DP500 ve DP600 SAC MALZEMELERİN DERİN ÇEKİLEBİLİRLİĞİNİN İNCELENMESİ. Erhan KARA YÜKSEK LİSANS TEZİ MAKİNA EĞİTİMİ

Transkript

1 DP500 ve DP600 SAC MALZEMELERİN DERİN ÇEKİLEBİLİRLİĞİNİN İNCELENMESİ Erhan KARA YÜKSEK LİSANS TEZİ MAKİNA EĞİTİMİ GAZİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ ŞUBAT 2011 ANKARA

2 Erhan KARA tarafından hazırlanan DP500 ve DP600 SAC MALZEMELERİN DERİN ÇEKİLEBİLİRLİĞİNİN İNCELENMESİ adlı bu tezin Yüksek Lisans tezi olarak uygun olduğunu onaylarım. Yrd. Doç. Dr. Çetin KARATAŞ Tez Danışmanı, Makine Eğitimi Anabilim Dalı.. Bu çalışma, jürimiz tarafından oy birliği ile Makine Eğitimi Anabilim Dalında Yüksek Lisans tezi olarak kabul edilmiştir. Prof. Dr. Ahmet ÖZDEMİR Makine Eğitimi Anabilim Dalı, G.Ü... Yrd. Doç. Dr. Çetin KARATAŞ Makine Eğitimi Anabilim Dalı, G.Ü... Doç. Dr. Yusuf ÖZÇATALBAŞ Metal Eğitimi Anabilim Dalı, G.Ü... Tarih: 09/02/2011 Bu tez ile G.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü Yönetim Kurulu Yüksek Lisans derecesini onamıştır. Prof. Dr. Bilal TOKLU Fen Bilimleri Enstitüsü Müdürü

3 TEZ BİLDİRİMİ Tez içindeki bütün bilgilerin etik davranış ve akademik kurallar çerçevesinde elde edilerek sunulduğunu, ayrıca tez yazım kurallarına uygun olarak hazırlanan bu çalışmada bana ait olmayan her türlü kaynağa eksiksiz atıf yapıldığını bildiririm. Erhan KARA

4

5 iv DP500 ve DP600 SAC MALZEMELERİN DERİN ÇEKİLEBİLİRLİĞİNİN İNCELENMESİ (Yüksek Lisans Tezi) Erhan KARA GAZİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ Şubat 2011 ÖZET Otomotiv sektöründe, güvenliğinin ön planda olduğu bölgelerde kullanılan kalın sac malzemeler yerini ince ve daha dayanıklı yüksek mukavemetli saclara bırakmaktadır. Çekme kalıplarında dişi kalıp kavis yarıçapı, zımba kavis yarıçapı, zımba ilerleme hızı ve yağlama üretilen parçanın kalitesini etkileyen önemli kalıp parametreleridir. Bu tez çalışmasının amacı, yüksek mukavemetli sacların şekillendirmesinde uygun kalıp parametrelerini kalıpların imalinden önce belirlemek, bu parametreleri kullanarak doğru kalıpların tasarımını, imalatını ve istenilen kalitede parça üretimini ekonomik olarak gerçekleştirmektir. Bu çalışmada; derin çekme kalıplarında çekmeyi etkileyen parametreler deneysel olarak incelenmiştir. Deneysel çalışmalar, 0,9 mm kalınlığında, DP500 ve DP600 kalite yüksek mukavemetli sac malzemeden çekilen numunelerle gerçekleştirilmiştir. Deneylerin tamamı Hounsfield marka çekme basma test cihazında yapılmıştır. Dişi

6 v kalıp kavis yarıçapı (2,3,4 ve 6 mm), zımba kavis yarıçapı (2,3,4 ve 6 mm), zımba ilerleme hızı (60, 150, 250 ve 350 mm/dk) ve yağlama (yağsız, strec film ve mineral yağlayıcı) parametrelerinin çekme işlemine etkileri incelenmiştir. Bu parametrelere bağlı olarak deney numunelerinde meydana gelen yırtılma, sac kalınlığı incelmesi, kalıplama kuvveti, parça yüksekliği ve kulak oluşumu incelenmiştir. Küçük kalıp kavis değerlerinde saç malzemenin yırtıldığı, çekme hızı, kalıp kavislerinin artışı ve yağlayıcı seçimine bağlı olarak kalıplama kuvvetinde azalmalar meydana gelmiştir. Strec film kullanılarak yapılan deneylerde en düşük kalıplama kuvveti elde edilmiş ve parça kalınlığındaki değişimler azalmıştır. Kalıp kavis yarıçaplarının artması ile parçanın kavislerinde, yan duvarlarında incelmeler ve parçanın üst kısmında kalınlaşmalar artmıştır. Bilim Kodu : Anahtar Kelimeler : Çekme kalıbı, metal şekillendirme, kalıp tasarımı, malzeme cinsi, zımba kavis yarıçapı Sayfa Adedi : 94 Tez Yöneticisi : Yrd. Doç. Dr. Çetin KARATAŞ

7 vi INVESTIGATION OF DEEP DRAWBILITY OF DP500 and DP600 SHEET METALS (M.Sc. Thesis) Erhan KARA GAZİ UNIVERSITY INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY February 2011 ABSTRACT In automotive sector, thick steel sheets were used for the high security components. However, these components are replaced by the use of thinner but high strength materials. Drawing die radius, punch radius, punch velocity and lubrication are the most important die parameters that effect the quality of the produced cups. The goal of this thesis is to determine the suitable die parameters which are used to shape the high strength steels before die production. Therefore, it is expected to produce proper dies with these parameters and get cups with desired production quality. The parameters affecting the deep drawing process have been experimentally investigated in this work. At experimental studies, cylindrically deep drawing processes were carried out by using different parameters. The experiments were applied to DP500 and DP600 quality high strength sheets of 0.9 mm thick. All tests were realized by using Hounsfield tension-compression test device. Effects of die radius (2,3,4 and 6 mm), punch radius (2,3,4 and 6 mm), punch

8 vii velocity (60, 150, 250 and 350 mm/min) and lubrication (without lubricant, stretch film and mineral oil) parameters on drawing process were investigated. It was analyzed that wrecking, sheet thinning, molding forces, cup height and earring in samples. It was observed that the sheet material was wrecked in small die radius. Furthermore, it was observed that molding force decreased with increasing the punch velocity and die radius. The same relationship was determined when the present lubricant is replaced with other oil. The smallest molding force was obtained and it is observed that the sheet thicknesses changed also while a thin film used as lubricant. And also, it was obtained that sheet thicknesses changed with changing die radius. Science Code : Key Word : Deep drawing, metal forming, plate materials, radius of punch Page Number : 94 Adviser : Assist. Prof. Dr. Çetin KARATAŞ

9 viii TEŞEKKÜR Çalışmalarım süresince her türlü desteği sağlayan, bilgi ve tecrübelerini esirgemeyen danışmanım Sn. Yrd. Doç. Dr. Çetin KARATAŞ a sonsuz saygı ve teşekkürlerimi sunarım. Tez çalışmamda kalıpların hazırlanmasında ve sac malzemelerin temininde bana yardımcı olan Sn. Erdal ÖZTÜRK ve Sn. Faruk KUL a teşekkür ederim. Ayrıca Tez çalışmam süresince göstermiş oldukları anlayıştan ve destekten dolayı Sevgili Eşime ve Çocuklarıma teşekkürü borç bilirim.

10 ix İÇİNDEKİLER Sayfa ÖZET... iv ABSTRACT... vi TEŞEKKÜR... viii İÇİNDEKİLER... ix ÇİZELGELERİN LİSTESİ... xii ŞEKİLLERİN LİSTESİ... xiii RESİMLERİN LİSTESİ... xvi SİMGELER VE KISALTMALAR... xvii 1.GİRİŞ LİTERATÜR ARAŞTIRILMASI DERİN ÇEKME Çekme İşlemi Karakteristik Üçgen ve Metal Akışı Kulak Oluşumu Limit Çekme Oranı Derin Çekme İşleminde İş Parçasının Kalınlığının Değişimi ÇEKME KALIPLARI Baskı Plakasız Çekme Baskı Plakalı Çekme İlkel Parça Boyutlarının Belirlenmesi Alan metodu Uzunluk ve ağırlık merkezi metodu Çekme Kademelerinin Belirlenmesi...37

11 x Sayfa 4.5. Çekme Yüksekliği Dişi Kalıp ve Zımba Kavisleri Çekme Hızı Çekme Boşluğu Çekme Kuvveti Baskı Plakası Kuvveti Yağlama ÇEKME İŞLEMİNDE KARŞILAŞILAN HATALAR Kulaklanma Parça Kalınlığının Değişimi Yüzey Pürüzlülüğü Lüder Çizgileri Looper Çizgileri Buruşma Çatlama Renk Değişimi ( Yanma ) Geri Esneme Germe Çizgileri MATERYAL ve METOT Çalışmanın Amacı Sac Malzeme Pres Tezgahı Kalıp Yağlayıcılar...59

