SIVI BASINCI İLE SAC ŞEKİLLENDİRME (SBŞ) YÖNTEMİNİN DERİN ÇEKİLEBİLİRLİK ÜZERİNE ETKİLERİNİN İNCELENMESİ

Transkript

1 5. Uluslararası İleri Teknolojiler Sempozyumu (IATS 09), Mayıs 2009, Karabük, Türkiye SIVI BASINCI İLE SAC ŞEKİLLENDİRME (SBŞ) YÖNTEMİNİN DERİN ÇEKİLEBİLİRLİK ÜZERİNE ETKİLERİNİN İNCELENMESİ THE INVESTIGATION OF SHEET HYDROFORMING PROCESS EFFECT ON DEEP DRAWABILITY İbrahim KARAAĞAÇ a,* ve Ahmet ÖZDEMİR b a, * G.Ü.T.E.F., Makine Eğitimi Bölümü, Ankara, TÜRKİYE, E-posta: ibrahimkaraagac@gazi.edu.tr b G.Ü.T.E.F., Makine Eğitimi Bölümü, Ankara, TÜRKİYE, E-posta: ahmetoz@gazi.edu.tr Özet Sıvı Basıncıyla Şekillendirme (SBŞ) özellikle üretimi zor ve zaman alıcı, karmaşık ve dar toleranslı parçaların üretiminde tercih edilmektedir. Bu özelliği nedeniyle, günümüzde başta otomotiv sanayi olmak üzere, beyaz eşyadan, uzay ve havacılık ve savunma sanayine kadar geniş bir ölçekte kullanılmaktadır. Bu çalışmada, uluslararası imalat sektöründe sac metal şekillendirme konusunda sıklıkla kullanılmakta olan sıvı basıncı ile şekillendirme yöntemleri, genel bir bakış ile derlenmiş ve literatürde konu ile ilgili yapılmakta olan çalışmalar belirtilmiştir. Sıvı basıncı kullanarak derin çekme ile şekillendirme üzerine teorik, deneysel ve bilgisayar destekli analiz ve simülasyon esaslı araştırmaların özeti verilmiştir. Ayrıca, sıvı basıncı ile şekillendirme yöntemi, olumlu ve olumsuz yönleriyle incelenmiş ve geleneksel derin çekme yöntemleriyle karşılaştırmalı bir değerlendirilme yapılmıştır. Anahtar kelimeler: Sıvı basıncı ile şekillendirme, sıvı basıncı ile kalıplama, hidroforming çekmenin gerektirdiği sac metal ürünlerin imalatında kullanılmaya başlanmıştır. Sıvı basıncı ile şekillendirme, çekme ve diğer metal şekillendirme metotlarına alternatif maliyet etkili bir şekillendirme prosesidir. Sıvı basıncı ile şekillendirme işleminde, kauçuk zar ve bir zımba takımı parçalara şekil vermek için kullanılmaktadır. İşlem esnasında; zımba akışkanın şekil verdiği dişi kalıp içine girmektedir ve bu esnada sac malzeme giren takım zımba etrafına sarılmakta ve şekillendirilmek istenen parça oluşturulmaktadır [1]. Birçok uygulamada, esnek bir diyafram üzerine sac yerleştirilmekte ve daha sonra Şekil 1 de gösterilen bir dişi kalıp boşluğu içinde şekil verilmektedir. Prosesin olumlu yönü, kalıp tasarımının daha basit ve prosesin daha küçük sayıdaki parçaların üretimi için ekonomikliğidir. En önemli olumsuzluğu ise oldukça yüksek basınçların gerekmesi ve işlem zamanının mekanik preslerdeki presleme zamanından daha fazla olmasıdır [2]. Abstract Hydroforming process is preferred, especially for producing of the complex shaped, difficult to manufacture and the limited tolerance parts. In according to this characteristic, nowadays in the leading of the automotive industry in a large scale from white goods, space and aerospace and defense industry the hydroforming process is used. In this study, the hydroforming process that commonly used in international sheet metal forming sector are overviewed and the related studies in literature are investigated. The effects of the hydroforming process liquid pressure on deep drawing are summarized in point of view theoretical, experimental and computer aided analysis. Furthermore, the advantages and disadvantages of hydroforming process are compared and evaluated with conventional deep drawing process. Keywords: Sheet metal forming with fluid pressure, hydromolding, hydroforming 1. Giriş Sıvı basıncı ile şekillendirme işlemi günümüz endüstrisinde farklı sektörlerde sıklıkla kullanılmaya başlamıştır. Özellikle otomotiv endüstrisi için hafif ağırlıklı parçaların üretiminin yanı sıra; savunma sanayi, beyaz eşya, sac metal kalıpçılığı, uzay ve havacılık gibi sektörlerde de derin Şekil 1. (a) Tipik Bir Sac Metal Parça. (b) Bir Dişi Kalıpta Sıvı Basıncı ile Şekillendirme [2]. Bir diğer tanıma göre sıvı basıncı ile şekillendirme işlemi, rijit takımlarla yapılan geleneksel derin çekmede oluşan bazı doğal problemleri aşmak amacıyla geliştirilen özel derin çekme proseslerinden birisi olarak tanımlanmıştır. Sıvı basıncı ile şekillendirme ile derin çekme işlemlerinde rijit kalıbın yerini alması için elastik bir zar kullanılmaktadır. Bu nedenle, sürtünme kuvvetlerinin büyük oranda azaltılmasına ilaveten simetrik olmayan geometrilere sahip rijit kalıpların üretiminin bu kalıplarda karmaşık şekilli sac metal parçaları çekerek şekillendirmenin mümkün olduğu belirtilmiştir [3]. Geçen birkaç yıl boyunca yüksek sıvı basıncıya şekillendirme teknolojisi üzerinde yapılan araştırma ve geliştirmeler gerçekleştirilmiştir. Yüksek kalitede ve düşük ağırlığa sahip parçaların çoğunlukla ekonomik olarak IATS 09, Karabük Üniversitesi, Karabük, Türkiye

2 üretimine izin veren bu teknolojiyi yaygın olarak kullananların günümüzdeki durumuna gelmesinde, araştırma kurumları ve işletmeler önemli ölçüde önderlik etmiş ve destek vermiştir [4]. Yüksek çekme kuvveti ve yüksek baskı plakası kullanmayı gerektirmesine rağmen, yüksek sıvı basıncı ile sac metal şekillendirme teknolojisi, geleneksel çekme teknolojisine nazaran ciddi bir alternatif olmaya devam etmektedir. Bu çalışmada, yüksek sıvı basıncıyla şekillendirme teknolojisinin detaylı olarak tanıtılması amaçlanmış, yapılan çalışmalar bu kapsamda değerlendirilmiştir. 2. Sıvı Basıncı İle Şekillendirmenin Tarihsel Gelişimi Sıvı basıncı ile şekillendirme, ilk olarak II. Dünya savaşından önce yumuşak bir zımba olarak akışkanın kullanımı ile saca şekil vermek üzere geliştirilen ve uzun zamandır iyi bilinen bir prosestir. Literatürden, prosesin kontrolünün iyileştirilmesi ve çevrim zamanının azaltılması esaslı sıvı basıncı ile şekillendirmenin uygulama alanlarının genişlediği görülmektedir [4-10]. Yüksek sıvı basıncı ile şekillendirme (Hydroforming) teknolojisi çok yönlü olumlulukları nedeniyle araştırmacılarca artan bir ilgi kazanmıştır. Bu teknolojiyi ile ilgili olarak çok sayıda araştırmalar, seminerler ve sempozyumlar yapılmıştır [11]. Sıvı basıncı ile derin çekme teknolojisi ilk kez 1890 yılında geliştirilmiştir. Devam eden geliştirme ve yenilikler sayesinde, özel üretim ekipman ve cihazlar geliştirilmiş, üretilmiş ve ticari olarak ve kullanıma sunulmuştur. Sıvı basıncı ile derin çekme