 2012, Taiyuan, China, 16-18 August 2012.
4. Halkaci H.S., Turkoz M., Dilmec M., 2014, “Enhancing Formability in Hydromechanical Deep Drawing Process Adding a Shallow Drawbead to the Blank Holder, Journal of Material Processing Technology”, Vol. 214, No: 8, pp. 1638-1646.
5. Lang L., Danckert J., Nielsen K. B., 2004, “Investigation into the effect of pre-bulging during hydromechani-cal deep drawing with uniform pressure onto the blank, Iternational Journal of Machine Tools & Manufacture, Vol. 44, pp. 649–657.
6. Lin J., Zhao S.D., Zhang Z.Y., Wang Z.W., 2009, “Deep drawing using a novel hydromechanical tooling”, International Journal of Machine Tools & Manufacture, Vol. 49, pp. 73-80.
7. Şahin S., 2004, “Hidrolik şekillendirme yönteminin esasları ve sınıflandırılması”, Mühendis ve Makina, 45, 533
8. Tinkir M., Dilmec M., Türköz M., Halkaci H. S., 2015, “Investigation of the effect of hydromechanical deep drawing process parameters on formability of AA5754 sheets metals by using neuro-fuzzy forecasting approach”, Journal of Intelligent and Fuzzy Systems Vol.28, No:2, pp. 647-659.

9. Turkoz M., Halkaci H.S., Dilmec M., “Investigation on the Effect of the Part Shape to the Optimal Fluid Pressure Path in Hydromechanical Deep Drawing Process”, MS&T 13, Montreal, Kanada, 27–31 October 2013
10. Yossifon S., Tirosh J., 1988, “On the permissible fluid-pressure path in hydroforming deep drawing process- Analysis of failures and experiments”, Transections of the ASME, Vol. 110, pp.146-152.
11. Zhang S. H., Danckert J., 1998, “Development of hydro-mechanical deep drawing”, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 83, pp. 14-25.
12. Zhang S.H., Jensen M.R., Danckert J., Nielsen K.B., Kang D.C., Lang L.H., 2000, “Analysis of the hydromechanical deep drawing of cylindrical cups”, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 103, pp.367-373.