12 xi Sayfa 6.6. Deney numunelerinin hazırlanması Deney Şartları DENEY SONUÇLARI ve TARTIŞMA Kalıplama Kuvveti Zımba ilerleme hızının kalıplama kuvvetine etkileri Yağlamanın kalıplama kuvvetine etkileri Kalıp kavislerinin kalıplama kuvvetine etkileri Zımba kavislerinin kalıplama kuvvetine etkileri Parça Yüksekliği ve Parçada Meydana Gelen Kulaklanma Kalıp kavislerinin parça yüksekliğine ve kulaklanmaya etkile etkileri Zımba ilerleme hızının parça yüksekliğine ve kulaklanmaya etkile etkileri Yağlamanın parça yüksekliğine ve kulaklanmaya etkileri Parça Et Kalınlığının Değişimi Kalıp kavislerinin et kalınlığına etkileri Zımba ilerleme hızının et kalınlığına etkileri Yağlamanın et kalınlığına etkileri SONUÇ VE ÖNERİLER...81 KAYNAKLAR...84 EKLER.91 EK-1 DP 500 Sac malzeme kalite sertifikası..92 EK-2 DP 600 Sac malzeme kalite sertifikası..93 ÖZGEÇMİŞ..94

13 xii ÇİZELGELERİN LİSTESİ Çizelge Sayfa Çizelge mm kalıp kavislerinde parça kalınlılığındaki değişimler [10]...6 Çizelge 2.2. Kritik kalıp kavisleri [15]...9 Çizelge 2.3. Yağlayıcıların kalıplama kuvvetine etkisi [23]...14 Çizelge 2.4. Farklı yağlayıcıların sac kalınlığına etkileri [23]...15 Çizelge 2.5. T/R değerleri için gerilim limit değerleri [31]...21 Çizelge 4.1. Bazı sac malzemelerin ilk çekmedeki ve müteakip çekmelerdeki % azalma oranları [32]...38 Çizelge 4.2. Dişi kalıp kavis değerleri [1]...40 Çizelge 4.3. Çekme hızları [1, 43]...42 Çizelge 4.4. Çekme boşluğu değerleri [1, 34]...44 Çizelge 5.1. Çekme işleminde karşılaşılan hatalar ve sebepleri [51]...53 Çizelge 6.1. DP500 kalite sac malzeme özellikleri [Ek.1]...54 Çizelge 6.2. DP600 kalite sac malzeme özellikleri [Ek.2]...55 Çizelge 6.3. Çekme oranı (β) ya bağlı olarak deney numune çapları...60 Çizelge 7.1. Sac malzemeler için elde edilen en büyük pres kuvvetleri...67 Çizelge 7.2. Zımba kavislerinin kalıplama kuvvetine etkileri...71 Çizelge 7.3. Kalıp kavislerinin parça yüksekliğine ve kulaklanmaya etkileri73 Çizelge 7.4. Zımba hızının parça yüksekliğine ve kulaklanmaya etkileri...74 Çizelge 7.5. Yağlayıcı türünün parça yüksekliğine ve kulaklanmaya etkileri75 Çizelge 7.6. Farklı dişi kalıp ve zımba kavislerinde parça kalınlığındaki değişimler Çizelge 7.7. Zımba ilerleme hızlarının parça kalınlığına etkisi...79

14 xiii ŞEKİLLERİN LİSTESİ Şekil Sayfa Şekil 2.1. Pres hızı ve sıcaklığının çekme oranı sınırına etkileri [7]...4 Şekil 2.2. Calgon ve Monaghan tarafından elde edilen kalınlık değişimi [9]...5 Şekil 2.3. Browne ve Hillery et kalınlığı ölçüm modeli [10]...6 Şekil 2.4. Kap yüksekliği ve işlem zamanı [11]...7 Şekil 2.5. Baskı plakası boşluğu [18]...11 Şekil 2.6. Savaş ve Seçgin in yeni tip çekme kalıbı modeli [19]...12 Şekil 2.7. En az baskı plakası kuvveti [20]...13 Şekil 2.8. Kap Yüksekliği ve Limit Çekme Oranı [21]...14 Şekil 2.9. Değişik sıcaklıklarda çekilmiş kaplar [25]...16 Şekil Sıcaklığa bağlı olarak çekme derinliği [25]...16 Şekil İş parçasında meydana gelen kulaklanma ölçüleri [27]...17 Şekil Anizotropik sacların çekilmesiyle elde edilen parçalar [28]...18 Şekil Ham sac geometrisi iyileştirilmiş ve az kulaklanmış kaplar [28].18 Şekil Kim ve arkadaşlarının kullandığı çekme kalıbı parametreleri [29]19 Şekil Isıl işlem sıcaklıklarına bağlı olarak akma ve çekme dayanımlarındaki değişim [30]...20 Şekil Isıl işlem sıcaklıklarına bağlı olarak R değerindeki değişim [30]21 Şekil 3.1. Çekme işleminin oluşumu [32]...23 Şekil 3.2. Dairesel iş parçasında karakteristik üçgenin elde edilmesi [33]..25

15 xiv Şekil Sayfa Şekil 3.3. Sac malzeme üzerinde meydana gelen metal akışı [34]...26 Şekil 3.4. İş parçalarında meydana gelen kulaklanma ve kırışıklıklar [36]..27 Şekil 3.5. Limit çekme oranının aşılmasıyla iş parçasında meydana gelen hasar [36]...28 Şekil 3.6. Derin çekme işleminde iş parçasına etki eden kuvvetler [40]...29 Şekil 3.7. Çekme başlangıcında iş parçasının durumu [40]...30 Şekil 3.8. Farklı geometrilere sahip zımbalarla yapılan derin çekme işleminde iş parçasında meydana gelen kalınlık değişimlerinin karşılaştırılması [41]...30 Şekil 3.9. Çekilerek üretilmiş iş parçasındaki kalınlık değişimi (d=12 mm, d 1 =22 mm, h=21 mm) [41]...31 Şekil 4.1. Baskı plakasız çekme işleminin oluşumu [1]...32 Şekil 4.2. Baskı plakası kullanılarak yapılan çekme işleminin temel elemanları [34]...34 Şekil 4.3. Baskı plakalı çekme işleminin oluşumu [1]...34 Şekil 4.4. Alan metodu ile ilkel çapın bulunması [32]...35 Şekil 4.5. Uzunluk ve ağırlık merkezi metodu ile ilkel çapın bulunması [32]36 Şekil 4.6. Zımba ve dişi kalıp kavisleri [1]...39 Şekil 4.7. Kalıp kavisi ile sac kalınlığı arasındaki ilişki [44]...40 Şekil 4.8. Baskı plakalı çekme işlemindeki parametreler [45]...46 Şekil 5.1. Çekme işleminde meydana gelen hatalar [32]...48 Şekil 6.1. Tasarımı yapılan kalıp seti...57 Şekil 6.2. Baskı kuvvetinin ilerleme miktarına göre değişimi...61

16 xv Şekil Sayfa Şekil 7.1. DP500 sac için zımba ilerleme hızlarının kalıplama kuvvetine etkisi...63 Şekil 7.2. DP 600 sac için zımba ilerleme hızlarının kalıplama kuvvetine etkisi...64 Şekil 7.3. DP500 malzeme için yağlayıcıların kalıplama kuvvetine etkileri..66 Şekil 7.4. DP600 malzeme için yağlayıcıların kalıplama kuvvetine etkileri..66 Şekil 7.5. DP500 malzemede zımba ilerleme miktarının kalıplama kuvvetine etkisi...69 Şekil 7.6. DP600 malzemede zımba ilerleme miktarının kalıplama kuvvetine etkisi...70 Şekil 7.7. Parça yüksekliklerinin gösterimi ( h min ve h mak ) Şekil 7.8. Saç kalınlığının ölçüldüğü bölgeler...76 Şekil 7.9. Kalıp kavislerine bağlı olarak elde edilen üründeki kalınlık değişimi...78 Şekil Yağlayıcıların parça kalınlığına etkisi...80

17 xvi RESİMLERİN LİSTESİ Resim Sayfa Resim 6.1. Kullanılan test cihazı...56 Resim 6.2. Modüler kalıp seti, dişi kalıp ve çekme zımbaları...58 Resim 6.3. Deneysel çalışmalardan elde edilen ürünler...62

18 xvii SİMGELER VE KISALTMALAR Bu çalışmada kullanılmış bazı simgeler açıklamaları ile birlikte aşağıda sunulmuştur Simgeler Açıklama s Sac malzeme kalınlığı, mm d Çekilen son çap, mm D İlkel çap, mm R Anizotropi katsayısı β Çekme oranı h Çekilecek parça yüksekliği, mm r k r z z Kalıp kavisi, mm Zımba kavisi, mm Çekme boşluğu, mm σ Çekme gerilmesi, N/mm 2 d 1 d 2 m 1 m n Birinci çekme çapı, mm İkinci çekme çapı, mm Birinci çekme oranı Ara çekme oranları

19 1 1. GİRİŞ Kalıpçılık tüm sanayi kolları için ihtiyaç duyulan bir meslek dalıdır. Kalıpçılık kendi içinde birçok bölüme ayrılmıştır. Bu bölümlerin başında sac- metal kalıpçılığı gelmektedir. Sac metal kalıpçılığında, kesme-delme, bükme, form verme ve çekme gibi yöntemler yaygın olarak kullanılmaktadır. Sac şekillendirme yöntemlerinin başında çekme işlemiyle şekillendirme gelmektedir. Diğer saç şekillendirme yöntemlerine göre çekme ile şekillendirme daha zordur. Çekme işleminde çekilen sacın özelliklerine göre çekme parametreleri değişmektedir. Çekme kalıplarında kullanılan veriler daha çok deneysel yöntemlere dayalı olarak elde edilen bilgileri içermektedir. Madeni düz pulların veya plakaların çekme kalıbı dediğimiz düzenlerle pres altında çökertilerek belirli derinlik ve profillerde kap şekline sokulması işlemine kalıpçılıkta çekme işlemi adı verilmektedir. Derinliği fazla olan kaplar birkaç çekme işlemi ile elde edilebilirler. Birkaç işlemde yapılan çekme derin çekme olarak isimlendirilir [1]. Çekme kalıplarında en önemli problem sac malzemenin kalıp içersine akışının kontrol altına alınamayışıdır. Sac malzeme dişi kalıp ve zımba kavis yarıçapının etkisiyle kalıp boşluğuna akmaya zorlanmaktadır. Kalıp boşluğuna fazla malzeme çekildiğinde iş parçası üzerinde kırışıklıklar, az malzeme çekildiğinde ise iş parçası üzerinde yırtılmalar meydana gelmektedir. Sac malzemenin yırtılmadan düzgün bir şekilde çekilebilmesi için çekme kuvvetinin uygun değerde olması gerekmektedir. Bu ise birçok faktöre bağlıdır. Bu faktörler aşağıda verilmiştir [2]; Çekilecek sacın malzeme cinsi Çekilecek sacın kalınlığı Dişi kalıp ve zımba kavis yarıçapları Çekme hızı

