DC04 sacının kademeli artımlı şekillendirme yöntemi ile şekillendirilebilirliğinin araştırılması

Abstract

Artımlı şekillendirme yöntemi prototip üretimlerde kullanılan hızlı ve düşük maliyet avantajı sağlayan bir metottur. Bu yöntemde, istenilen geometri doğrultusunda takım yolu oluşturulur. Bu takım yolu, kesici olmayan bir takım ile sacı tasarlanan geometri doğrultusunda plastik deformasyona uğratarak şekillendirme gerçekleştirir. Sac şekillendirme yöntemlerinde, üretilmek istenen geometrinin üzerindeki dik kenarlar sacda yırtılmalara neden olabilmektedir. Yırtılmaların önüne geçmek için farklı açılarda kademeli olarak şekillendirme yapılabilmektedir. Çalışma kapsamında, kademeli kayar artımlı şekillendirme yöntemi kullanılarak 0,98 mm kalınlığa sahip DC04 sacı şekillendirilmiştir. Şekillendirmeye etkisi olan sıkma basıncı, ilerleme hızı, açı artımı ve artım miktarı parametreleri için üç farklı seviye belirlenip Box-Behnken deney seti kullanılarak deney düzeneği oluşturulmuştur. Deney geometrisi eksenel simetrik olup 90° dik duvar açısına sahiptir. Form takımı civa çeliğinden üretilmiş olup tüm çalışma boyunca aynı takım kullanılmıştır. Yağlayıcı olarak molibden disülfit kullanılmıştır. Tüm deneylerde sac önce direk olarak 50°'ye ardından deney parametresine göre açı artım miktarı doğrultusunda artımlarla ve son olarak 90°'ye şekillendirilmiştir. Deney düzeneğinin sunduğu 27 deney gerçekleştirilerek elde edilen veriler doğrultusunda Cevap – Yüzey Analizi metoduyla yüzey pürüzlülüğü, et kalınlığı ve şekillendirme kuvveti için ayrı ayrı optimum parametre seviyeleri belirlenmiştir. Bu parametre seviyeleri doğrulama deneyleri yapılarak başarılı sonuçlar elde edilmiştir. Sonuçların tahmini için regresyon denklemleri elde edilmiştir. Doğrulama deneyi parçalarının 3D tarama işlemi yapılarak tasarlanan geometri ile üretilen geometri karşılaştırılıp geometrik doğruluk ölçülmüştür. Yüzey pürüzlülüğü, et kalınlığı ve şekillendirme kuvveti faktörlerinin, birbirleriyle olan etkisini araştırmak ve optimum parametre seviyelerini elde edebilmek için Gri ilişkisel analiz gerçektirilmiştir. Et kalınlığı optimum parametre seviyeleri kullanılarak otomotiv sektöründe amortisör yay sacı olarak adlandırılan parçanın imalatı gerçekleştirilmiştir. Çalışmadan elde edilen veriler doğrultusunda, DC04 sacının kullanım yerine göre hangi faktörde optimum sonuç isteniyorsa, çalışmada belirlenen parametre seviyeleri kullanılarak elde edilebilir. Tüm faktörler için optimum parametre isteniyorsa, çalışmada gerçekleştirilen Gri İlişkiler analizi parametresi kullanılarak elde edilebilir. Elde edilen regresyon denklemleriyle kullanılan parametre seviyeleri doğrultusunda tahmini olarak elde edilecek değere ulaşılabilir.

The incremental forming method is provides rapid and low cost advantages and used in prototype production. In this method, the tool paths formed are forming take advantage of plastic deformation with a non-cutting tool in accordance with the designed geometry. In sheet metal forming methods, perpendicular edges on the geometry desired to be produced can cause tearing of the sheet. Multi stage shaping can be done at different angles for prevent tearing.. In this study, DC04 sheet with a thickness of 0.98 mm was shaped using multi-stage rolling blank holder incremental forming method. Clamping pressure, feed rate, angle increment and increment amount were determined as shaping parameters. Three different levels were determined for all parameters. An experimental setup was created using the Box-Behnken experiment set. Shaping geometry is axially symmetrical and has a 90° vertical wall angle. Forming tool is produced from mercury steel and the same tool is used throughout the study. Molybdenum disulfide is used as lubricant. In all experiments, the sheet is first shaped directly to 50 °, then according to the experimental parameter with increments in line with the angle increment quantity and finally to 90°. In accordance with the data obtained by performing 27 experiments presented by the experimental setup, the optimum parameter levels were determined separately for the surface roughness, wall thickness and shaping force by the Answer - Surface Analysis method. Successful results were obtained by verifying experiments with these parameter levels. Regression equations were obtained to estimate the results. The geometric accuracy was measured by performing 3D scanning of the parts of the verification experiment. Gray Relational analysis was performed to investigate the effect of surface roughness, wall thickness and forming force factors on shaping, with each other and to obtain optimum parameter levels. In the automotive sector, the part called the shock absorber spring plate was manufactured by using the optimum wall thickness parameters. In accordance with the data obtained from the study, the surface roughness, wall thickness and shaping force factors of the DC04 sheet can be obtained by using the parameter determined in the study, whichever factor is desired according to the usage place. If the optimum parameter is desired for all factors, it can be obtained using the Gray Relations analysis parameter performed in the study. The estimated value can be reached in line the parameter levels used with the regression equations obtained.