prosesleri, verimlilik kaybı haricinde ürünün kalitesini de geliştirmesi dolayısıyla bazı diğer metal şekil verme proseslerinin yerini almaktadır [13]. Bu teknolojinin yaygınlaşmasında önemli bir gelişme İkinci Dünya Savaşından sonra başlamıştır ve ilk araştırmalar; Almanya ve Japonya da yapılmıştır [11-14]. Japon araştırmacılardan, Kasagua ve diğerleri ilk basınçlandırılmış yağ ile derin çekme işlemini önermişler ve 1958 den 1964 e kadar bu araştırma çalışmalarını esas alarak sürdürmüşlerdir. Nakamura ve Nakagua kendi araştırma çalışmaları olan hidrolik derin çekme-basınçlı akışkan ile şekil verme prosesleri üzerine çalışmaya başlamışlardır. Bu süre içerisinde eksenel basınçlı derin çekeme yöntemi araştırmacılarca önerilmiş ve geliştirilmiştir. Alman araştırmacılar ise 1950 li yıllarda araştırmalarına başlamış ve sac levha ve kalıp arasındaki akışkanın sızıntısını engellemek amacıyla ilk defa kalıp yüzeyinde bir yuvarlak kesitli sızdırmazlık elemanı denemişlerdir [13] li yıllarda SBŞ konusunda çok büyük gelişmeler kaydedilmiş ve konu ile ilgili birçok uygulamalar yapılmıştır lı yıllar arasında ise SBŞ teknolojisi çok daha ileri gitmiştir. Bu yıllarda, kabuk şeklindeki parçaların iç sıvı basıncı ile şekillendirilmesi, viskoz basınçla şekil verme işlemleri başarılı bir şekilde uygulanmıştır [15]. Geçen son yıllarda, sıvı basıncı ile derin çekme teknolojisi bazı diğer ülkelerde, örneğin Fransa, Amerika Birleşik Devletleri, Rusya, İsrail, İsviçre, Kore ve Kuveyt te dahi bile çok hızlı bir şekilde gelişmektedir [14,16]. Yapılan çalışmalar genel olarak değerlendirildiğinde, bu teknolojinin bilgisayar destekli mühendislik yazılımları ile analizlerinin yapıldığı [58-68], proses parametrelerinin deneysel çalışmalar ışığında incelendiği [21-57], verimliliği arttıran deneysel araştırmaların yanında derin çekilebilirliği arttırıcı çok sayıda önerilerin literatürde yer aldığı görülmektedir. Bu çalışmada, sanayicilerimize bu teknolojinin olumlu ve olumsuz yönlerini ortaya koymanın ötesinde, prosesin kapsamı, ne gibi üretim proseslerine kolaylık sağladığı, proses için yapılacak bir yatırım sürecinde planlama parametrelerinin ve dikkatle irdelenmesi gereken noktaların neler olacağının aktarılması amaçlanmıştır. 3. Sıvı Basıncı İle Şekillendirme İşlemleri Sıvı basıncı ile şekillendirme işlemleri temelde düz sacların şekillendirilmesi, boru ve profillerin şekillendirilmesi ve kabuk şekillendirme olmak üzere üç ana gruba ayrılmıştır. Sıvı basıncı ile şekillendirme işlemi ile yapılan işlemler; çekme, montaj, birleştirme, kauçuk ile şekillendirme ve sıcak akışkan ile şekillendirme olarak belirlenmiştir Kabuk SBŞ Şekil 2. Değişik SBŞ Prosesleri [12]. Kabuk hidroforming yöntemi Çin de Harbin Teknoloji Üniversitesinde 1985 te Prof. Z.R. Wang tarafından başlatılan ve Şekil 3 te gösterilen sıvı şişirme şekil verme olarak ta adlandırılmaktadır. Küresel kabuk hidroformingin yanında elipsel kabuk hidroforming, toroidal kabuk hidroforming ve diğer geniş kabuk hidroforming metotları önerilmiş ve LPG tankları, dekorasyon inşaları, basınçlı kap başları ve tek katman veya çift katmanlı geniş ölçülü dirsek birleştirmeleri bu yöntem kullanılarak yapılabilmektedir [12]. Şekil 3. Kabuk Hidroforming Yöntemi ve Bu Yöntemle Üretilmiş Bir Küre [12] Sac SBŞ Sac SBŞ işlemi, tipik bir hidrodinamik derin çekme metodudur. Zımbanın sac metal malzemeyi kalıp boşluğu içine itmesiyle, yüksek basınçlı yağ veya diğer sıvılar sac metali sıkıca zımba üzerine preslemektedir. Aynı zamanda

3 kalıp içerisindeki sıvı, sac metal ve kalıbın üst yüzeyi arasından dışarı akmaktadır bu durum sürtünme kuvvetinin azalmasını sağlamaktadır. Bazı uygulamalarda farklı olarak zımba ve basınçlı yağ ortamı lastik zar ile ayrılmıştır. Bu proses ile sac metal malzemelerin çekme oranı limiti (LDR) değerleri arttırılabilmekte ve parça kalitesi yükseltilebilmektedir. Bu teknoloji ile kompleks şekilli parçalar kolaylıkla üretilebilmektedir. Sac SBŞ işleminin; hidromekanik derin çekme, su ile çekme metodu, hidrodinamik derin çekme metodu, karşı basıncı ile hidrolik derin çekme, hidro-form, akışkan şekil verme, hidrolik şişirme, ikiz şişirme gibi birçok ismi bulunmaktadır [11,12,14] Boruların SBŞ (THF, Profil veya Ekstrüzyon Hidroformingi olarak ta adlandırılmaktadır) Boruların SBŞ işlemi, tüp şeklili bir parçanın iki kalıp arasına yerleştirilmesi işleminden sonra sızdırmazlığın sağlanması ile 1200 MPa üzerinde basınçlandırılmış akışkanın enjekte edilerek doldurulması işlemi olarak tanımlanmıştır. İşlemde öncelikli olarak basıncın etkisiyle boru duvarları kalıp şeklinde deforme edilmekte, daha sonra tam şekli alması için ütülenerek kalibre edilmektedir [17]. Çalışmalar sonucunda, prosesler için ideal şekil verme teorileri geliştirilmiş ve başarılı bir şekilde uygulanmıştır. Kalıp tasarımının başlangıç aşamasında, ideal şekil verme teorisine bağlı olarak istenen şeklin yapılabilirliğini değerlendirme aşamasında ve istenen şekle bağlı olarak ta temel tasarım bilgilerini elde etmede geliştirilen teorinin çok kullanışlı olduğu görülmüştür [20]. 4. SBŞ Konusunda Yapılan Çalışmalar Bu bölümde Sıvı basıncıyla şekillendirme konusunda yapılmış güncel çalışmalar yapıldıkları konulara göre sınıflara ayrılarak derlenmiş ve literatürde konu ile ilgili yapılan çalışmalar özetlenmiştir SBŞ Yöntemleri Çalışmaları ve Deneysel Yaklaşımlar Sac metal malzemelerin SBŞ proseslerinde etki olan parametrelerinin tasarımı ve bu parametrelerin prosese etkileri hakkında araştırmaların yapıldığı gözlemlenmiştir. Seçilen parametreler çeşitli istatistiki yöntemlere göre optimize edilerek tahmini matematiksel modeller oluşturulmuş ve geliştirilen bu modellere göre ideal veriler için değerlendirmeler yapılarak parametrelerin etki değerleri belirlenmeye çalışılmıştır [21]. (a) (b) SBŞ proseslerinde sac metal malzemelerde meydana gelen kırışıklıkların önlenmesi için sayısal modelleme çalışmalarının yapıldığı ve bu çalışmaların sonlu elemanlar yöntemleriyle simüle edildiği gözlemlenmiştir. Kırışıklıkların oluşum nedenleri ve nasıl önlenebilecekleri konusunda analiz programların bu konuda kullanıcılara gerçeğe çok yakın sonuçlar vererek yardımcı olduğu görülmüştür [22]. Şekil 4. (a) Boru SBŞ Model Görüntüsü, (b) Boru SBŞ Kesit Görüntüsü 