20 2 Yağlayıcı özellikleri Baskı plakası kuvveti Çekilecek ürünün ebatları Çekme boşluğu Üretilecek parça sayısı Kullanılacak presin tipi Kalıp malzemesinin cinsi Üretilecek malzemenin hassasiyeti Otomotiv sacları, literatürde birçok farklı şekilde tanımlanmıştır. Metalürjik açıdan ele alınırsa yapılan genel sınıflandırma, düşük mukavemetli çelikler (IF ve Yumuşak Çelikler); konvansiyonel yüksek mukavemetli çelikler (C- Mn, fırınlama sertleştirilmesi yapılmış, yüksek mukavemetli (IF ve yüksek mukavemetli düşük alaşımlı çelikler); ve ileri teknoloji ürünü yüksek mukavemetli çelikler (çift fazlı-dp, TRIP, karmaşık fazlı ve martensitik çelikler) şeklindedir [3]. Yüksek mukavemetli (HSLA) çelikler yüksek dayanım ve şekillendirilme kabiliyetleri nedeniyle otomotiv gövde, panel ve kaporta parçaları için üretilmektedir. Geliştirilen bu çelik kalitesi yerine geleneksel yüksek mukavemetli yada yumuşak çeliklerin herhangi bir kalitesi kullanıldığında ortaya çıkan en büyük problem dayanım ve şekillendirilebilirlik özelliklerinin uyuşmamasıdır. Aslında aşırı sert ya da aşırı sünek malzemeler parça optimizasyonu sırasında üretimde önemli sorunlar yaratırlar. Bu amaçla geliştirilen HSLA çelikleri daha ince kesitli malzeme kullanarak azalan ağırlığa karşın, artan mekanik özellikleri ile son derece önemli bir malzeme konumuna gelmiştir [4]. Mekanik özellikleri tercih nedeni olan bu malzemelerin kullanım amacı, daha hafif ve güvenli araçlar üretmektir. Üretilen araçların ağırlığı, daha az yakıt tüketimi için önemli bir faktördür. Otomotivlerde kullanılan sac malzemelerin

21 3 değişimiyle meydana gelen ağırlık kazancı %10-25 arasında değişmekte ve parça başına birim fiyat, ağırlık azalması nedeniyle aynı kalmaktadır [5]. Yeni nesil otomotivlerin sac parçalarının çoğu yüksek mukavemetli DP (Dual Phase Steel) kalite saçlardan oluşmaktadır. Yüksek mukavemetli saclar öncelikli olarak emniyet gerektiren parçalarda kullanılır. Örneğin kapı profilleri, kapı göbekleri, tavan profilleri, tamponlar vs. bu malzemelerden üretilmektedir [6]. Bu çalışmada, çekme işlemini etkileyen faktörler deneysel olarak incelenmiştir. Malzeme olarak 0,9 mm kalınlığında DP500 ve DP600 kalite yüksek mukavemetli sac malzeme kullanılmıştır. Dişi plaka ve çekme zımbasının çekme işlemi üzerindeki etkisinin belirlenmesi amacıyla, 2, 3, 4 ve 6 mm olmak üzere 4 farklı dişi plaka kavis yarıçapı ve çekme zımbası kavis yarıçapı kullanılmıştır. Çekme hızının sac-metal şekillendirme işlemindeki etkilerinin tespit edilmesi amacıyla, 60, 150, 250 ve 350 mm/dk olmak üzere, 4 farklı çekme hızı kullanılmıştır. Ayrıca, yağlamanın çekme işlemi üzerindeki etkilerinin belirlenmesi amacıyla, yağlama olmadan, mineral yağlayıcı ve streç film kullanılarak deneyler yapılmıştır. Yağlama işlemi dişi kalıp boşluğu ve sac malzeme ile dişi plakanın temas ettiği yüzeyler arasına uygulanmıştır.

22 4 2. LİTERATÜR ARAŞTIRILMASI Çekme kalıplarında, çekme parametrelerinin, çekme işlemine etkilerinin deneysel ve teorik olarak araştırılması amacıyla literatürde çok sayıda çalışma yapılmıştır [1]. Pres hızı, malzemelerin çekme oranlarını ve parça üzerindeki incelmeleri etkileyen bir faktördür. Palumbo ve arkadaşları [7] ile Naka ve arkadaşları [8], pres hızı ve sıcaklığın çekme işlemi üzerindeki etkilerini deneysel olarak incelemişlerdir. Pres hızının, malzemelerin çekilebilirliğine büyük oranda etki ettiğini yapılan deneyler sonucunda ortaya çıkarmışlardır. Mg alaşımı AZ31 malzemesi kullanılarak yapılan çekme deneylerinde, 30 mm/dk, 15 mm/dk ve 6 mm/dk pres hızlarında 180 C sıcaklıkta, malzemenin çekme oranlarının (D/d) 2,2 den 3,25 değerine yükseldiğini, 230 C sıcaklıkta ise malzemenin çekme oranlarının 2,8 den 3,375 e yükseldiğini tespit edilmişlerdir. Yapılan çalışma ile belirlenen, pres hızı ve sıcaklığın çekme oranına etkileri Şekil 2.1 de verilmiştir [7]. Şekil 2.1. Pres hızı ve sıcaklığının çekme oranı sınırına etkileri [7]

23 5 Colgan, M. ve Monaghan, J., silindirik derin çekme işlemini etkileyen parametreleri, deneysel çalışmaları ve sonlu elemanlar yöntemini (FEA) kullanarak incelemişler. Deneylerinde 1 mm kalınlığında EN10130FeP01 sac malzeme kullanmışlardır. 15 mm ve 20 mm çekme derinliğinde, sınır çekme oranını 1,9 (D/d=75/39,4) alarak çekme deneylerini yapmışlardır. Çekme zımbası kavis yarıçapı, dişi kalıp kavis yarıçapı (2 ve 8 mm), zımba hızı (10 ve 50 mm/dk), baskı plakası kuvvetinin (11 ve 18 kn) çekme kuvveti, çekme derinliğine ve parça kalınlığına etkilerini araştırmışlardır. 2 mm kalıp kavis yarıçaplarında çekme kuvvetinin artığını, çekme derinliğinin azaldığını ve parçanın et kalınlığında ki değişimin azaldığını tespit etmişlerdir. Derin çekme işlemiyle şekillendirilen kapların köşesiyle birlikte köşeden sonraki bir bölümde de incelmenin meydana geldiğini deneysel ve FEA yöntemiyle tespit etmişlerdir (Şekil 2.2) Yaptıkları çalışmada çekme hızının ilginç bir rol oynadığını görmüşlerdir. Zımba hızı artıkça çekme yüksekliğinin artığını tespit etmişlerdir. FEA ve deneysel çalışmalardan elde ettikleri sonuçları ANOVA programını kullanarak çekme parametrelerinin çekme işlemine etkilerini istatiksel olarak incelemişlerdir. Yapılan istatiksel sonuçlara göre derin çekmede dişi kalıp (%60) ve çekme zımbası (%18,3) kavis yarıçaplarının, baskı plakası kuvveti (%0,7), zımba hızı (%4,7) çekme derinliği (%7.2) ve sürtünmeden (%0,3) daha etkili olduğu görülmüştür [9]. Şekil 2.2. Calgon ve Monaghan tarafından elde edilen kalınlık değişimi [9]

24 6 Browne ve Hillery, derin çekme parametrelerinin optimizasyonunu yapmak amacıyla, dişi kalıp kavis yarıçapı (2, 4 ve 6 mm), zımba kavis yarıçapı (2, 4 ve 6 mm), kalıplama kuvveti (60, 70 ve 80 kn) baskı plakası kuvveti (12, 18 ve 24 kn), pres hızını (100, 200 ve 300 mm/dk ve diş kalıp, zımba ve her ikisine üç farklı yağlayıcı (Lubysil, Duchams ve plastik), uygulayarak etkilerini araştırmışlardır. Çalışmalarında 0,9 mm kalınlığında soğuk haddelenmiş (C.R.1) çelik malzeme kullanmışlardır. Farklı parametrelerle derin çekmeye tabi tutulan ürünler kesilerek, belirlenen 9 ayrı noktadan et kalınlığı ölçümleri gerçekleştirilmiş ve et kalınlığının dağılımına yönelik tespitte bulunmuşlardır. Et kalınlıklarının ölçülmesi için kullanılan model Şekil 2.3 de verilmiştir 2 mm dişi kalıp kavis yarıçapı, 12 kn baskı kuvveti, 80 kn kalıplama kuvveti, 300 mm/dk pres hızında ve çekme zımbasının Duchams yağlayıcı ile yağlanması ile en büyük çekme kuvvetinin meydana geldiğini tespit etmiştir. En büyük çekme kuvvetiyle elde edilen sac ürünler üzerinde et kalınlığı ölçümleri yapmışlardır (Çizelge 2.1) [10]. Şekil 2.3. Browne ve Hillery et kalınlığı ölçüm modeli [10] Çizelge mm kalıp kavislerinde parça kalınlılığındaki değişimler [10] Pozisyon Sac kalınlığı (mm) 0, ,68 0,65 0,72 0,77 0,86 0,86 0,86

