Artışlı şekillendirme ile AA 5754 sacın biçimlendirilmesi ve teorik modellenmesi

Abstract

Üretim hacmi büyük olan sac metal ürünler, ürün başına düşen maliyetin düşmesi nedeniyle geleneksel sac metal şekillendirme yöntemleri ile üretilmektedir. Müşterilerin artan özel ve az sayıdaki taleplerini daha ucuza mal edebilmek amacıyla yeni sac metal şekillendirme teknikleri özellikle Artışlı Şekillendirme (AŞ) günümüzde öne çıkmaktadır. Bu tezde artışlı şekillendirme yöntemi ile iki farklı sac metal ürün üzerinde çalışmalar yapılmıştır. AA 5754 malzemeden olan ürünler sırasıyla duvar eğim açısı 40° olan 24 mm derinliğinde Dikdörtgen parça, diğeri ise duvar eğim açısı 40° olan 7 ile 15 mm arasında değişik derinliğe sahip fotoğraf makinesi kapağıdır. İlgili ürün modelleri ANSYS/LS-DYNA programı ile şekillendirme analizi yapılmış, Şekillendirme Sınır Diyagramı (ŞSD) grafiği kullanılarak sac malzemenin şekillendirme özeliği hakkında ön bilgi edinilmiştir. Taguchi deney tasarımına göre belirlenen deneysel çalışmaları da yapılarak, teorik ve uygulama sonuçları karşılaştırılmıştır.Burada iki farklı şekilde ürün seçilmesindeki amaç; AA 5754 malzemenin artışlı şekillendirmede serbest yüzeylere sahip parçaların şekillenme davranışlarını incelemek ve belirli bir eğim açısına sahip basit şekillerin bu yöntem ile oluşturulmasındaki davranışlarını öğrenmektir. Serbest yüzeylere sahip parçaların şekillendirilmesinde gerilmelerin daha fazla olmasından dolayı yırtılmaların da izlenmesi hedeflenmiştir. Taguchi L9 ortogonal dizisi kullanılarak yapılan deneysel çalışmalar için dört farklı parametre (bilye çapı, kaplama, dikey ilerleme ve yağlama) ve üçer adet seviye değerleri belirlenmiştir. Deneyler sonucunda en etkin parametre ve seviyeler saptanmıştır ve doğrulama deneyleri her bir ürün için üçer adet deney yapılmıştır.Yapılan deneyler sonucunda; 8, 10, 12 mm çaplı bilyeli takımlardan 10 mm çaplı bilyeli takım, TiAlN, TiN ve CrN, kaplamalarından TiAlN kaplamanın, 0,3 - 0,5 - 0,7 dikey ilerleme parametrelerinden de 0,7 mm lik ilerlemenin şekillendirmede etkili olduğu görülmüştür. Gres yağı, bor yağı, makine yağı arasından bor yağın elverişli olmadığı ancak makine yağı ile gres yağı arasında çok belirleyici bir farkın oluşmadığı gözlemlenmiştir. İlgili ürünler için yapılan teorik ve uygulama sonuçları karşılaştırıldığında şekillenme sonu sac metal kalınlıkların birbirine yakın çıktığı görülmüştür.Anahtar Sözcükler: Artışlı Şekillendirme, Taguchi Yöntemi, AA 5754,

Sheet metal products having high production volumes are produced with conventional sheet metal production methods due to low production cost per unit. As one of the new sheet metal forming techniques, Incremental Sheet Forming (ISF) comes to forward to answer increasing customer demands on special and low production volumes and to produce at low cost products. In the thesis, the research on different two sheet metal products has been conducted with ISF. The AA 5754 material products were a rectangular cup with wall draft angle of 40º and at depth of 24 mm. and a camera front cover with wall draft angle of 40º and at variable depth of 7-15 mm. The forming analyses of two product models have been realized with ANSYS/LS-DYNA software. Initial forming information about sheet material has been obtained by using Forming Limit Diagrams (FLD). Then the experiments determined by Taguchi experiment design have been conducted. The results obtained from both theoretical and experimental studies have been compared.The purpose of choosing two products in different forms is to investigate the forming behaviors of different free form surfaces with ISF and to learn about forming behaviors on the products produced with ISF with certain wall draft angle. In addition, the observation of the cracks that could be occurred on free forms surfaces, which likely accommodates high stresses in forming, has been aimed. Four different parameters (ball diameter, coating, axial depth and lubrication) and three levels per parameter have been determined for the experiments to be conducted by Taguchi L9 orthogonal array. After results obtained from the experiments the effective parameters and the levels have been determined, and then verification experiments for two parts have been carried out three times.At the results of experiments the effective levels of the parameters are as follows: ball diameter of 10 mm (among 8, 10 and 12 mm diameter balls), TiAlN coating (among TiAlN, TiN and CrN coatings), the axial depth of 0.7 mm (among 0.3, 0.5, 0.7 mm of axial depths). As lubricant it has been seen that unlike boron oil, which was no suitable in forming, there was no big distinct effect among machine oil and grease. When theoretical and experimental results were compared after forming, it has seen that the sheet thicknesses were in good harmony.Key Words: Incremental Forming, Taguchi Method, AA 5754.