1 Boru, 2 Alt Kalıp, 3 Üst Kalıp, 4 Eksenel Zımba [12,17]. Boruların SBŞ yöntemleriyle şekillendirilmesi ile ilgili olarak proses limitlerini belirleme için çok sayıda deneysel ve analiz çalışmaları yapılmıştır. Örnek olarak alınan X-Eklem parçası için gerçek şekillendirme eğrisine bağlı olarak geliştirilen tahmini şekillendirme limit eğrisine göre parça için patlama ile bozulmanın başlama noktası belirlenmeye çalışılmıştır. Proses planlama aşamasında, düzenlenmiş şekillendirme limit eğrisinin benzer çalışmalar için kullanılabileceği önerilmiştir [18]. Yakıt fiyatlarının artması, yakıt tüketiminin ve sera gazı oranının azaltılması ihtiyacı araçlarda ağırlık azaltma ihtiyacını oluşturmuştur. Geleneksel şekillendirme yöntemleriyle üretilen komplike parçaların yerine SBŞ ile üretilen parçalar ile bu ihtiyaç karşılanabilmektedir. Ancak bu tür parçaların tek aşamada oluşturulması dayanım açısından zor olmaktadır. Bu durumda işlem basamakları çok aşamalı operasyonlara dönüştürülerek aşılmaktadır. Önceden form verilmiş parçaların kullanılmasıyla daha sonraki aşamalarda işlem kolaylaşmaktadır. Deneysel çalışmalarla boruların şekillendirilebilirliğini ön şekillendirmenin önemli bir miktarda azalttığı deneysel ve sonlu elemanlarla analiz çalışmalarıyla görülmüştür [19]. Boruların SBŞ proseslerinde, tasarım adımları için optimizasyon çalışmalarının da yapıldığı gözlemlenmiştir. Günümüzde otomotiv endüstrisinde çeşitli yöntemlerle şekil verilerek oluşturulmuş karmaşık geometrilere sahip parçaların SBŞ yöntemleri ile üretilebilmektedir. SBŞ yöntemi ile kabuk yapılı parçaların üretimi konusunda 2000 li yıllardan önce çalışılmaya başlandığı görülmüştür. Yöntemin özellikle Amerika ve Almanya da ki otomotiv endüstrisinde dinamik bir gelişme gösterdiği tespit edilmiştir [23]. Yakıt tankı gibi karmaşık geometrili parçaların sac metal çifti kullanılarak SBŞ yöntemiyle şekil verilebilirliği arttırılmış ve başarılı bir şekilde üretimi yapılmıştır. Bu tür işlemler için 1250 bar gibi çok yüksek basınç değerlerine çıkıldığı gözlemlenmiştir [24]. Ayrıca sac metal çiftlerinin SBŞ yöntemleri ile şekillendirilme işlemleri için gerekli basıncın tahmini için deneysel ve analitik çalışmalarda yapılmaktadır [25]. Şekil 5. Bütünleştirilmiş Şekil Verme Adımları [24]. Farklı kalınlık veya malzemeye sahip homojen olmayan kompleks şekilli sac metal çiftlerinin şekillendirilmesinde SBŞ yönteminde karşı basınç kullanılarak yapılan yeni bir

4 yöntem ile şekillendirilebildiği görülmüştür. Farklı olan iki sacın farklı davranışlarını sönümlemek için iki sacdan birisinin dışına karşı bir basınç uygulanmasıyla şekillendirilebilirlik potansiyelinin başarılı bir şekilde arttığı gözlemlenmiştir [26]. Şekil 6. İç ve Karşı Basınçlı SBŞ İşlemi [26]. Otomotiv endüstrisinde kullanılan bazı parçaların üretimi için SBŞ yönteminin kullanımında yeni bir yöntem geliştirilmiştir. Yöntemin diğer uygulamalardan farkı, kullanılan sacların kaynakla önceden birleştirilmiş olması ve daha sonra SBŞ prosesinin uygulanması olarak görülmüştür. Geliştirilen yeni yöntemle motor montaj destek parçasının üretimi yapılmıştır [27]. Yeni yöntemin işlem adımları ve yöntem Şekil 7 de gösterilmiştir. Şekil 7. Kaynaklı SBŞ Prosesi ve İşlem Adımları [27]. Hafif ağırlıklı kompleks şekil parçaların şekillendirilmesi işlemleri bir çok adımda kombine takımlarla yapılmaktadır. Bu tür parçaların SBŞ prosesleri ile istenilen geometride, mekanik ve yüzey özellikleriyle üretilmesi nedeniyle prosese artan bir talep olmaktadır. SBŞ proseslerinin diğer başka proseslerle birlikte entegre kullanılarak işlem adımlarının kısaltıldığı görülmüştür [28]. Şekil 8. Boru Bükme ve SBŞ Prosesi İçin İşlem Adımları [28]. SBŞ prosesinin sabit akışkan basıncı kullanılarak yapılabildiği deneysel ve analiz çalışmaları sonucu kanıtlanmıştır. Ancak çekme oranının limitli olarak elde edilebilmesi bir dezavantaj oluşturmuştur. Örneğin bakır sac malzeme için maksimum 2.65 çekme oranının elde edildiği görülmüştür [29]. Sac metal parçaların SBŞ yöntemiyle şekillendirilmeleri ile ilgili çalışmaların yanı sıra farklı olarak örgü kumaş takviyeli termo-plastik malzemelerin de SBŞ yöntemi ile şekillendirilmesi için de çalışmaların yapıldığı tespit edilmiştir. Çalışmada malzemenin mekanik ve mikro yapıları da dikkate alınarak modeller geliştirilmiştir. Akışkan basıncı ve diğer değişkenlerin etkisiyle şekillendirme sırasında oluşan ondülasyonların önlenmesi için ideal şekil verme parametreleri belirlenmiş ve SBŞ esnasında oluşan kırışıklıklar önlenebilmiştir [30]. Kompleks adımlı geometrilerin SBŞ yöntemleri ile derin çekilebilirlikleri deneysel ve analiz çalışmalarıyla çalışılarak kanıtlanmıştır. Yöntemin kullanılmasıyla çekme adımlarını azaltıldığı, daha iyi yüzey kalitesinin elde edildiği ve daha yüksek çekme oranlarına ulaşıldığı görülmüştür [31]. Kompleks şekilli parçaların SBŞ yöntemiyle şekillendirilme işlemlerini kolaylaştırmak için proseste elastik pad ile şekillendirme uygulamaları yapılmıştır. Bu yöntemle yapılan uygulamalarda; çekme performansına ve oranına, zımba kuvveti ve geometrisinin, sac malzeme özelliği ve kalınlığı, başlangıç basıncı gibi ana proses parametrelerinin etkileri deneysel ve simülasyon çalışmaları ile incelenmiş ve yöntemin geleneksel SBŞ proseslerinden daha iyi sonuçlar verdiği kanıtlanmıştır [3]. SB-Kalıplama prosesinde etkili olan çevresel faktörlerin optimizasyonu çalışması yapılarak bu faktörlerin prosese olan etkileri incelenmiştir. Çevresel faktörler olarak, kullanılan yağın tipi ve dozajı, kurutma sıcaklığı ve kurutma zamanı, parça kalınlığı, ve malzeme tipi olarak belirlenmiştir. SB ile kalıplama prosesinde kullanılan toplam yağ miktarının % 50 oranında azaltılabileceği deneylerle kanıtlanmıştır [32]. Geleneksel SBŞ prosesleri basınçlı ortam olarak su kullanmaktadırlar. Buna karşın sac metal parçaların koyu basınç ortamında SBŞ prosesi ile şekillendirilmesi çalışılmıştır. Çalışma sonucunda, koyu basınçlı ortamın sızıntının azaltılması ve daha kolay parça ütülemesine izin vermesi gibi bazı yönlerden avantajlar sunduğu ve bu yöntem kullanılarak simetrik olmayan parçaların şekillendirilmesinin başarılı bir şekilde yapılabildiği tespit edilmiştir [33]. Günümüzde havacılık ve uzay sektöründe çok geniş bir kullanım alanı olan süper alaşımlı malzemelerin şekillendirilmesinde SBŞ proseslerinin kullanımı ile ilgili çalışmalarında yapıldığı tespit edilmiştir. Çalışmada, bu tür yüksek gerilime sahip parçaların SBŞ prosesinin kullanımı ile şekillendirilmesi için çok yüksek kalıp içi basıncının gerekli olduğu ve işlem için kritik bir etkiye sahip olduğu görülmüştür. Bu tür malzemeler ile yapılan çalışmalarda prosesin kullanımı ile 2.45 çekme oranına ulaşılabildiği deneysel olarak kanıtlanmıştır [34]. SBŞ işlemlerinde geleneksel olarak tasarlanan sadece kare bir zımbanın yerine silindirik bir parçadan işlenerek oluşturulan kare zımbanın daha iyi şekillendirilebilirlik sonuçları verdiği görülmüştür. Bu yöntemle farklı geometrilerdeki zımbaların kullanılması ile kare parçalarının da büyük bir kolaylıkla derin çekilebildikleri görülmüştür. Yumuşak çelik için maksimum çekme oranı