25 7 En küçük çekme kuvveti için yağlamanın sadece dişi kalıba uygulanmasının sadece çekme zımbasına uygulanmasından daha iyi olduğunu ve her ikisinin yağlanmasının en iyi sonucu verdiğini ortaya koymuşlardır. 4 mm çekme zımbası kavis yarıçapı, 6 mm dişi kalıp kavis yarıçapı, 300 mm/dk zımba ilerleme hızı ve plastik yağlayıcı kullanarak yapılan çekme işleminde en düşük çekme kuvvetini, 100 mm/dk zımba hızında parça et kalınlığındaki incelmelerin daha az olduğunu tespit etmişlerdir [10]. Manabe ve arkadaşları derin çekme işleminde kombinasyon kontrolü yani pres hızı ve baskı plakası kuvvetini aynı anda kontrol eden ve ayarlayan bir kontrol ünitesi geliştirmişlerdir. Yapılan deneylerde zımba kavis yarıçapı 3 mm, dişi kalıp kavis yarıçapı 4 mm olarak sabit alınmış ve limit çekme oranı 2,58 (D/d=85/33) olan 0,7 mm kalınlığında derin çekme sacı (JIS G3141,SPCE) kullanılmışlardır. 150 mm/dk zımba hızı ve 8 kn baskı plakası kuvvetinde yapılan (sabit kontrollü) çekme işleminde parçada yırtılma meydana gelmiştir. 150 mm/dk hızından düşük hızlarda çekme işlemi başarılı olmuştur. Kombinasyon kontrollü yapılan deneylerde en fazla 400 mm/dk lık zımba hızı ve 12,5 kn baskı kuvvetlerine ulaşılarak çekme işlemi başarılı olmuştur. Kombinasyon kontrollü çekme sonucunda kap derinliğinin sabit kontrolü çekme işlemine göre % 1,6 artığı ve işlem zamanında ise % 25 azalma olmuştur (Şekil 2.4) [11]. Şekil 2.4. Kap yüksekliği ve işlem zamanı [11]

26 8 Gotoh ve arkadaşları 0,2-1 mm kalınlığındaki değişik saç malzemelerin germe çekme yöntemiyle derin çekilmesinde dişi kalıp kavis yarıçapının etkisini incelemişlerdir. Dişi kalıp kavis yarıçapı küçüldükçe malzeme kalınlığında incelmenin artığını bununda parça yüksekliğini artırdığını tespit etmişlerdir [12]. Agrawal ve arkadaşları çekilen malzemedeki kulak oluşumunu engellemek için çekilen parçayı beş bölgeye ayırarak bu bölgelerdeki kalınlık değişimini dikkate alarak sacın şekillendirilmeden önceki en uygun şeklini bulabilmek için upper bound tekniğini kullanarak analiz çalışmaları yapmışlardır. Diğer tekniklerle ve sonlu elemanlar yöntemi ile elde edilen ilk saç şekline göre daha iyi sonuçlar almışlardır [13]. Dejmal ve arkadaşları çekme oranını artırabilmek için en düşük çekme kuvvetini gerektiren en uygun kalıp kavis yarıçapını araştırmışlardır. Çalışmalarında 0,5 mm kalınlığında alüminyum (Al 1100) ve bakır saç kullanmışlardır. Zımba kavis yarıçapı (5mm), zımba hızı (50 mm/dk) sabit alınıp, dişi kalıp kavis yarıçapı (2, 3,5, 5, 6,5, 8, 10 ve 12 mm) ve kullanılan şerit malzeme çapları (83, 90, 95 ve 100 mm) farklı değişkenler alarak deneyler yapmışlardır. Sac malzeme çapına bağlı olarak limit çekme oranları sırasıyla 1,66, 1,8, 1,9 ve 2 olarak alınmıştır. Yapılan analizlerde, kalıp içerisinde malzemenin akışı, ürün profili dikkate alınarak yerleştirilen bir koordinat sistemine göre yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar kalıp kavis yarıçapı ile kuvvet dağılımı arasında yakın bir ilişki kurulmasını ve kuvveti en aza indiren kalıp kavis yarıçapı değerinin elde edilmesini sağlamıştır. Analiz ve deneysel çalışmalar sonucunda bakır ve alüminyum saç malzemelerin 1,9 limit çekme oranında çekme kuvvetini en aza indiren dişi kalıp kavis yarıçapının 6,5 ve 8 mm olduğunu, daha küçük ve daha büyük kavis yarıçapı değerlerinde çekme kuvvetinin artığını tespit edilmişlerdir. Aynı şartlar altında 0,8 mm ve 1 mm sac kalınlığında bakır ve alüminyum saclar için yaptıkları analizlerde uygun dişi kalıp kavis yarıçaplarının değişmediğini tespit etmişlerdir. Dişi kalıp kavis yarıçapı değerlerinin büyük ölçüde çekme oranına

27 9 ve dişi kalıp ile saç malzeme arasındaki sürtünmeye bağlı olduğu, malzeme kalınlığından etkilenmediğini belirlemişlerdir [14]. Moshksar ve Zamanian, 1,5 mm kalınlığındaki saf ticari alüminyum saçların derin çekilmesinde, farklı ilkel pul çaplarının (78, 82, 86 mm) yırtılmadan çekilebilmesi için kritik dişi kalıp ve zımba kavis yarıçaplarını (4, 6, 8, 12 mm) tespit etmişlerdir. Yapılan çalışmada çekme zımbası çapı 40 mm, dişi kalıp boşluğu 44 mm, zımba hızı 144 mm/dk ve baskı kuvveti 1 kn olarak alınmıştır. 78 mm pul çapında yapılan deneylerde yırtıma meydana gelmediği için en küçük kalıp kavis yarıçapını tespit edememişlerdir. 82 ve 86 mm pul çaplarında kritik kalıp kavis yarıçaplarını tespit etmişlerdir (Çizelge 2.2). Ayrıca dişi kalıp ve zımba kavis yarıçaplarının çekme kuvvetine etkilerini araştırmışlardır. Zımba kavis yarıçapının çekme kuvvetine etkisinin fazla olmadığını, dişi kalıp kavis yarıçapı artıkça çekme kuvvetinin azaldığını tespit etmişler [15]. Çizelge 2.2.Kritik kalıp kavis yarıçapları [15] İlkel Pul Çapı (mm) Çekme zımbası Kritik dişi kalıp kavis yarıçapı (mm) kavis yarıçapı (mm) den az 12 4 den az 4 12 den çok 6 12 den çok

28 10 Fershteh-Saniee ve Montazeran derin çekme işleminde çekme kuvvetini tespit etmek için kıyaslamalı bir çalışma yapmış, analitik, nümerik ve deneysel teknikleri kullanarak çekme işlemi sırasındaki çekme kuvvetini hesaplamışlardır. Deneysel çalışmalarında 1 mm kalınlığında DIN sac malzeme kullanmışlardır. Zımba çapı 46 mm, zımba kavis yarıçapı 10 mm, sac malzeme çapı 73 mm, dişi kalıp boşluğu 48,5 mm ve dişi kalıp kavis yarıçapı 8 mm alınarak yapılan çekme işleminde en büyük çekme kuvvetini N olarak bulmuşlardır. Aynı kalıp parametrelerini kullanarak farklı metotların sonuçlarını birbirleriyle kıyaslamışlar, sonlu elemanlar yaklaşımının deney sonuçları ile daha iyi uyuştuğunu gözlemlemişlerdir [16]. Park ve arkadaşları ilk saç şeklinin silindirik derin çekmeye etkilerini ve derin çekme esnasında zımba kuvvetinin değişimini araştırmışlardır. Kalıplardaki film şeklindeki yağlamanın zımba kuvvetini azalttığını tespit ettikten sonra yapılan araştırma sonucunda çekme derinliğinin %80 ine ulaşıldığında zımba kuvvetinin en büyük olduğunu tespit etmişlerdir [17]. Gavas ve İzciler, kare profilli derin çekme işleminde, dişi kalıp ile baskı plakası arasına yükseklikleri 1 mm ile 1,8 mm arasında değişen plastik ringler kullanarak, baskı plakası boşluğunun sac metal ürün üzerinde oluşan kırışıklıklara, yırtılmalara ve et kalınlığındaki değişimlere etkilerini deneysel olarak incelemişlerdir. Baskı plakası boşluğu Şekil 2,5 de gösterilmiştir. Deneyler sırasında, 1 mm kalınlığında alüminyum sac malzeme (ETİAL-8) kullanmışlardır. 1 mm ile 1,7 mm arasında alınan baskı plakası boşluklarında yapılan deneyler başarılı olmuştur. En iyi yüzey kalitesini 1,3 mm baskı plakası boşluğunda elde edilmişlerdir. Artan baskı plakası boşluğu değerlerinin çekme kuvvetini düşürdüğünü buna karşılık parçada meydana gelen kırışıklıkları artırdığını belirlemişlerdir. Parça kalınlığındaki değişmeler 1 mm ve 1,3 mm baskı plakası boşluklarında fazla olmamıştır [18].

