Farklı yöntemler ile açılmış deliklerin artımlı şekillendirme prosesindeki kenar çatlama davranışlarının incelenmesi
Yükleniyor...
Dosyalar
Tarih
2022
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/openAccess
Özet
Sac metal şekillendirme proseslerinin kullanıldığı otomotiv, havacılık ve gemicilik alanlarındaki uygulamalarda rijitlik artırmak, pozisyonlama ve montaj kolaylığı sağlamak amacıyla kullanılan flanş geometrilerine sıklıkla rastlanmaktadır. Delik flanşları, konvansiyonel olarak bir ön deliğe sahip sac malzemeden zımba ve kalıp kullanılarak pres makinelerinde üretilmektedir. Her flanş geometrisinin kendine özel zımba tasarımlarına ihtiyaç duyması, kapalı formlardaki parçaların flanşlanmasında özel kalıp tasarımlarına ihtiyaç duyulması ve kullanılan ekipmanların sadece delik flanşlama prosesine adanmış olması konvansiyonel yöntemleri maliyetli hale getirebilmektedir. Oluşan maliyetler ve malzemelerin flanşlanabilme ölçütü olan delik genişleme oranlarının konvansiyonel yöntemlerde tatmin edici derecede olmaması üreticileri alternatif delik flanşlama yöntemleri arayışına sokmuştur. İlerleyen süreç içerisinde, artımlı şekillendirme yöntemi en dikkat çeken alternatif delik flanşlama yöntemi olarak ön plana çıkmaktadır. Artımlı şekillendirme yöntemi numerik olarak kontrol edilen şekillendirme takımının sac parça üzerinde lokal deformasyonlar oluşturarak şekillendirme yapma mantığına dayanmaktadır. Bu tez çalışmasında, artımlı şekillendirme yönteminin delik flanşlama işlemleri üzerinde kullanılabilirliğini araştırmak amacıyla testler ve sonlu elemanlar analizleri yapılmış ve sonuçlar değerlendirilmiştir. Kalınlığı 0,8 mm olan BH 180 sac malzemeden ön delik hazırlama proseslerinde tel erezyon ve kesme kalıbı kullanılarak test numuneleri elde edilmiştir ve dört adımlı açısal takım yolu stratejisi kullanılarak bu numunelere artımlı delik flanşlama testleri yapılmıştır. Çekme testleri ile elde edilen malzeme verileri bir sonlu elemanlar programına aktarılarak üç boyutlu sonlu elemanlar modeli geliştirilip artımlı delik flanşlama prosesinin analizleri yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar incelendiğinde, ön delik çapının küçülmesi flanş boyunu ve delik genişleme oranını artırmıştır; ancak geometrik düzgünsüzlüğün artmasına sebebiyet vermiştir. BH 180 malzemesi için tel erezyon prosesli 6 mm ön delik çaplı numunede %196,12 değerinde delik genişleme oranına ulaşılmıştır. Artımlı delik flanşlama yönteminin, konvansiyonel yöntemlere kıyasla çok daha düşük şekillendirme kuvvetlerine ve daha uzun üretim zamanına sahip olduğu da belirlenmiştir. Geometrik düzgünlük hassasiyetinin çok önemli olmadığı, çok yüksek üretim sayısının gerekmediği uygulamalarda artımlı delik flanşlama prosesinin esnek ekipman, daha düşük şekillendirme kuvvetleri ve büyük genişleme oranları sunma avantajlarıyla konvansiyonel yöntemler yerine kullanılabilir olduğu belirlenmiştir.
Hole flanging is an important sheet metal forming process which is used in automotive, shipbuilding and aerospace industries. Hole flanges are commonly used for providing additional support and stiffness or convenience of positioning and assembly. Every hole flange which is manufactured by conventional press-working has its own dedicated punch and die designs. For this reason, conventional dedicated tools can increase costs. Limited hole expansion ratios and cost problems in conventional hole flanging have impelled manufacturers to research alternative methods. As a result of researches, incremental hole flanging as an application of incremental forming has become the most popular alternative method to manufacture hole flanges. The incremental hole flanging method is based on the logic of forming by performing local deformations on the sheet metal part which has pre-cut hole by means of a numerically controlled tool. In this study, experimental tests and finite element analyses were carried out and the results were evaluated in order to investigate the applicability of the incremental forming method on hole flanging operations. Test specimens were obtained from thickness of 0.8 mm BH 180 sheet material by using methods of wire erosion and punching. Incremental hole flanging tests were performed on these specimens using the four-step toolpath strategy by CNC machine. The material data were obtained by tensile tests and transferred to the finite element software and then the numerical analyses of incremental hole flanging process was performed by using three-dimensional finite element models. As a result of tests and analyses, the decrease in the diameter of the pre-cut holes increased the flange length and hole expansion ratio, however, it caused an increase in geometric inaccuracy. For the BH 180 material, hole expansion ratio of 196.12% was achieved in the specimen which has 6 mm pre-cut hole prepared by wire eresion. It was also determined that the incremental hole flanging method has much lower forming forces and longer production time compared to conventional methods. Hence, it is determined that the incremental hole flanging process can be used instead of conventional methods with the advantages of offering flexible equipments, lower forming forces and high hole expansion ratios in applications where geometric accuracy is not very important and product quantity is lower.
Hole flanging is an important sheet metal forming process which is used in automotive, shipbuilding and aerospace industries. Hole flanges are commonly used for providing additional support and stiffness or convenience of positioning and assembly. Every hole flange which is manufactured by conventional press-working has its own dedicated punch and die designs. For this reason, conventional dedicated tools can increase costs. Limited hole expansion ratios and cost problems in conventional hole flanging have impelled manufacturers to research alternative methods. As a result of researches, incremental hole flanging as an application of incremental forming has become the most popular alternative method to manufacture hole flanges. The incremental hole flanging method is based on the logic of forming by performing local deformations on the sheet metal part which has pre-cut hole by means of a numerically controlled tool. In this study, experimental tests and finite element analyses were carried out and the results were evaluated in order to investigate the applicability of the incremental forming method on hole flanging operations. Test specimens were obtained from thickness of 0.8 mm BH 180 sheet material by using methods of wire erosion and punching. Incremental hole flanging tests were performed on these specimens using the four-step toolpath strategy by CNC machine. The material data were obtained by tensile tests and transferred to the finite element software and then the numerical analyses of incremental hole flanging process was performed by using three-dimensional finite element models. As a result of tests and analyses, the decrease in the diameter of the pre-cut holes increased the flange length and hole expansion ratio, however, it caused an increase in geometric inaccuracy. For the BH 180 material, hole expansion ratio of 196.12% was achieved in the specimen which has 6 mm pre-cut hole prepared by wire eresion. It was also determined that the incremental hole flanging method has much lower forming forces and longer production time compared to conventional methods. Hence, it is determined that the incremental hole flanging process can be used instead of conventional methods with the advantages of offering flexible equipments, lower forming forces and high hole expansion ratios in applications where geometric accuracy is not very important and product quantity is lower.
Açıklama
Anahtar Kelimeler
Artımlı delik flanşlama, Artımlı şekillendirme, BH 180, HER, Incremental hole flanging, Incremental forming