5 3.53, yumuşak Alüminyum için 3.44 olarak elde edildiği görülmüştür [35]. SBŞ işlemlerinde meydana gelen deformasyon miktarını tahmin etmek için yapay sinir ağlarının kullanılarak modeller geliştirildiği tespit edilmiştir. Çalışmada, deneysel verilerin ve genelleştirilmiş algoritmaların kullanılmasıyla ağlar eğitilmiş ve test edilmiştir. Bu modeller ile deformasyon şekli ve malzemedeki kalınlık değişiminin doğru olarak tahmin edildiği görülmüştür [36]. SBŞ proseslerinde baskı yastığı çok önemli bir fonksiyona sahiptir. SBŞ proseslerinde, geleneksel sabit baskı yastığı yerine elastik baskı yastığı geliştirilerek proseste uygulaması yapılmıştır. SBŞ proseslerinde denenen elastik baskı yastığı; parçaların kulaklarında malzemenin akmasının artmasına, kritik bölge olan köşelerde daha az incelme oluşumuna ve çekme oranının artmasına katkı sağladığı ve proses kararlığının yükselmesini sağladığı deneysel ve analiz çalışmaları sonucunda kanıtlanmıştır [37]. İleri yüksek alaşımlı çelikler gibi malzemelerin sıcak SBŞ yöntemleri ile şekillendirilebilirliği ve proses parametrelerinin belirlenmesi ile ilgili olarak analitik modelleme çalışmalarının yapıldığı görülmüştür. Geliştirilen bu analitik modellerle, sıcak SBŞ proses şartlarının değişmiş olsa bile ideal proses parametrelerinin hızlı ve makul bir şekilde tahmin edilebilmekte olduğu görülmüştür [38]. SBŞ proseslerinde etkili olan parametrelerin bitmiş parçanın yüzey kalitesine olan etkileri konusunda deneysel çalışma yapılmıştır. Ürünün yüzey kalitesine kalıp içerisindeki başlangıç şişirme basıncının ve en yüksek basıncın çok güçlü bir etkiye sahip olduğu tespit edilmiştir [39]. SBŞ proseslerinde akışkan-basınç destekli yeni bir şekillendirme yöntemi geliştirilmiştir. Geliştirilen bu yöntemde, parçanın kenarları üzerine ikinicil bir hidrolik basınç uygulanmakta böylece kalıp içerisindeki parça duvarlarında sürtünme desteği sağlanmaktadır. Bu yöntem ile parçanın çekilebilirliğinin arttırıldığı ve kulaklar dahil parçanın tümünün çekilmesine imkan tanıdığı görülmüştür [40]. SBŞ işlemlerinde farklı bir yöntem olarak kullanılan ters çekme işleminin, silindirik parçalar için eksenel basınç itmesi ile geliştirildiği gözlemlenmiştir. Bu yöntem ile sacların deformasyonla uzamasının geliştirildiği deneysel ve analiz çalışmaları ile kanıtlanmıştır. Geliştirilen yöntem ile parçanın yüzey kalitesi geleneksel ters çekme işlemlerine göre daha iyileştirilebilmiştir [41]. Şekil 9. Ters SBŞ Prosesleri (a) Aynı Kalıp Boşluğunda Eksenel İtme, (b) Kalıp Boşluğundan Bağımsız Eksenel İtme, (c) Kalıp Boşluğundan Bağımsız İtme Halkası ile Eksenel İtme [41]. Sac metal parçaların SBŞ işlemleri için ultra yüksek performanslı beton kalıpları geliştirilmiş ve yöntem uygulamalarında başarılı bir şekilde uygulanmıştır. Bu tür kalıpların, endüstriyel uygulamalarda, gerilim ve dayanım açısından çok büyük basınçlar için çok büyük avantajlar sağladığı görülmüştür [42] Analitik ve Matematiksel Modellemeler SBŞ prosesleri için analitik modelleme ve sayısal simülasyon çalışmalarının 2000 li yılların başından itibaren çok sayıda arttığı gözlemlenmiştir. Bu konudaki bilgisayar donanımındaki gelişmelere paralel olarak sayısal modelleme ve simülasyonlarda kullanılan yazılımların büyük katkısı olmuştur. Sayısal simülasyonların SBŞ proseslerinde ne derece etkili bir şekilde başarılı olduğu birçok deneysel doğrulama çalışmalarıyla kanıtlanmıştır. Gerçek uygulamalarda bu tür çalışmalar yeni ürünlerin üretiminde kullanılan mühendislik adımlarını kısaltması nedeniyle zaman konusunda kullanıcılara ciddi anlamda tasarruflar sağlamaktadır [43]. SBŞ yönteminin, geleneksel şekillendirme yöntemine alternatif bir proses olduğu deneysel ve sayısal modelleme çalışmalarıyla doğrulanmıştır. SBŞ proseslerindeki şekil verme konusundaki yeni fikirleri araştırmak için sayısal modellemeler yaygın olarak kullanılmaktadır [44]. Sac metal SBŞ prosesleri için kullanılan simülasyonlar, kaliteyi geliştirmede katkıda bulunmaktadır. Yapılan çalışmalarda SBŞ proseslerinin sonlu elemanlarla analizlerin yanı sıra matematiksel modellemeler ve fonksiyonların kullanımı ile de analiz çalışmaları yapılmaktadır. Analiz çalışmalarında kullanılan bazı matematiksel modellemelerde, genişletilerek genelleştirilmiş doğrusal modeller kullanılmış ve fonksiyon olarak ta olasılıksal değişken kayıp fonksiyonundan yararlanıldığı gözlemlenmiştir [45]. Sac SBŞ prosesleri için pahalı bilgisayar analiz ve simülasyon kodlarının optimizasyonu yerine meta-model tabanlı optimizasyon tekniklerinin de kullanılarak ideal proses parametrelerinin tahmin çalışmaları da yapılmaktadır. Uygulamada otomotiv parçaları kullanılmış ve optimizasyonda Bayesian tekniğine dayalı olarak serbest-eğilim algoritmalarından yararlanılmıştır [46]. Sac metal parçaların SBŞ proseslerinde, genellikle zımba hareketli basınçlı alan sabit kalmaktadır. Ancak, az sayıda ve kompleks şekilli parçaların SBŞ yöntemi ile şekillendirilmesi için dişi kalıp hareketli olacak şekilde yeni bir yöntem geliştirilmiş ve başarılı bir şekilde uygulanmıştır. Bu yeni geliştirilen yöntemin diğer bir özelliği de dişi kalıp malzemesi olarak sert ağaç türü çok ucuz malzemelerin kullanılmasıdır. Bu yöntem ile, sac malzemenin çekme limitinin arttırıldığı, malzeme üzerinde eşit deformasyonun oluştuğu deneyler ve sayısal analiz çalışmalarıyla kanıtlanmıştır [47].