29 11 Şekil 2.5. Baskı plakası boşluğu [18] Savaş ve Seçgin, tarafından yapılan çalışmada, baskı plakası ile kalıp arasına açı verilerek, sac malzemelerin çekme oranlarının artırılması, dolayısıyla derin çekmedeki operasyon sayısının azaltılarak kalıp ve enerji maliyetlerinin düşürülmesi hedeflenmiştir. Çalışma, 0, 2,5, 5, 10 ve 15 olmak üzere 5 değişik açı değerlerinde ve farklı baskı plakası kuvvetlerinde tekrarlanmış ve bu değerlere göre sac malzemenin çekme oranlarındaki değişim tespit edilmeye çalışılmıştır. Yapılan çalışma sayesinde, 0 açı ile 1,75 olarak tespit edilen çekme oranı limiti, 15 açı ile 2,175 e kadar hatasız olarak yükseltilebilmiştir. Yapılan çalışmada kullanılan kalıp modeli Şekil 2.6 da verilmiştir [19].

30 12 Şekil 2.6. Savaş ve Seçgin in yeni tip çekme kalıbı modeli [19] Agrawal ve arkadaşları yaptıkları çalışmalarda alüminyum ve bakır saçların silindirik çekme işlemi sırasında flanj bölgesindeki yırtılmayı önlemek için gerekli en az baskı plakası kuvvetini, parça et kalınlığındaki değişime bağlı olarak (upper bond tekniği) sonlu elemanlar yöntemi ile araştırmışlardır. Parçada yırtılma olmaması için gerekli baskı plakası kuvvetini ilkel pul çapı (r 0 ) ve çekme sırasında meydana gelen flanj çapı (r d ) oranına (r 0 /r d ) bağlı olarak sonlu elemanlar yöntemini kullanarak hesaplamışlardır (Şekil 2.7 ) [20].

31 13 Şekil 2.7. En az baskı plakası kuvveti [20] Gavas ve İzciler, 2006 yılında yaptığı çalışmada derin çekme işleminde yeni bir metot geliştirmişlerdir. Bu metotta derin çekme işleminde baskı plakasında Anti-Lock Braking sistem (ABS) kullanarak malzemenin kalıp içine akısını kontrol etmişlerdir. Anti-Lock Braking sistem baskı plakası kuvvetini kısa süreliğine devre dışı bırakıp tekrar devreye sokarak çalışmaktadır. Bu metotla AL99.8 alüminyum sacların derin çekilebilirliğinde yüzey kalitesinde, kap köselerinde, kap yüksekliğine ve Limit Çekme Oranı (LÇO) nda gelişmeler gözlenmiştir (Şekil 2.8) [21].

32 14 Şekil 2.8. Kap Yüksekliği ve Limit Çekme Oranı [21] Zang ve arkadaşları çalışmalarında 1 mm kalınlığında FeP04 sac malzemenin silindirik olarak hidromekanik derin çekilmesini deneysel ve sayısal olarak araştırmışlardır. Ayrıca parçaların şekil ve kalınlık değişimleri belirleyip anizotropinin etkisi incelemişlerdir. Hidrolik basınç kullanılarak malzemenin çekme oranı 2,5 a kadar çıkarılmıştır [22]. Allen ve arkadaşları, 1 mm kalınlığında soğuk haddenmiş çelik sac (BHP CA3SNG) malzeme kullanarak farklı yağlayıcıların, ürünün çekilebilirliğine ve yüzey kalitesine etkilerini incelemek amacıyla bir çalışma yapmıştır. Çalışmada farklı viskozite değerlerine sahip 4 adet yağlayıcı malzeme kullanılmıştır Viskozitesi daha fazla olan yağlayıcılar sürtünme kuvvetini azalttığı için oluşan kalıplama kuvvetinde azalmalar görülmüştür. Yağlayıcıların kalıplama kuvvetine etkileri Çizelge 2.3 de verilmiştir [23]. Çizelge 2.3. Yağlayıcıların kalıplama kuvvetine etkisi [23]

33 15 Sürtünme etkisinin azalması ile malzemenin daha rahat form aldığı ve eşit çekme yüksekliklerinde yapılan ölçümlerde, et kalınlıklarında kullanılan yağlayıcının viskozitesi ile orantılı olarak artışlar olduğunu tespit etmişlerdir (Çizelge 2.4) [23]. Çizelge 2.4. Farklı yağlayıcıların sac kalınlığına etkileri [23] Yükseklik Yok Castor Yağlayıcı A Yağlayıcı B Yağlayıcı C Parça tabanından itibaren 15 mm Parça tabanından itibaren 25 mm Parça tabanından itibaren 35 mm 0,88 0,89 0,90 0,90 0,90 0,928 0,933 0,946 0,941 0,951 1,028 1,021 1,051 1,032 1,070 Kim ve arkadaşları, çalışmalarında 2,17 mm kalınlığında sıcak haddelenmiş saç malzeme kullanarak, 5 adet yağlayıcının derin çekme işlemlerine etkilerini test etmişlerdir. Yaptıkları çalışmada, 4 adet kuru film yağlayıcı ve bir adet mineral yağ kullanmışlardır. Yağlayıcıların kalıplama kuvveti, çekme boyu ve yüzey kalitesi üzerindeki etkileri, farklı pres hızlarında (15 ve 65 mm/sn) ve değişik baskı kuvvetleri (30, 50 ve 80 ton) uygulanarak araştırılmıştır. Yapılan çalışmalar, kuru film tabakalarının, malzeme ile kalıp arasındaki temas yüzeyini ortadan kaldırdığı için, daha iyi yağlama sağladığını, limit çekme oranını artırdığını ve çekme kuvvetini düşürdüğünü göstermiştir. Baskı plakası kuvveti 50 ve 80 ton alınarak yapılan çekme işlemlerinde minaral yağlayıcı kullanılarak yapılan çekme işlemi başarısız olmuştur. Ayrıca, çekme hızının artırılmasıyla çekme kuvvetinin artığı ve parça yüksekliğinin azaldığı tespit edilmiştir [24]. Chen ve arkadaşları 2003 yılında 1,2 mm kalınlığında magnezyum alaşımlı AZ31 sac malzemeye farklı sıcaklıklar uygulayarak kare kapların çekilmesini hem deneysel hem de sonlu elemanlar analizi ile incelemişlerdir. Oda sıcaklığında yapılan deneylerde sac malzemenin çekme derinliğinin en az ve

34 16 parçanın yüzey kalitesinin kötü olduğu gözlenmiş, sıcaklık artırıldığında şekillenebilirliğin çarpıcı bir şekilde geliştiğini Şekil 2.9 daki gibi gözlemişlerdir. Deneysel ve sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak sıcaklığa bağlı olarak çekme derinliğinde meydana gelen artış Şekil 2.10 daki grafikte gösterilmiştir. 200 ο C de en yüksek çekme derinliğine ulaşılmışlardır [25]. Şekil 2.9. Değişik sıcaklıklarda çekilmiş kaplar [25] Şekil Sıcaklığa bağlı olarak çekme derinliği [25] Zhang ve arkadaşları 0,4 mm kalınlığında magnezyum alaşımlı sac malzemenin (AZ31) ılık sıcaklıktaki (0,35 Tm< T < 0,55 Tm) derin çekilebilirliklerini araştırmışlardır. Yapılan çekme deneyleri sonucunda 105 ve 170 C sıcaklıkları arasında çekme işlemleri başarılı olmuştur. Soğuk şekillendirme işleminde sac malzemenin limit çekme oranı 2 iken, 140 C de en yüksek seviye 2,6 ya çıkmıştır [26].

35 17 Li ve Zhang, 5 mm kalınlığındaki sıcak haddelenmiş bakır levhayı soğuk haddeleme yöntemi ile 0,85 mm kalınlığa getirerek, vakumlu fırında 680 ο C de 2 saat süreyle tavlama işlemine tabi tutmuşlardır. Tavlanmış bakır sac malzemeden 60 mm çapında pullar keserek limit çekme oranı 1,8 olan 33 mm çapında silindirik parçalar üretmişlerdir. İş parçasında meydana gelen kulaklanmayı başka çalışmalar ile kıyaslamışlardır (Şekil 2.11). Tavlanmış iş parçalarında meydana gelen kulaklanmanın tavlanmamış iş parçalarında meydana gelen kulaklanmaya göre daha az olduğunu tespit etmişler, iş parçasında meydana gelen kulaklanmanın malzemenin doku yapısı tarafından oluştuğunu rapor etmişlerdir [27]. Şekil İş parçasında meydana gelen kulaklanma ölçüleri [27] Kishor ve arkadaşları 2002 yılında yaptıkları çalışmada dairesel şekle sahip sac malzemelerin silindirik çekilmesi sonucunda Şekil 2.12 da görüldüğü gibi kulaklanmaların dolayısıyla aşırı malzeme israfının önüne geçebilmek için çekme sonunda iyi bir ağız yapısına ulaşmayı hedeflemişlerdir. Bu amaçla SEA ile sacın çekmeden önceki geometrik yapısı üzerine bir optimizasyon çalışması yapmışlardır. Deneysel çalışmalarında 1 mm kalınlığında düşük karbonlu çelik malzeme (EDD steel sheet) kullanmışlardır. Dairesel olarak hazırlanan parçaların silindirik olarak çekilmesiyle meydana gelen % kulaklanma yüksekliği %12-15, FEA yöntemiyle hesapladıkları dairesel

