Dövme kuvvetinin endirek ekstrüzyon benzerliğine dayanılarak hesaplanması

Abstract

DÖVME KUVVETİNİN ENDEREK EKSTRUZYON BENZERLİĞİNE DAYANILARAK HESAPLANMASI Onur BARAN Anahtar Kelimeler: dövme, kapalı kalıpla dövme, ekstrüzyon, geri ekstrüzyon, dövmede kuvvet hesabı, dövmede kuvvet ölçümü Özet: Kapalı kalıpla dövmede şekil değiştirme mekanizması çok karmaşıktır. Bunun nedenleri metal akışının uniform ve sürekli olmaması, malzemeyle takım arasındaki sürtünmelerin ve ısı geçişinin(sıcak dövmede) yüksekliğidir. Dolayısıyla malzeme akışını tam olarak belirleyecek genel bir formül yoktur. Birçok üretici firma gerekli pres kuvvetini hesaplamak için deneyimlerine, ampirik formüllere ve analitik yöntemlere başvurur. Kullanılan analitik yöntemlerde dövülen parçaların yığılmaya uğradığı esas alınmaktadır. Diğer taraftan dişliler gibi birçok parçanın özellikle ön şekillendirilmesinde malzeme dikey eksenine yakın kısımlarında yığılmaya uğratılırken dış çepere yakın kısımlarda geri ekstrüzyon olmaktadır. Bu görüşle, çalışmada yığma ve ekstrüzyon formülleri beraber kullanılmış ve yazılan bilgisayar programıyla örnek bir parça için gerekli pres kuvveti hesaplanmıştır. Bu amaçla kovan şeklindeki örnek parça bölgelere ayrılmış ve sürtünme katsayıları iki farklı bölge arasında veya kalıp malzeme arasında farklı fakat sabit olarak seçilmiştir. Hesaplamalarda kalıp açıları da göz önüne alınmıştır. Deneysel çalışmalarda, basit silindir şeklinde hazırlanan kurşun ve AISI 1020 örnekler imal edilen kapalı kalıpla üç değişik Şekil Zorluk Faktörü için çapaklı olarak dövülmüş, pres kuvveti bilgisayar ortamında ölçülerek kaydedilmiştir. Deneysel ve teorik sonuçlar arasındaki farklılıklar deneysel ve teorik hesaplama hata sınırları içindedir. Böylece, kapalı kalıpla dövme uygulamalarında gerekli pres kuvvetinin hesaplanmasında, uygun şekilli malzemelerde, geri ekstrüzyon formüllerinin kullanılabileceği görülmüştür.

CALCULATION METHOD OF THE PRESS FORCE IN CLOSED-DIE FORGING BASED ON SIMILARITIES TO INDIRECT EXTRUSION Onur BARAN Keywords: forging, closed-die forging, extrusion, indirect extrusion, calculation of press force, measurement of press forces and ram traveling distance Abstract: Deformation mechanics of the closed-die forging process are extremely complex due to non-steady state and non-uniform material flow, considerable friction forces at the deforming material / tooling interface and difficulties with precise heat transfer analysis. Hence, there is no general and accurate formula to estimate the press loads necessary for the flow of deforming material. Therefore, many forging companies refer to their past experiences, empirical formulae or analytical methods. Among these, the analytical methods usually consider the forging being composed of several components(slabs). The forces and stresses are calculated for every component with the assumption that the slabs are upset during forging and then added together to give the total press load. On the other hand, there are numerous cases, such as preforming of gears, where part of the forged material is upset at the hub; however, remaining sections rise at the rim as an annular ring. This rising of the material may be considered similar to deformation in an indirect extrusion process. With this view, an axisymmetric, thick walled, can shaped closed-die forging with flash is chosen as an example for computational analysis. Both the slab and indirect extrusion methods of analysis are applied to the fictitious components of the forging accordingly. Using a computer program written by the author, these sectional forces and the total press load are calculated. Different friction coefficients in various fictitious sections of the sample are selected for the shear interfaces or the interfaces between the material and the tooling. The coefficients are kept constant throughout the calculations. The inclination angles of the die walls are also included in the analysis. In the experimental part, simple cylindrical shaped lead and AISI 1020 steel samples are cold forged. Three different Shape-Difficulty-Factors are achieved by changing the punch sizes of the die. The press force and ram traveling distances are measured with a computerized system. It has been found that the theoretical results are in very good agreement with the experimental ones. Therefore, it is concluded that the press force of closed die forging especially with sections that rise in the die can be calculated using the method based on indirect extrusion. 11