6 Şekil 10. Hareketli Dişi Kalıp İle Sac SBŞ Prosesi Kurulumu [47]. Kompleks şekilli parçaların yüksek yapısal dayanımı nedeniyle, sac metal malzemelerin şekillendirilmesinde SBŞ yöntemi etkili bir üretim prosesi olmuştur. Yöntemin ana avantajı, malzemede tüm bölge üzerinde eşit deformasyon olması olarak görülmektedir. SBŞ yönteminde tek seferde şekillendirme yerine birkaç adımda şekillendirme yapılarak, şekillendirilebilirlik oranının arttığı deneysel çalışmalar ve sayısal simülasyonlar kullanılarak kanıtlanmıştır [48]. SBŞ yöntemlerine eksenel basınç yardımıyla derin çekme olarak adlandırılan yeni bir yöntem geliştirilmiştir. Bu yöntemin geleneksel hidrodinamik derin çekme proseslerinden farkı, malzeme üzerine eksenel basınç uygulanmasından dolayı sac kenarlarında oluşan çekme kuvvetinin azalmasını sağlamasıdır. Yapılan çalışma, sayısal simülasyon yazılımlarından LS-Dyna kullanılarak simüle edilmiştir. Deneylerden ve simülasyonlardan elde edilen sonuçların benzer olduğu gözlemlenmiştir. SBŞ proseslerinde; yağlamanın, sac malzemenin haddeleme yönü ve anizotropisinin etkili kriterler olduğu çalışma sonucunda elde edilmiştir [49]. SBŞ proseslerinden olan, sıvı basıncı ile şişirme işlemleri günümüzde otomotiv ve imalat endüstrisinde çok geniş uygulama alanlarında kullanılmaktadır. Yöntemin en büyük avantajı birçok şekillendirme uygulamasında etkili olan gerilim/uzama oranının arttırılabilmesi olarak belirtilmiştir. Proses esnasında etkili olan parametrelerin tam ve doğru olarak ölçülmesi için deneysel ve sayısal simülasyon çalışmaları yapılmaktadır. Sayısal simülasyon çalışmalarında Ls-Dyna sayısal simülasyon yazılımı kullanılmakta deneysel çalışmalardan elde edilen sonuçlarla karşılaştırılmaktadır [50]. SBŞ proseslerinde etkili olan parametreleri belirleyerek ideal şekillendirme şartlarını belirlemek için yeni analiz teknikleri geliştirilmiştir. Bu amaçla yapılan çalışmada, sac metallerin SBŞ prosesinde kullanılan sac malzeme dış, orta ve iç katmanlara ayrılmış ve her katmandaki şekillendirme işlemi deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir. Bu inceleme sonucunda, incelmenin en çok orta katmanda olduğu gözlemlenmiş olup, proses parametrelerinin etkileri detaylı olarak çalışılmıştır [51]. Şekil 11. Sayısal Simülasyon Analizi İçin Model Oluşumu (a) Örgü Yapı Genel Görüntüsü, (b) Kesit Görüntüsü [51] Sac metallerin SBŞ yöntem ile şekillendirilebilirliklerini arttırmak için çok sayıda sayısal modelleme ve deneysel araştırma çalışmaları yapılmıştır. Özellikle büyük çaptaki parçaların çekilebilmesi için, deformasyon dayanımını azaltmada plastik film kullanılmıştır. Bu durumun çekilebilirlik üzerinde önemli bir katkıda bulunduğu, deneysel çalışmalar ve ABAQUS programı ile yapılan sayısal analizlerle doğrulanmıştır [52]. SBŞ işlemlerinde kullanılmakta olan membranların şekillendirme tamlığına olan etkileri deneysel ve analitik model çalışmaları ile yapılmıştır. Basınçlandırılmış membranların prosese avantaj kattıkları görülmüştür. Ayrıca, membran içindeki basınç, membranın et kalınlığı, membran malzemesi, sac kalınlığı ve ve malzemesinin de proseste etkili parametreler olduğu gözlemlenmiştir [53]. Deneysel çalışmalarla SBŞ işlemlerinde ideal şekil verme parametrelerini belirlemek zor ve zaman alıcı olmaktadır. SBŞ işleminde etkili olan parametrelerin optimizasyonu gerek simülasyon çalışmalarında gerekse de deneysel çalışmalarda harcanan gereksiz zaman kaybını azaltmaktadır. Sac metallerin SBŞ işlemlerinde etkili olan parametrelerinin optimizasyonu ile SBŞ prosesi çok yüksek doğrulukla analiz edilebilmektedir. Deneysel çalışmalarla ve optimize edilmiş parametrelerle yapılan analiz çalışmalarının sonuçlarının çok iyi uyum gösterdikleri tespit edilmiştir. [54]. Çeşitli optimizasyon tekniklerinin çalışmalarda yaygın olarak kullanıldığı görülmüştür. SBŞ işlemlerinden olan sıcak hidro-mekanik derin çekme prosesini ana hatlarıyla anlamak amacıyla analitik modellerin geliştirme çalışmaları yapılmıştır. Geliştirilen modellerle, prosesin ve değişkenlerinin hazırlanması aşaması, uygulamada oluşan başarı/başarısızlık durumları hızlı bir şekilde tahmin edilebilmektedir. Sıcak SBŞ prosesine bağlı olarak, sıcaklığın, hidrolik basıncın, kalıp geometrisinin, baskı yastığı kuvveti ve zımba hızı gibi farklı parametreler analitik olarak ABAQUS programı aracılığıyla gözlemlenmiştir. Geliştirilen algoritmalar sayesinde şartların değişmesi durumunda dahi hızlı bir şekilde tahmin yapılabilir olmuştur [55]. Silindirik parçaların SBŞ prosesi ile analizi için Barlat-Lian ve Hill non quadratik akma kriterlerine bağlı olarak kırılma analizleri için analitik modeller geliştirilerek kullanıldığı görülmüştür. Yapılan analiz sonuçlarında izin verilen maksimum akışkan basıncının her iki kriter için de aynı olduğu gözlemlenmiştir. Proseste daha yüksek çekme oranları elde etmek için çatlak oluşumunu engellemek

7 amacıyla daha düşük basınçların kullanılmasının gerektiği görülmüştür. Proseste kullanılan sac kalınlığının artmasının kullanılacak akışkan basıncının artmasına izin verdiği, zımba ve profil radyüsünün büyütülmesinin de kritik akışkan basıncını azaltmada etkili olduğu sonuçları analiz sonuçlarından elde edilmiştir [56]. Diğer analiz çalışmalarından farklı olarak, yapılan simülasyon çalışmasında farklı kesitli iş parçaları kullanılarak geleneksel ve SBŞ prosesleri karşılaştırılmıştır. Simülasyon çalışmasında sayısal modellemeler için PAM-STAMP programı kullanılmıştır. Bu karşılaştırma sonucunda, hidromekanik derin çekme işlemlerinin karmaşık üretimi kolaylaştırdığı ve 2.25 in üzerindeki çekme oranına sahip ürünler için kullanılabileceği belirlenmiştir. Sac malzemelerde en az incelmenin diğer proseslere göre hidromekanik derin çekme işlemlerde elde edildiği gözlemlenmiştir. Ayrıca simülasyon çalışmalarında kalıp ve zımba arasındaki sürtünmenin az olmasının proseste önemli bir etkiye sahip olduğu tespit edilmiştir [57] Sanal Ortam Çalışmaları (CAE) Sıvı Basıncıyla Şekillendirme (SBŞ) prosesini dikkate alan ve bilgisayar ortamında yapılan analiz ve simülasyon çalışmalarının 1990 lı yılların ortalarında başladığı görülmektedir. Sac metal SBŞ prosesinin teknik özelliklerinin tasarımı için sistematik bir yaklaşımı geliştirmek ve bilgisayarla simülasyon yöntemini kullanarak dikkate değer proses parametrelerinin bağıl etkilerini araştırmak önemli bulunmuştur [58]. Farklı akışkan basıncının uzama ve gerilme dağılımına etkileri, zımba yükü, et kalınlığının değişimi ve çekilen sac metalin boyutsal değişimi listesi gibi proses parametrelerinin etkilerinin parametrik çalışmayla yürütüldüğü, optimum tasarım kriterlerini elde etmek için Taguçi yönteminin etkin olarak kullanıldığı görülmektedir [58]. Bilgisayar destekli tasarım, imalat ve mühendislik (CAD/CAM/CAE) tekniklerinin SBŞ uygulamalarının sonlu elemanlar simülasyonlarıyla bütünleşmesinin sac metal ürünlerin ve proseslerin gelişimine olan katkıları 2000 li yıllardan itibaren bilgisayar donanım teknolojisindeki ilerlemelerle orantılı olarak görülmeye başlamıştır [16]. elemanlar modeline veri transferinde, parça kalitesinin ve prosesin optimizasyonun da ne derece etkin ve maliyet azaltıcı bir rol uyguladığı günümüzde de kabul görmüş bir sonuçtur. Çok aşamalı proseslerden birisi olan derin çekme yöntemiyle şekillendirilen sac metal parçaların