36 18 olmayan sac malzemeler ile yaptıkları çekme işlemi sonunda % kulaklanma yüksekliğini % 5-7 olarak hesaplamışlardır. Sacın ham halinin optimize edilmesi çekme sonunda meydana gelen kulaklanmayı dolayısıyla malzeme sarfiyatını azaltmıştır (Şekil.2.13) [28]. % kulaklanma yüksekliğini; (2.1) eşitliği ile hesaplamışlardır [28]. Şekil Anizotropik sacların çekilmesiyle elde edilen parçalar [28] Şekil Ham sac geometrisi iyileştirilmiş ve az kulaklanmış kaplar [28] (a)teorik model (b)deneysel sonuç Kim ve arkadaşları yüksek mukavemetli sacların çekme ve ütüleme işlemlerinde 6 farklı yağlayıcı (2 adet polimer tabanlı ince film yağlayıcı,2 adet kesme yağı, 1 adet sentetik yağlayıcı ve 1 adet mineral yağlayıcı) kullanarak yağlayıcıların kalıplama kuvvetine etkisini araştırmışlardır. Ayrıca dişi kalıp ile kesilen sac malzeme arasında oluşan ve yağın özelliğinin kaybolmasına

37 19 sebep olan kritik basınç ve sıcaklığı tespit etmeye çalışmışlardır. Çalışmalarında 1,24 mm kalınlığında yüksek mukavemetli sac malzeme (DP 590), 30 ve 70 ton luk baskı plakası kuvvetleri uygulayarak çekme ve ütüleme deneyleri yapmışlardır. Çekme işlemi için kullanılan kalıp Şekil 2.14 te gösterilmektedir. Şekil Kim ve arkadaşlarının kullandığı çekme kalıbı parametreleri [29] Çekme işlemine göre ütüleme işleminde daha fazla kuvvete ihtiyaç olduğu için yağlayıcıların ütüleme işlemindeki performanslarını karşılaştırmışlardır. Polimer tabanlı ince film yağlayıcılar kullanılarak yapılan deneylerde kalıplama kuvveti en az olmuştur. 30 ton baskı plakası kuvvetinde çekme ve ütüleme deneyleri başarılı, 70 ton baskı plakası kuvveti kullanılarak yapılan ütüleme deneylerinde polimer tabanlı ince film yağlayıcı dışındaki yağlayıcılarda iş parçasında yırtılma meydana gelmiştir [29]. Dişi kalıp ile saç malzeme arasında meydana gelen basınç ve sıcaklığı sonlu elemanlar yöntemini kullanarak analiz etmişlerdir. Beklenildiği gibi sıcaklık ve basınç dişi kalıp kavis yarıçaplarının köşelerinde fazla çıkmıştır. 70 ton baskı plakası kuvveti ile yapılan ütüleme deneyinde kalıp köşelerindeki basınç 1000 MPa ve sıcaklık 59,4 o C olarak tespit edilmiştir. Deneylerinde yağlayıcıların bozulmasına neden olan sıcaklıklara ulaşamamışlardır [29].

38 20 Çetinel, sac malzemenin mukavemetini artıran ve şekil alabilirliğini geliştiren ısıl işlem şartları için, su verilmiş küreleştirme tavlamasına tabi tutulmuş numunelerin derin çekme ve germe testlerinden elde edilen sonuçlara göre hangi sıcaklıkta su vermenin uygun olacağı ve küreleştirme tavlamasının bu sonuçlara etkisini araştırmışlardır. Bunun için derin çekme işleminde malzemenin bu işleme uygunluğunu belirleyen R (malzemenin incelmeye karşı gösterdiği direnç) değerlerini her bir ısıl işlem için tespit etmişidir. Germe ve çekme deneyleri için hadde yönüne dik olarak kesilmiş numunelere 770, 810, 860 ve 910 o C gibi 4 ayrı sıcaklık grubunda 20 dk bekletildikten sonra su verme işlemi uygulamıştır. Uygulanan ısıl işlemlere göre değişim gösteren akma ve çekme mukavemetleri Şekil 2.15 de gösterilmektedir [30]. Şekil Isıl işlem sıcaklıklarına bağlı olarak akma ve çekme dayanımlarındaki değişim [30] 770 ile 860 o C sıcaklıklarda bekletilen ve su verilen numunelerde akma mukavemeti değerleri yüksek çıkmıştır. Farklı sıcaklıklar için bulunan R değerleri Şekil 2.16 da gösterilmektedir. 810 o C de tavlanmış olan saç malzemenin derin çekme özelliğinin iyi olduğu sonucuna ulaşmıştır [30].

39 21 Şekil Isıl işlem sıcaklıklarına bağlı olarak R değerindeki değişim [30] Levy ve Tyne, otomotiv sektöründe kullanımı artan yüksek mukavemetli saçların şekillendirilmesinde tahmin edilen kalıp kavis yarıçaplarından daha küçük değerlerde kırılmalar meydana gelmiş, problemin daha iyi anlaşılabilmesi için farklı kalınlıktaki farklı malzemelere farklı kavis yarıçapı derlerlerinde germe bükme testi uygulayarak dataları almış ve sac kalınlığı/kalıp kavisi (T/R) oranına göre şekillendirme gerilim limit değerlerini hesaplamışlardır. T/R oranına bağlı olarak hesaplanan gerilim limit değerleri Çizelge 2.5 te gösterilmiştir [31] Çizelge 2.5. T/R değerleri için gerilim limit değerleri [31] T/R 1,19 mm DDQ+ uzama gerilimi 1,19 mm DP600 uzama gerilimi 1,15 mm DP 980 uzama gerilimi 0,500 0,23 0,14 0,07 0,333 0,27 0,17 0,08 0,250 0,30 0,20 0,10 0,200 0,31 0,21 0,10 0,113 0,34 0,24 0,10 0,100 0,34 0,24 0,10

40 22 Literatürde yapılan araştırmalarda derin çekme işlemi sırasında oluşan kuvvetlerin belirlenmesine ve malzemelerin şekillendirilmesinin iyileştirilmesine yönelik deneysel ve teorik çalışmalar olduğu görülmüştür. Yapılan deneysel çalışmalarda, kalıplama kuvveti, baskı plakasının ve baskının etkileri, çekme yüksekliği, yağlama, yüzey kalitesi, kırışmalar, et kalınlıklarındaki değişim, yırtılmalar vb. birçok parametrenin incelendiği tespit edilmiştir. Bununla birlikte, derin çekme işleminin analizi ve simülasyonuna yönelik çalışmalarında yaygın olarak uygulandığı tespit edilmiştir. Literatürde yapılan inceleme sonunda yüksek mukavemetli sac malzemelerin derin çekilmesinde etkili olan parametrelerinin incelenmediği tespit edilmiştir. Bu çalışmada, yüksek mukavemetli sac malzemelerin derin çekme işlemini etkileyen parametrelerini inceleyerek, etkilerini ortaya koyan bir çalışma gerçekleştirilmiştir.

41 23 3. DERİN ÇEKME Sac kalıpçılığında parçalar ya kesilmekte ya da biçimlendirilmekte veya aynı işlemde biçimlendirilip, kesilmektedir. Şekillendirmelerin endüstride en yaygın kullanımı çekme yoluyla şekillendirmedir. Genellikle çekme işlemi ile şekillendirmelerde, düz levha durumundaki malzemelerden, içi boş dikişsiz kap veya farklı geometrik şekle sahip boş kutular elde edilmektedir. Bu nedenle çekme işlemi kalıplama tekniğinde en yaygın metotların başında gelmektedir Çekme İşlemi Düzlemsel geometriye sahip iş parçasının çekme kalıbı denilen elemanlar yardımıyla ve bir zımba vasıtasıyla preste çökertilmesi ya da bir başka deyişle, iş parçasının çekme kalıbı içine sıvanması sonucunda belirli derinlik ve profillere sahip üç boyutlu parçalar elde edilmesi işlemine pres tekniğinde çekme adı verilir. Çekme yardımıyla elde edilmesi öngörülen derin kaplar birden fazla operasyon ile de oluşturulabilirler. Bu, birbirini takip eden çok sayıda çekme işleminden oluşan imal usulü ise derin çekme adını almaktadır. Çekme işleminin oluşumu Şekil 3.1 de gösterilmektedir [1,32]. a- Çekilecek sacın yerleşimi b- Çekme başlangıcı c- Çekme sonu Şekil 3.1. Çekme işleminin oluşumu [32]

42 24 İlk çekme işleminde, çekilecek kabın şekline uygun düz saç levha hazırlanır ve çekme kalıbına yerleştirilir (Şekil 3.1-a). Bu konumda zımba, çekilecek sac levhaya temas halindedir. Zımba dişi kalıp içersine ilerlemeye başladığı anda sac malzeme, zımba ucu kavis yarıçapı değerine uygun olarak eğilir(şekil 3.1- b). Zımba ilerlemeye devam ettiğinde çekilen kabın taban kısmı değişime uğramaz. Ancak, yan yüzeylerde düzelme başlar (Şekil 3.1-c). Çekme işlemi tamamlandığı zaman çekilen kabın ağız kısmında basılma gerilmelerinden dolayı yığılma meydana gelir [32] Karakteristik Üçgen ve Metal Akışı Parçadaki malzeme fazlalığı karakteristik üçgen adı verilen geometrik bir özellik sayesinde gözle görünür hale gelir. Karakteristik üçgen kavramını daha iyi anlatabilmek için D çapında ve S kalınlığında dairesel sac bir levhanın çekilmesi işlemini ele alalım (Şekil 3.2). d Çaplı daire üzerinde, aralarındaki daire yayı uzunluğu iş parçası kalınlığına eşit yaylar alınarak, bunların her iki tarafındaki yarıçap çizgileri daire merkezine birleştirildiği taktirde, d çapına sahip daire üzerinde S aralıklı yarıçap çizgileri elde edilir. Elde edilen bu çizgiler D çapındaki ana dairenin çevresine kadar uzatılarak, D ve d çaplı dairelerin kesişim noktaları üzerinde; h=(d-d)/2 olmak üzere, S genişliğinde ve h yüksekliğindeki dikdörtgenler belirlendiğinde levha üzerinde bu dörtgenler dışında kalan bölgenin eşit alanlı üçgenlerden oluştuğu rahatlıkla görülebilir. Karakteristik üçgen olarak adlandırılan bu parçalar, iş parçası geometrik boyutlarının bir fonksiyonu olup, çekme işleminde herhangi bir işlevi olmayan gereksiz malzemeyi karakterize eder [33].

