Metalik sacların hidro şekillendirme yöntemiyle şekillenebilirliğinin incelenmesi

Abstract

Teknolojinin gelişmesiyle, hafif malzemelerden karmaşık şekilli, dayanıklı parçaların üretim ihtiyacı doğmuştur. Bu ihtiyaca karşılık bulunan yöntemlerden biri hidro şekillendirmedir.Bu çalışmada, hidro şekillendirme ile metalik sacların şekillenebilirliğine çalışılmıştır. Şekillendirme deneyleri için hidro şekillendirme sistemi ve kalıbı tasarlanarak, üretimi gerçekleştirilmiştir. Sistemde, Rubia 20W50 akışkan ortam ve zımba kullanılmıştır. Malzemelerde, farklı basınç ve çekme yüksekliklerindeki deformasyonlar gözlemlenmiştir. Deneylerde, 0,8 mm kalınlığında AL 5754 serisi alüminyum sac malzeme, 0,35 mm ve 0,6 mm kalınlığındaki C 1006 serisi çelik sac malzeme kullanılmıştır. Şekillendirmelerde 3 adet zımba kullanılarak, karmaşık geometrili parçalar üretilmiştir. Nümerik simülasyonlar için ANSYS LS DYNA yazılımı kullanılmış ve teorik analizlerde her parça için 2 farklı malzeme modeli kullanılarak, deneysel sonuca en yakın sonuç veren malzeme modeli incelenmiştir.Silindirik şekillendirmede en iyi sonuç, AL 5754 malzemeyle, 35 mm çekme yüksekliği ve 8 MPa akışkan basıncıyla elde edilmiştir. Parçanın taban, yan duvar ve kenar kıvrımlarında kırışıklık görülmemiş, malzeme kalınlığı maksimum 0,05 mm incelmiştir. Silindirik şekillendirmede kullanılan ön basıncın şekillendirmeye olumlu etkisi olduğu saptanmıştır. Kestamit zımba ucuyla en iyi sonuç, AL 5754 malzemeyle, 15 mm çekme yüksekliği, 7 MPa ve 15 MPa akışkan basınçlarıyla elde edilmiştir. Zımba ucundaki havuz, köşe ve kenar kıvrımları, kırışıklık oluşmadan başarılı bir şekilde şekillendirilmiştir. Desenli zımba ucuyla en iyi sonuç, 0,6 mm kalınlıktaki C 1006 sac malzemeyle, 8 MPa ve 14 MPa akışkan basınçlarında elde edilmiştir. Malzemeye desen şekli verilmiş, kırışıklıklar meydana gelmemiştir. Alüminyum malzeme için 3 Parameters Barlat Anisotropic malzeme modelinin en iyi sonucu verdiği, çelik malzemeler için Bilinear Isotropic ve Bilinear Kinematic malzeme modellerinin doğru sonuç verdiği saptanmıştır.

Parallel to development of technology, requirement production of more strength parts with complex shapes using light materials was occurred. Hydro-forming was a method which was developed for this requirement.In this paper, it was investigated formability of sheet metal materials using hydro-forming method. For deformation experiments, hydro forming system and die set were designed and were produced. In the system, deformation was achieved using pressurized Rubia 20W50 fluid media and punch. Deformations of materials using different fluid pressure and punch movement were observed. In drawing experiments, AL 5754 aluminium sheet material which thickness was 0,8 mm and, C 1006 steel sheet materials which thicknesses were 0,35 mm and 0,6 mm were used. In the die set, three different punch profiles were used, thus parts with complex geometrical shapes could be produced. ANSYS LS DYNA software was used for numerical simulations. In numerical simulations, there were used 2 different theoretical materials models for each material. It was tried to determine which theoretical material models could gave the best results accurately compared with experimental results.In cylindrical cup drawing, the best result was obtained using 35 mm drawing height and 8 MPa fluid pressure with AL 5754 sheet material. After the deformation, there weren?t any wrinkles at floor, side walls and edge radius of part. The thickness of material was become thin about 0,05 mm. The pre-forming pressure was tried in cylindrical cup drawing and it was determined that effect of pre-forming pressure is positive over the deformation. After the cylindrical cup drawings, it was performed drawing experiments with polyamide punch. With polyamide punch, the best results were obtained using 15 mm drawing height and 7 MPa and 15 MPa fluid pressures with AL 5754 sheet materials. Pool chamber and all radiuses on the punch were formed successfully on the materials without cracks and wrinkles. The last drawings experiments were performed using steel punch with complex shape. In these experiments, the best results were obtained using 8 MPa and 14 MPa fluid pressure with C 1006 steel sheet materials which thickness is 0,6 mm. The complex shape on the punch was formed successfully on the materials without cracks and wrinkles. For aluminium material, 3 Parameters Barlat Anisotropic theoretical material model was gave results accurately compared with experiments. For steel material, Bilinear Isotropic and Bilinear Kinematic theoretical material models were gave results close to experiments and each others. Bilinear Isotropic and Bilinear Kinematic theoretical material models, both of them can be used for steel material.