çekilebilirlik oranlarının iyileştirilmesi, DP600 gibi çift fazlı ve yüksek dayanıma sahip malzeme esaslı etkin uzama diyagramlarının birlikte değerlendirilmesiyle, çok aşamalı şekillendirme verilerinin elde edildiği parametrik sonlu elemanlar yönteminin kullanıldığı araştırma metodolojisi de geliştirilmiştir [59]. Sonlu elemanlar analizlerinin yalnızca simülasyon amaçlı değil aynı zamanda sac metal parçanın boyutsal toleranslardaki ölçü değişiminin tahmini için de dikkate alındığı görülmektedir. Otomotiv sektöründe birbiri üzerinde, montaj edilerek araç gövdesinin elde edildiği şekillendirilmiş sac metal parçaların üzerlerinde bulunan delik, pot, kenarlama, şişirme vb. unsurların sınırlı boyutsal tolerans değişiminin öneminden hareketle, yapay sinir ağlarına dayalı tahmin metodunun geliştirildiği tespit edilmiştir [60]. Otomotiv endüstrisinde üretilen tüp kesitli şase elemanlarının SBŞ yöntemiyle dikdörtgen kesitlere dönüştürülmesi, sonlu elemanla simülasyonla çalışılmış bir araştırma konusu olmuştur. Dairesel kesitten kaç adımda istenilen dikdörtgensel kesite geçilebileceği, yırtılma olmaksızın et kanlılığı değişiminin düzenli olmasının hangi ilerlemelerde yakalanacağı, paslanmaz çelik esaslı sac metal tüpler için önemli bir çalışma olarak yorumlanmıştır [61]. Bilgisayar ortamında gerçekleştirilen sac metal SBŞ için elasto-plastik sonlu eleman yöntemi programının geliştirildiği, bu simülasyon programının STAMP3D adıyla ticari olarak yaygınlaşmış paket program içerisinde uygulandığı çalışmalarında literatürde yar aldığı görülmektedir. Simülasyon programından elde edilen sonuçlarla deneysel çalışmalardan elde edilen sonuçların kıyaslandığı, sıvı basıncıyla şekillendirmenin geleneksel şekillendirmeye nazaran özellikle eliptik şekilli parçalarda daha iyi sonuçlar verdiği kanıtlanmıştır [62]. Şekil 13. Sonlu Elemanlarla Analiz İçin Model Tanımlanması ve Deneysel Çalışma Sonucu Elde Edilen Ürün [62]. Şekil 12. SBŞ ile Şekillendirilen Parçalar İçin Karakteristik Ürün Geliştirme Çevrimi [16]. Bilgisayar Destekli Tasarım, İmalat ve mühendislik tekniklerinin, SBŞ ile üretilecek sac metal ürünlerin sonlu Sonlu elemanlarla analiz yöntemleri, tasarımcıya bitmiş bir sac metal ürün için proses parametrelerinin etkilerinin gözlemlenmesinde çok fazla yardımcı olmaktadır. SBŞ ile sac metal şekillendirme işlemlerinde, malzeme ve kontrol parametreleri, baskı yastığı kuvveti vb. etkilerinin proseste

8 analizlerle geleceğe yakın olarak simüle edilebildiği gözlemlenmiştir [63]. Bu durum, gerçek üretim aşamasında deneme yanılma yoluyla yapılan ayar sürelerinin kısalmasına neden olmakta ve maliyetin düşmesini sağlamaktadır. Otomotiv ve diğer taşımacılıkta kullanılan araçların konstrüksiyonlarında ağırlık azaltma ihtiyacı giderek önem kazanmaktadır. Bu nedenle Alüminyum ve Magnezyum alaşımlı çelikler bu eksikliği gidermek için önemli bir potansiyele sahiptirler. Ancak magnezyumun hegzagonal yapısından ve alüminyum alaşımındaki yüksek yüzdesinden dolayı sac malzemelerde düşük şekillendirilebilirliğe sahiptir. Sıcak şekillendirilme önem kazanmakta ancak bu durum da olumsuz etkilere yol açtığından dolayı sac şekillendirmede çok fazla tercih edilmemektedir. Bu tür uygulamalar için SBŞ işlemlerinde sıcak akışkan kullanılması ile şekillendirme işlemleri yapılmakta olduğu ve bu durumun da şekillendirilebilirliğe olumlu etki yaptığı gözlemlenmiştir [64]. Otomotiv endüstrisinde, yakıt tankı gibi büyük parçaların şekillendirilmesi çekme ve kaynakla birleştirme gibi geleneksel yöntemlerle yapılmaktadır. Ancak son zamanlarda bu tür parçaların SBŞ yöntemi ile üretilmesi yeni bir üretim teknolojisi olmaktadır. Sonlu elemanlar yöntemlerinin kullanılmasıyla, yakıt tankı gibi büyük hacimli parçaların üretimi için geleneksel ve SBŞ yöntemleri ile üretilme durumları karşılaştırılabilmektedir. Sonlu elemanlar analizlerinde, otomotiv yakıt tankı parçası için SBŞ yönteminin geleneksel şekillendirme yöntemine göre daha düzgün kalınlık ve gerilim dağılımı elde edildiği tespit edilmiştir [65]. Sıvı basıncı ile şekillendirme teknolojisinin dünyada artan bir ilgi kazanmakta olduğu görülmektedir. SBŞ yönteminde zımba ve kalıp arasındaki boşluk, kalıp radyüsü, zımba ve uç radyüsü anahtar parametreler olarak ön plana çıkmaktadır. Ancak bu parametrelerin ideal değerlerini belirlemek çok zaman almaktadır bu nedenle parametreler optimize edilebilmektedir. Optimize edilmiş parametrelere bağlı olarak SBŞ yöntemi daha tam ve doğru olarak analizlerin yapıldığı gözlemlenmiştir [66]. Sac SBŞ ve geleneksel şekillendirme işlemleri için sayısal optimizasyon tekniklerinden faydalanılarak sonlu elemanlarla analizler yaparak ideal proses parametrelerini belirleme çalışmaları yapılmıştır. Bu yöntemler sayesinde, fire oranı ve üretim maliyetleri azaltmaktadır [67]. Sonlu elemanlarla analiz yöntemleri SBŞ prosesleri için çoğunlukla yol gösterici olmuştur. SBŞ işlemlerinde etkili olan parametreler çok farklı olmaktadır ve bunlara zımba ve kalıp profili, kalıp içi basıncı, malzeme özellikleri olarak örnekler verilebilir. Ancak, analizler için seçilen parametre değerlerinin ideal değerler olması işlem süresi açısından önemlidir. Bir parametre için seçilen değer aralığı ne kadar geniş olursa olsun, belirli bir değerden sonra elde edilen sonuçlar farklı olmamaktadır. Bu durum işlem zamanını uzatmakta ve zaman kaybına yol açmaktadır [68]. 5. Sonuç SBŞ prosesi ile kompleks şekilli parçaların tek adımda üretilebilmesi; işletmelerin maliyet ve zaman açısından tasarruf etmesine imkan tanımaktadır. SBŞ işlemleri özellikle otomotiv endüstrisi başta olmak üzere uzay ve havacılık, beyaz eşya, savunma sanayi, sac metal kalıpçılığı gibi farklı sektörlerdeki bazı özel parçaların da üretiminde de başarılı bir şekilde kullanılmaya başlamıştır. Yapılan araştırmalar göstermiştir ki, dünya genelinde SBŞ yöntemleri bir çok ülkede çok farklı sektörlerde başarılı bir şekilde uygulanmaktadır. Konu ile ilgili, bilimsel araştırmalar ve deneysel çalışmaların yanı sıra, proses makinelerinin ve takımlarının üretimi yöntemin ve yardımcı araçların gelişmesine paralel olarak artmaya başlamıştır. Ancak; SBŞ yöntemi ülkemiz endüstrisinde bazı çok büyük işletmeler düzeyinde kullanılmakta olup, yaygın bir şekilde endüstrimizde kullanılmamaktadır. SBŞ konusunda, ülkemizde yapılan çalışmaların sadece araştırma ve sayısal analiz aşamasında kalması, araştırmaların yaygın uygulamaya dönüşmemesi ülkemiz endüstrisi için büyük bir kayıp olarak görülmektedir. Buna karşın, ülkemizde geleneksel derin çekme işlemlerinde etkili olan parametrelerin incelenmesi ile ilgili olarak hem deneysel hem de sayısal çözümleme yöntemleri kullanılarak çok sayıda başarılı araştırmalar ve çalışmalar yapılmıştır [69-74]. SBŞ konusunda; Prof. Taylan ALTAN başta olmak üzere Muhammer KOÇ, Mustafa AHMETOĞLU gibi çok sayıda deneysel ve sayısal modelleme, simülasyon çalışmaları olan ve literatüre önemli katkılarda bulunan dünyaca ünlü araştırmacılarımız bulunmaktadır. Araştırmalardan elde edilen sonuçlara göre, proses ile ilgili olarak çok sayıda sayısal çözümleme programları yöntemi analiz etmede başarılı bir şekilde kullanılmaktadır. Bu programlar başlıca, LS-Dyna 3D, MSC Marc Mentat, Pam- Stamp, Abaqus, Indeed, AutoForm ve Dyna Form yazılımlarıdır olarak tespit edilmiştir. Yapılan araştırma sonuçlarına göre