43 25 Şekil 3.2. Dairesel iş parçasında karakteristik üçgenin elde edilmesi [33] Çekme sırasında meydana gelen malzeme akışı Şekil 3.3 te gösterilmiştir. Zımbanın sac malzeme üzerine temasından hemen sonra, sac malzemenin bir bölümü (2) zımba kavis yarıçapı üzerinde eğilir ve zımbanın üzerine sarılır. Zımba hareketinin devam etmesi ile sac malzeme üzerindeki diğer kesitler (3, 4 ve 5), B ve C kesitlerinde gösterildiği gibi sacın merkezine doğru hareket ederler [34].

44 26 Şekil 3.3. Sac malzeme üzerinde meydana gelen metal akışı [34] Metal akışında görülen temel unsurlar aşağıdaki gibidir [35]. 1) Çekilen kabın taban kısmında çok deformasyon meydana gelir. Bu kısım üzerindeki eksenel çizgilerde çok fazla değişim gözlenmez. 2) Şekillendirme işlemi boyunca, sac malzeme zımba üzerinde hareket eder. Sac malzeme üzerindeki eksenel çizgiler, birbirine paralel hale gelmeye başlar. 3) Metal akışı nedeniyle, sac malzeme üzerinde, kavis bölgelerinde ve yan duvarlarında incelme, ürünün yan duvarlarının uç kısımlarında kalınlaşma meydana gelir. Parçanın kalınlığındaki bu değişim genellikle zımba ve kalıp bloğu arasına verilen çekme boşluğu ile ilgilidir. Karakteristik üçgene tekabül eden malzeme çekme işleminde bir fonksiyona sahip olmadığı gibi, özellikle belirli çap-kalınlık oranlarında, iş parçasında kulak adı verilen kırışmalara yol açabilmektedir. Silindirik bir deney parçasının flanş bölgesinde meydana gelen bu türde kırışıklıklar Şekil 3.4 te görülmektedir [36].

45 27 Şekil 3.4. İş parçalarında meydana gelen kulaklanma ve kırışıklıklar [36] 3.3 Kulak Oluşumu Soğuk haddelenmiş çeliklerde genellikle düzlemsel bir anizotropiden söz edilir. Söz konusu bu özellik ise malzemenin hadde yönünün bir fonksiyonudur, yani iş parçasının ana malzemeden kesilme pozisyonunun haddeleme doğrultusuna göre yaptığı açı ile değişir. Düzlemsel anizotropi derin çekilmiş kaplarda kulak oluşumuna yol açar. Parçada meydana gelen kulak sayısı 2, 4 veya 6 dır. Kulaklar, derin çekme işleminden sonra, kabın çevresi boyunca kesilir. Dolayısıyla gerek malzeme kaybına yol açması, gerek ek bir kesme işlemiyle maliyeti yükseltmesi nedeniyle kulak oluşumu olabildiğince önemlidir. Kulak oluşumuna yol açan düzlemsel anizotropi ampirik bir parametre ile ifade edilir ve aşağıdaki denklem ile hesaplanır. (3.1) Bağıntıdaki, 0, 45 ve 90 indisleri, plastik anizotropi değeri hesaplanmak üzere sac levhadan alınan numunelerin haddeleme yönüyle yapmış olduğu açıları göstermektedir. Düzlemsel anizotropi parametresi R, sacın haddeleme doğrultusuna göre kulakların konumunun belirlenmesini sağlar. R büyüdükçe kulak yüksekliği de artar. R = 0 için kulak oluşumu görülmez [37, 38].

46 Limit Çekme Oranı Derin çekme oranının özel bir halidir. Tanım olarak, yırtılmadan ideal şekilde çekilebilecek en büyük dairesel iş parçası çapının, bu işlemi gerçekleştirebilmesi öngörülen zımba çapına oranı, şeklinde tarif edilir. Limit çekme oranının sembolik gösterimi ise; (3.2) şeklindedir [39]. Silindirik derin çekme işleminde kullanılan dairesel iş parçası çapının, bu işlemde kullanılacak zımbanın çapına tekabül eden limit çekme oranını aşacak değerler alması durumunda parça yırtılarak hasara uğrar. İş parçasının başlangıç çapı büyüdükçe çekme işlemini gerçekleştirmek için ihtiyaç duyulan zımba kuvveti de artmaktadır. Şekil 3,5 de bir örneği görülmekte olan bu türdeki bir hasar genellikle kabın yan duvar (veya cidar) kısmında ve zımba kavis yarıçapının başlangıç bölgesinde ortaya çıkmaktadır [36]. Şekil 3.5. Limit çekme oranının aşılmasıyla iş parçasında meydana gelen hasar [36]

47 Derin Çekme İşleminde İş Parçasının Kalınlığının Değişimi Çekme etkisinden dolayı sac bünyesinde ortaya çıkacak kuvvetler, malzemenin kalınlığında değişmelere neden olmaktadır. Önceki bölümlerde, meydana gelen bu iç kuvvetlerin bazılarının iş parçası üzerindeki olumsuz etkilerine değinilmişti. Şekil 3.6 da ise silindirik bir parçanın sac çekme yöntemiyle üretimi esnasında, parça iç yapısında ortaya çıkan kuvvet ve gerilmeler genel olarak görülmektedir [40]. Şekil 3.6. Derin çekme işleminde iş parçasına etki eden kuvvetler [40] Çekme işleminde kullanılan elemanlarla temas halinde olduğu bölgelerine göre, dairesel bir sac levha, üç ana kısımda incelenebilir. Aşağıdaki şekilde X olarak adlandırılan halka biçimli bölge matrisle, Z bölgesi zımba alt yüzeyi ile temas halindedir. Y bölgesi işlem başlangıcında zımbaya da, kalıba da temas etmemektedir. Çekme esnasında X bölgesini meydana getiren malzeme, zımba kuvvetinin neden olduğu radyal çekme gerilmesi vasıtasıyla kalıp boşluğuna doğru çekilir [40]. Şekil 3.7 de çekme başlangıcında iş parçasının durumu gösterilmektedir.

48 30 Şekil 3.7. Çekme başlangıcında iş parçasının durumu [40] İş parçasında bölgelere göre meydana gelen kalınlık değişimleri Şekil 3.8 de gösterilmektedir. Şekil 3.8. Farklı geometrilere sahip zımbalarla yapılan derin çekme işleminde iş parçasında meydana gelen kalınlık değişimlerinin karşılaştırılması [41]

49 31 Malzemenin, içinden geçmeye zorlandığı kalıp boşluğu çapı, halkanın başlangıç çapından küçük olduğu için bu bölgede teğetsel basınç gerilmeleri ve buna bağlı malzeme yığılması ortaya çıkar. X bölgesinde meydana gelen kalınlaşma iş parçasının ağız kısmında artmaktadır. X bölgesinin bitiminde iş parçasında boyun oluşumu meydana gelmektedir. Y bölgesinde sac malzeme zımba radusü ve kalıp çekme kenarı boyunca kayma ve eğilmeye, kalıp ile zımba arasında ise uzamaya uğramaktadır. Bu da, eğilmenin meydana geldiği noktada, Şekil 3,8 de, B ile gösterilen ikincil bir boyunlaşmaya yol açmaktadır. Z bölgesinde ise iş parçasının zımba alın yüzeyine temas eden kısımları uzama ve kaymaya yani radyal yönde gerilmeye çalışır. Gerilme durumu diğer bölgelere göre daha homojen olduğundan iş parçasının taban kısmının et kalınlığında fazla değişme olmaz [41]. 1 mm kalınlığındaki saç malzemeden çekme işlemi sonunda iş parçasında meydana gelen kalınlık değişimi Şekil 3.9 da gösterilmektedir. Şekil 3.9. Çekilerek üretilmiş iş parçasındaki kalınlık değişimi (d=12 mm, d 1 =22 mm, h=21 mm) [41]

50 32 4. ÇEKME KALIPLARI İşlem şekline, ölçülerine ve malzemeye bağlı olarak çeşitli çekme yöntemleri uygulanmaktadır. Bu yöntemler temel olarak [1, 34]: 1) Baskı plakalı çekme, 2) Baskı plakasız çekme, 4.1. Baskı Plakasız Çekme Kalınlığı fazla olan sac malzemelerden, derinliği az olan parçaların çekilmesinde ürün üzerinde kırışıklıkların oluşması olasılığı az olduğu için, basit yapılı parçalardan oluşan baskı plakasız kalıpların kullanılması daha uygun olmaktadır (Şekil 4.1) [1]. Şekil 4.1. Baskı plakasız çekme işleminin oluşumu [1]

51 33 Baskı plakasız çekme işleminin yapılabilmesi için ; s 0,017 D ve d1/d 0,55 olmalıdır (4.1) Çekilmiş olan ürünün çapının küçültülmesi amacıyla tekrar çekilmesi istendiğinde baskı plakasız çekme işleminin yapılabilmesi için; s 0,015 D ve d1/d2 0,78 olmalıdır. (4.2) Verilen eşitliklerde; s: Çekilecek olan sac malzeme kalınlığı,mm D: İlkel pul çapı,mm d1: İlk çekmede zımba çapı,mm d2: İkinci çekmede zımba çapı,mm olarak alınmıştır [34] Baskı Plakalı Çekme Çekme işleminin başlangıcında, ilkel pul üzerine baskı plakası tarafından belirli bir kuvvet uygulanarak, çekilecek olan sac parça kalıpla baskı plakası arasına sıkıştırılır. Oluşturulan bu baskının amacı, çekme esnasında üründe oluşabilecek kırışıklıkların engellenmesidir. Sac malzeme kalınlığının az olduğu veya çekme yüksekliğinin büyük olduğu durumlarda kırışıklıkları önlemek amacıyla bu tür bir çekme işlemi yapılması gerekmektedir Baskı plakalı çekme işleminde kullanılan elemanlar Şekil 4,2 de gösterilmektedir [1,34].

