Hidrostatik basınçla Al 5754 ve Al 1050 saclarının küçük çapta şekillendirilmesi

Abstract

Hidro şekillendirme metal sac malzemenin akışkan bir ortam (su, viskoz polimerik malzeme vs) vasıtasıyla kapalı bir kapta yapılan soğuk şekillendirme yöntemidir. Bu yöntem çok karmaşık parçaların şekillendirilebilmesi, üretim periyodunun kısa olmasından dolayı cazip hale gelmiştir. Bununla beraber uygulama alanlarının nispeten sınırlı olmasına rağmen, şekillendirme işleminin daha iyi sonuçlar vermesi, şekillendirme sırasında kırışıklıkların az olması ve şekillendirme işleminin de daha kolay yapılabilmesinden dolayı tercih edilmektedir.Bu çalışmada, kalıp içerisinde elde edilen hidrostatik basınçla alüminyum sacların küçük çapta şekillendirilmesi amaçlanmıştır. Malzemenin şekillenmesi için gerekli basınca dayanıklı ve basınçlı akışkanın sızmasını önleyecek bir şekillendirme kalıbı tasarlanarak deney düzeneği kurulmuştur. Çalışmada 38 mm çapında dişi kalıp kullanılmıştır. Deney numuneleri olarak 0,5 mm kalınlığında Al 5754 ve 0,6 mm kalınlığında Al 1050 sac malzemesi seçilmiştir.Hidro şekillendirme deneyinde 104 mm çapında Al 5754 ve Al 1050 taslak sac malzemesi kullanıldığında, taslak malzemenin şeklinden ve büyüklüğünden dolayı yeterli çekme derinlikleri elde edilememiştir. Bundan dolayı çalışmada 68 mm çapında taslak levha kullanılmıştır. 68 mm çapında Al 5754 kullanıldığında sıvı basıncı 7,5 MPa, pot baskı kuvveti 8 MPa için 16 mm çekme derinliği elde edilmiştir. 68 mm çapında AL1050 malzemesinde sıvı basıncı 4 MPa, pot baskı kuvveti 4 MPa için 19 mm çekme derinliği elde edilmiştir. Yapılan çalışmanın teorik modelinden elde edilen çekme derinlikleri ise 68 mm Al 5754 sac malzemesinde 20,98 mm, 68 mm Al 1050 sac malzemesinde 23,45 mm olarak bulunmuştur.Şekillendirmenin teorik modeli eksplisit dinamik analiz kodu kullanan ANSYS/Ls-Dyna yazılımı kullanılarak oluşturulmuş ve model çözümlenmiştir. Deneysel ve teorik sonuçların kalınlık değişimleri ve şekillendirme miktarlarının karşılaştırılması yapılmıştır. Geliştirilen teorik modellerde, basıncın ve baskı plakası kuvvetinin şekillendirmeye etkisi incelenmiştir. Kalınlık dağılımlarına göre teorik ve deneysel sonuçlar karşılaştırılmış, kalınlık değişim grafikleri ve teorik olarak şekillendirme sınır diyagramları oluşturulmuştur.Anahtar Sözcükler : Akışkanla şekillendirme, Sonlu elemanlar metodu, Al 5754, Al 1050

Hydro forming is a cold forming method in which metal sheet material is formed in a closed pot by means of fluid medium (water, viscous polymeric material). This method becomes attractive since the manufacture period is short in order to form very complex parts. Although, application areas are very limited, this forming method is preferred because there are less wrinkles during forming and forming process can be done easily.In this study, it was aimed to form aluminum sheets on a small diameter by hydrostatic pressure acquired within a mold .The experiment setup was organized by designing a formation mold that is resistant to pressure needed for forming of material and prevents leaking of compressed fluid . Mold 38 mm in diameter was used in this study. 0.5 mm thick Al 5754 and 0.6 mm thick Al 1050 sheet materials were chosen as experiment samples.When Al 5754 and Al 1050 that were 104 mm in diameter draft sheet materials were used, enough pulling depth couldn?t achieved because of shape and bigness of draft material in the hydro forming experiment. Because of this reason, draft plate that is 68 mm in diameter was used in this study. When Al 5754 that is 68 mm in diameter, liquid pressure was 7.5 MPa, 16mmm pulling dept was achieved for pot press force 8 MPa. Liquid pressure was 4 MPa, 19 mm pulling dept was achieved for pot press force 4 MPa in Al 1050 material that was 68 mm. Pulling depths acquired from theoretical models of the study were 20.98 mm in 68 mm Al 5754 sheet material and 23.45 mm in 68 mm Al 1050 sheet material.Theoretical model of the forming was generated by using ANSYS/Ls-Dyna software using explicit dynamic analyze code and the model was solved. Comparison of depth exchange of experimental and theoretical results and forming quantities were carried out. Effect of pressure and pres plate to forming within developed theoretical models was searched. Theoretical and experimental results were compared according to thickness distribution, thickness change graphics and theoretical forming border diagrams were generated.Keywords : Forming by liquid, finite element method, Al 5754, Al 1050