yöntemin uygulanmasında; sürtünme, açınım sacın kalınlığı ve malzemesi, baskı plakası kuvveti, çalışılan akışkanın basıncı, iş parçası geometrisi, kullanılan membran içindeki basınç, membran et kalınlığı, membran malzemesi, kalıp içerisindeki başlangıç şişirme basıncı, kalıp içindeki en yüksek basınç ve zımba-kalıp arası yağ boşluğu gibi proses parametrelerinin proseste güçlü bir etkiye sahip olduğu belirlenmiştir. Yapılan çalışmalardan elde edilen bir diğer sonuca göre yöntemin getirdiği olumlu yönleri; - Mümkün olan çekme oranı konvansiyonel çekme proseslerinden daha iyidir. Örneğin çekme oranı β = 2.4 ün üzerinde mümkün olmaktadır. - Örneğin konvansiyonel çekme proseslerinde 4-5 çekme operasyonu ile elde edilen ürünler den olan konik ve parabolük çekilmiş parçalar tek çekmede üretilebilmektedir. - Sac kalınlığında azalma dip radyüsünde çok düşüktür, bu durumdan dolayı çok küçük dip radyüsleri bile etkili olarak çekilebilmektedir. Ancak klasik kalıplama ile şekillendirme işlemlerinde, sacın kalıp köşesinin formuyla örtüşen bölgesi zımba çapına getirilmek istendiğinden dolayı malzemede kalınlaşma eğilimi görülmektedir. Burada oluşan ani gerilme artışı ile sacın bu bölgelerinde bir miktar daha

9 uzama görülecektir [70]. Bu durum çekme işlemini klasik şekillendirme işlemlerinde daha da zorlaştırmaktadır. - Aynı takımlar ile farklı malzeme türleri ve sacın değişken kalınlıkları işleme tabi tutulabilmektedir. - Takım kurulum ve değiştirme işlemlerinin çabuk ve kolay olmasından dolayı işlem basitleştirilmekte ve düşük takım maliyetleri ve daha az çekme adımları nedeni ile üretim maliyetleri konvansiyonel derin çekmeden daha düşük olmaktadır. - Yöntemde kullanılan diyaframın sarma etkisi nedeniyle hemen hemen konvansiyonel takım ile şekil vermede oluşan çizik ve sıyrılmaları elimine etmesinden dolayı, çoğunlukla takımlar için maliyetli olan bitirme operasyonlarını elimine etmekte veya azaltmaktadır. - Dar toleranslar korunabilir ve muhafaza edilebilmektedir. Prosesin avantajlarının yanı sıra, çok yüksek sıvı basınçlarının kullanılmasından dolayı ilk yatırım maliyetinin yüksek olması, üretim hattının prosese göre düzenlenmesi yöntemin dezavantajlarını oluşturmaktadır. Kaynaklar Marciniak Z., Duncan J.L., Hu S.J., Mechanics of Sheet Metal Forming. Butterworth-Heinemann Publications, London, Kandil A., An experimental study of hydroforming deep drawing, Journal of Materials Processing Technology vol. 134, 70-80, Hartl Ch., Research and advances in fundamentals and industrial applications of hydroforming, Journal of Materials Processing Technology vol. 167, , ing.htm, ÇELIKAYAR, G., Yüksek basınç altında metallerin şekillendirilmesi (Hidroforming), III. Ulusal Hidrolik Pnömatik Kongresi Ve Sergisi, Kleiner M., Chatti S., Klaus A.; Metal forming techniques for lightweight construction, Journal of Materials Processing Technology vol. 177, 2 7, Siegert K., HaÈussermann M.,.LoÈsch B., Rieger R., Recent developments in hydroforming technology, Journal of Materials Processing Technology vol. 98, , Lücke, H.-U., Hartl, C., Hydroforming, Journal of Materials Processing Technology vol. 115, 87-91, Oh, S., Jeon, B-H., Kim, H.Y., Yang, J.B., Applications of hydroforming processes to automobile parts, Journal of Materials Processing Technology vol. 174, 42 55, Zhang, S.H., Developments in hydroforming, Journal of Materials Processing Technology vol. 91, , Lang L.H., Wang Z.R., Kang D.C., Yuan S.J., Zhang S.H., Danckert J., Nielsen K.B.; Hydroforming highlights: sheet hydroforming and tube hydroforming, Journal of Materials Processing Technology vol. 151, , Zhang, S.H., Danckert, J., Development of hydromechanical deep drawing, Journal of Materials Processing Technology, vol. 83, 14 25, Şahin, S., Hidrolik şekillendirme yönteminin esasları ve sınıflandırılması, Mühendis ve Makine, vol. 533, Zhang, S.H., Wang, Z.R., Xu, Y., Wang, Z.T., Zhou L.X., Recent developments in sheet hydroforming technology, Journal of Materials Processing Technology, vol.151, , Dohmann, F., Hartl Ch., Hydroformingapplications of coherent fe-simulations to the development of products and processes, Journal of Materials Processing Technology, vol. 150, 18 24, Abrantes, J.P., Szabo-Ponce A., Batalha G.F., Experimental and numerical simulation of tube hydroforming (THF), Journal of Materials Processing Technology, vol , , A. Kocanda, H. Sadlowska; An approach to process limitations in hydroforming of X-joints as based on formability evaluation, Journal of Materials Processing Technology, vol. 177, , Bardelcik, A., Effect of pre-bending and hydroforming parameters on the formability of advanced high strength steel tube, University of Waterloo, MSc. Thesis, 4-5, Yoon, J.W., Chung, K., Pourboghrat F., Barlat, F., Design optimization of extruded preform for hydroforming processes based on ideal forming design theory, International Journal of Mechanical Sciences, vol. 48, , Gather, U., Homberg, W., Kleiner, M., Klimmek, Ch., Kuhnt S., Parameter design for sheet metal hydroforming processes, Central Public Funding Organisation for Academic Research in Germany (DFG), 1-6, Vollertsen, F., Process layout avoiding reverse drawing wrinkles in hydroforming of sheet metal, J. of Engeneering Manufacture IMechE Part B 215, doi: /s (07) , Vahl, M., Hein, P., Bobbert, S., Hydroforming of sheet metal pairs for the production of hollow bodies, ATS International Steelmaking Conference, , Hein, P., Vollertsen, F., Hydroforming of sheet metal pairs, Journal of Materials Processing Technology vol , Assempour A., Emami M.R., Pressure estimation in the hydroforming process of sheet metal pairs with the method of upper bound analysis, Journal of Materials Processing Technology, ARTICLE IN PRESS, Geiger, M., Merklein, M., Cojutti, M., Hydroforming of inhomogeneous sheet pairs with counterpressure, German Academic Society for Production Engineering (WGP), PRODUCTION PROCESS-DOI /s y, Shin, Y.S., Kim, H.Y., Jeon B.H, Oh, S.I, Prototype tryout and die design for automotive

10 parts using welded blank hydroforming, Journal of Materials Processing Technology, vol. 130, , Vollertsen, F., Accuracy in process chains using Hydroforming, Journal of Materials Processing Technology, vol. 103, , Thiruvarudchelvan, S., Lewis, W., A note on hydroforming with constant fluid pressure, Journal of Materials Processing Technology, vol. 88, 51 56, Yu,W.R., Zampaloni,M., Pourboghrat, F., Chung, K., Kang, T.J., Sheet hydroforming of woven FRT composites: non-orthogonal constitutive equation considering shear stiffness and undulation of woven structure, Composite Structures, vol. 61, , Khandeparkar, T., Liewald, M., Hydromechanical deep drawing of cups with stepped geometries, Journal of Materials Processing Technology, vol 202, , Alamo, J. D., Ferna ndez, J.C., Herna ndez, M., Nu ndez, Y., Irusta, R., Valle J.L., Environmental optimisation of a hydro-moulding process, Journal of Cleaner Production, vol , Ahmetoglu, M., Hua, J., Kulukuru S., Atlan, T., Hydroforming of sheet metal using a viscous pressure medium, Journal of Materials Processing Technology, vol , Dachang, K., Yu, C., Yongchao, X., Hydromechanical deep drawing of superalloy cups, Journal of Materials Processing Technology, vol. 166, , Lang, L., Danckert, J., Nielsen, K.B., Zhou, X., Investigation into the forming of a complex cup locally constrained by around die based on an innovative hydromechanical deep drawing method, Journal of Materials Processing Technology 167, , Karkoub, M.A., Prediction of hydroforming characteristics using random neural networks, J. Intel. Manuf., vol. 17, , Groche, P., Metz, C., Investigation of activeelastic blank holder systems for high-pressure forming of metal sheets, International Journal of Machine Tools & Manufacture, vol. 46, , Choi, H., A study on warm Hydroforming of lightweight sheet materials: process optimization, The University of Michingan Ph.D Thesis, Singh, S. K., Kumar, D.R., Effect of Process Parameters on Product Surface Finish and Thickness Variation in Hydro-Mechanical Deep Drawing, Journal of Materials Processing Technology, vol. 204, , Thiruvarudchelvan, S., Tan, M.J., Fluid-pressureassisted deep drawing, Journal of Materials Processing Technology, vol. 192, 8 12, Zhao, S.D., Zhang, Z.Y., Zhang, Y., Yuan, J.H., The study on forming principle in the process of hydro-mechanical reverse deep drawing with axial pushing force for cylindrical cups, Journal of Materials Processing Technology, vol. 187, , Kleiner, M., Curbach, M., Tekkaya A.E., Ritter, R., Speck,K., Trompeter, M., Development of ultra high performance concrete dies for sheet metal hydroforming, German Academic Society for Production Engineering (WGP), vol.2, 2: , Alberti N., Fratini L., Innovative sheet metal forming processes: numerical simulations and experimental tests, Journal of Materials Processing Technology, vol. 150, 2 9, Abedrabbo, N.E., Experimental and numerical investigations of stamp hydroforming and ironing of wrinkling in sheet metal forming, Michigan State University, Msc Thesis, 5, Gather, U., Kuhnt S., Generalized linear models for simulated hydroforming processes, Kolloquium - Forschergruppe FreiFormFlächen, Germany, 1-8, Ravisekar, A., Metalmodel based optimization applied to crashworthiness and sheet metal hydroforming, Michigan State University, Msc Thesis, 3, Zhang, S.H., Zhou, L.X., Wang, Z.T., Xu, Y.,Technology of sheet hydroforming with a movable female die, International Journal of Machine Tools & Manufacture, vol. 43, , Kim, T.J., Yang, D.Y.,. Han, S.S.; Numerical modelling of the multi-stage shett pair hydroforming process, Journal of Materials Processing Technology, vol. 151, 48 53, L. Lang, J. Danckert, K. B. Nielsen; Investigation into hydrodynamic deep drawing assisted by radial pressure. part II. numerical analysis of the drawing mechanism and the process parameters, Journal of Materials Processing Technology 166, , Nagaraj, S.C., Experimental and numerical investigations of the sheet hydrolic bulge test for aluminum alloys, Michigan State University, Msc Thesis, 3, Lang L., Danckert, J., Nielsen K.B., Multi-layer sheet hydroforming: Experimental and numerical investigation into the very thin layer in the middle, Journal of Materials Processing Technology, vol.170, , Palumbo, G., Zhang, S.H., Tricarico, L., Xu, C., Zhou, L.X., Numerical/experimental investigations for enhancing the sheet hydroforming process, International Journal of Machine Tools & Manufacture, vol. 46, , M. Beckmann, F. Vollertsen; Analytical model for free form radii after deep and stretch drawing using pressured membranes, Journal of Materials Processing Technology, vol. 174, , Kristensen, B. E., Danckert, J., Nielsen, K. B., Optimized constitutive equation of material property based on inverse modeling for aluminum alloy hydro forming simulation, Trans. Nonferrous Met. SOC. China, vol. 16, , Choi, H., Koc, M., Ni, J., A study on the analytical modeling for warm hydro-mechanical deep drawing of lightweight materials, International Journal of Machine Tools & Manufacture, vol. 47, , Azodi, H.D., Naeini, M.H., Parsa M. H., Liaghat, G. H., Analysis of rupture instability in the hydromechanical deep drawing of cylindrical

11 cups, Int J Adv Manuf Technol, DOI /s y, Önder, E., Tekkaya, A. E., Numerical simulation of various cross sectional workpieces using conventional deep drawing and hydroforming technologies, International Journal of Machine Tools & Manufacture, ARTICLE IN PRESS, An, J., Computer-aided analysis and design of a sheet metal hydroforming process, The University of Cincinnati, Ph.D. Thesis, 6-7, Valetta D.A., In plane-plane strain testing of sheet materials for multi-stage processes, Queens s University, Msc. Thesis, 3-4, Pandya, R.S., Prediction of variation in dimensional tolerance due to sheet metal hydroforming using finite element analysis, Wichita State University, MSc Thesis, 6, Yuan, S.J., Han, C., Wang, X.S., Hydroforming of automotive structural components with rectangular-sections, International Journal of Machine Tools & Manufacture, vol. 46, , Hama, T., Hatakeyama, T., Asakawa, M., Amino, H., Makinouchi, A., Fujimoto, H., Takuda, H.; Finite-element simulation of the elliptical cup deep drawing process by sheet hydroforming, Finite Elements in Analysis and Design, vol. 43, , Gelin, J.C., Ghouati, O., Paquier, P.; Modelling and control of hydroforming processes for flanges forming, Annals of the ClRP Vol. 47, , Novotny, S., Geiger, M., Process design for hydroforming of lightweight metal sheets at elevated temperatures, Journal of Materials Processing Technology, vol. 138, , Kang B.S., Son,B.M., Kim, J., A comparative study of stamping and hydroforming processes for an automobile fuel tank using FEM, International Journal of Machine Tools & Manufacture, vol. 44, 87 94, Lang, L., Li, T., Zhou X., Kristensen, B.E., Danckert, J., Nielsen, K.B., Optimized decision of the exact material modes in the simulation for the innovative sheet hydroforming method, Journal of Materials Processing Technology, vol. 177, , Palaniswamy, H., Determination of process parameters for stamping and sheet hydroformıng of sheet metal parts using finite element method, The Ohio State University, PhD Thesis, 4-5, Zhang, Z., Zhao, S., Zhang Y., A novel response variable for finite element simulation of hydromechanical deep drawing, Journal of Materials Processing Technology, vol 208, 85 89, Karalı, M., Derin sac çekme işleminde kap verimini düşürmeyecek minimum pot baskı miktarının ve değişim eğrisinin FEM yoluyla araştırılması, Proceedings of 11 th International Materials Symposium, , Demirci H.İ, Yaşar, M., Demiray, K., Karalı, M., Derin çekme işlemlerinde baskı plakasının cidar kalınlığı üzerindeki etkisinin Ansys-Ls Dyna ile incelenmesi, 4 th International Advanced Technologies Symposium, 28-30, Karalı, M., Silindirik derin çekeme işleminde zımba uç formunun cidar kalınlık dağılımına etkisinin SEY yöntemiyle incelenmesi, Marmara Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi, Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi, sayı 4, 53-57, Gavas, M., Yaşar, M., AL-1050 alaşımlı alüminyum sacın kare derin çekilmesi ve teorik modelinin oluşturulması, Teknoloji, Cilt 9, Sayı 2, , Karalı, M., Derin sac çekme işleminde kalıp boşluğunun cidar kalınlık değişimine etkilerinin sonlu elemanlar analizi, Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi, sayı 1, 55-60, Gürün H., Derin çekme kalıplarındaki parametrelerin deneysel olarak incelenmesi ve bulanık mantık ile tahmini, G.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü Doktora Tezi, 2008.