52 34 Şekil 4.2. Baskı plakası kullanılarak yapılan çekme işleminin temel elemanları [34] Baskı plakalı çekmenin işlem sırası Şekil 4.3 de gösterilmektedir. Şekil 4.3. Baskı plakalı çekme işleminin oluşumu [1] a) Sac malzemenin yerleştirilmesi b) Baskı kuvvetinin uygulanması c) Çekme başlangıcı d) Çekme sonu

53 İlkel Parça Boyutlarının Belirlenmesi Çekme işleminin tasarımına, çekme öncesi parça boyutlarının ve şeklinin belirlenmesiyle başlanmaktadır. Çekme işlemi süresince, sac malzeme eğilme, basılma ve çekilme gerilimlerine uğrar. Her plastik şekil verme işleminde olduğu gibi çekme işleminde de, çekme öncesi parça hacmiyle çekme sonrası parça hacmi eşittir [32] Alan metodu İlkel çapı bulunacak olan ürünün çekilmeden önceki kesit alanı, çekildikten sonraki kesit alanına eşit kabul edilir (Şekil 4.4) [32]. Şekil 4.4. Alan metodu ile ilkel çapın bulunması [32] Çekilecek olan parça alanı = (π.d 2 )/4 (4.3) Çekilecek kap alanı = (π.d 2 )/4 + π.d.h (4.3) Buradan; D = [d2 + 4d (h - 0,43r )],mm olarak bulunur (4.4)

54 Uzunluk ve ağırlık merkezi metodu Bu yöntem ile ilkel çapın bulunabilmesi için, çekilen parçanın simetrik kesiti alınır ve çekmeye uğrayan kenarların uzunlukları ayrı ayrı bulunur. Bulunan bu uzunluklar ve ağırlık merkezlerinin parça eksenine olan uzaklıkları çarpımının toplamı, çekilecek olan parça alanına eşitlenir (Şekil 4.5) [32]. Şekil 4.5. Uzunluk ve ağırlık merkezi metodu ile ilkel çapın bulunması [32] Çekilecek olan parça alanı = π.d 2./ 4,mm 2 (4.5) Çekilen kap alanı=2.π.r 1.l 1 +2.π.r 2 l 2 +2.π.r 3.l 3 +2.π.r 4.l 4 +2.π.r 5.l 5,mm 2 (4.6) Buradan; D = [8.(r 1.l 1 + r 2 l 2 + r 3.l 3 + r 4.l 4 +r 5.l 5 )],mm olarak bulunur (4.7)

55 Çekme Kademelerinin Belirlenmesi Derin çekme işleminde derinliği arttırmak amacıyla aynı parça üzerinde işlem tekrarlanır. Bu olaya yeniden derin çekme adı verilir. Derin çekme işlemlerinde genellikle ters derin çekme tercih edilir. Bunun nedeni de soğuk sekil değiştirmiş malzemede sekil değiştirme yönü değiştirilirse malzeme sünekliğinde artış olur. Sekil değiştirme yumuşaması ya da deformasyon yumuşaması adı verilen bu olay ters derin çekme işleminde görülebilmektedir [42]. Derin çekmede kap derinliğini arttırmak için kullanılan diğer bir metot da ütüleme adı verilen işlemdir. Bu işlemde kabın taban kalınlığı sabit kalır, yan duvarlardan kalınlık inceltilerek derinlik arttırılır [43]. Yeniden derin çekme işleminde ara tavlamaya gerek kalmadan malzeme % oranında plastik sekil değişimine uğrayabilir [42]. Çekilen malzemenin kalıcı şekil değişimine zorlanması, malzeme üzerinde değişik gerilmelerin ortaya çıkmasına sebep olur. Çekme işleminin gerçekleştirilebilmesi için malzemenin bu gerilmelere dayanması gerekmektedir. Malzeme üzerindeki gerilmeler şekil değişimi ile orantılı olduğu için, her çekme işleminde malzemenin dayanabileceği ölçüde şekil değişimi uygulanmalıdır. Çizelge 4.1 de bazı sac malzemeler için ilk çekmede ve müteakip çekmelerde çaplar arasındaki % azalma oranları verilmiştir [32].

56 38 Çizelge 4.1. Bazı sac malzemelerin ilk çekmedeki ve müteakip çekmelerdeki % azalma oranları [32] 4.5. Çekme Yüksekliği Çekme işleminde elde edilecek ürünlerin yüksekliklerinin doğru olarak hesaplanması gerekmektedir. İlkel parça çapına bağlı olarak, çekme işleminde her kademede ürünün yüksekliğinin bulunabilmesi amacıyla aşağıdaki formüllerden yararlanılır [1]. h=(d 2 -d 2 )/4d,mm (4.8) h n =(d 2 (n-1)- d 2 n)/4d n,mm (4.9) Burada ; h : çekme yüksekliği h n : n defa çekilen parça yüksekliği,mm,mm dir.

57 Dişi Kalıp ve Zımba Kavisleri Çekilen sacın ilk çekmede bir kere bükülüp doğrulduğu, müteakip çekmelerde ise iki kere bükülüp doğrulduğu dikkate alındığında, çekme işleminde sac malzemenin kalıp içerisinde akışını kolaylaştırmak için zımba ve dişi kalıp kavislerinin mümkün olduğu kadar büyük tutulması gerektiği düşünülmektedir. Ancak, gereğinden büyük tutulmuş zımba ve dişi kalıp kavislerinde, baskı plakası etki yüzeyi küçüleceğinden, sac malzemenin takımla temas etmeyen yüzeyi büyümekte ve parça üzerinde istenmeyen kırışıklıklar oluşmaktadır. Çekme kavislerinin çok düşük tutulması durumunda ise, sac malzemenin kalıp içerisinde akışı için gerekli olan temas alanı küçüleceğinden dolayı, takım kesme kalıbı gibi çalışmakta ve malzemenin yırtılması kolaylaşmaktadır [1, 34]. Zımba ucu kavisi ve dişi kalıp kavisi Şekil 4.6 da gösterilmiştir [1]. Şekil 4.6. Zımba ve dişi kalıp kavisleri [1] Dişi kalıp kavisi ile sac kalınlığı arasındaki ilişki Şekil 4.7 de gösterilmektedir [44].

58 40 Şekil 4.7. Kalıp kavisi ile sac kalınlığı arasındaki ilişki [44] Dişi kalıp kavisi için önerilen değerler Çizelge 4.2 de verilmiştir Çizelge 4.2. Dişi kalıp kavis değerleri [1]

59 41 Dişi kalıp kavis yarıçaplarının bulunması için kullanılan eşitlik aşağıda verilmiştir [1]. r k = 0,035 [50 + (D - d)] s (4.10) Burada; r k : Dişi kalıp kavisi,mm D: İlkel parça çapı,mm s: Sac malzeme kalınlığı,mm d: Çekme çapı,mm olarak verilmiştir. İlave çekme işlemlerinde (D-d) yerine (d n-1 - d n ) kullanılmakta, 0,035 katsayı değeri ise 0,08 e kadar artırılabilmektedir [1]. Genel olarak zımba kavisleri için, rz =(3-10) s bağıntısı kullanılabilir. Küçük zımba kavisleri cidar zayıflaması etkisi göstermektedir. Cidar zayıflaması sonucu, parça tekrar çekme işlemlerindeki gerilmelere dayanamayarak yırtılmaktadır. Baskı plakalı çekme işlemlerinde, kalıp ve zımba arasında aşağıdaki bağıntılar kullanılmaktadır [1, 32]. (s/d).100 > 0,6 ise r z = r k (4.11 a) (s/d).100 = 0,6-0,3 ise r z =1,5.r k (4.11 b) (s/d).100 < 0,3 ise r z = 2.r k (4.11 c) Pratik uygulamalarda, zımba ucu kavis yarıçapı saç malzeme kalınlığının 3 ile 10 katı arasında alınır. Dişi kalıp kavis yarıçapı ise, saç malzeme kalınlığının 10 katı veya üzerindeki bir değer seçilir [1].

60 Çekme Hızı Çekme hızı, çekilen sac malzemenin fiziksel özelliklerini ve şekil değiştirmesini önemli ölçüde etkilemektedir. Çekme hızı değerleri, genellikle deneysel çalışmalar neticesinde belirlenmektedir. Çekme işleminde, malzemeye şekil değiştirmesi için yeterli zaman verilmelidir. Aksi taktirde sac malzeme üzerinde yırtılmalar oluşmaktadır [34, 35]. Deneysel çalışmalar neticesinde belirlenmiş olan çekme hızları Çizelge 4.3 de verilmiştir. Çizelge 4.3. Çekme hızları [1, 43] Malzeme Çekme Hızı (mm/sn) Tek Etkili Çift Etkili Alüminyum Pirinç Bakır Çelik Paslanmaz Çelik Çinko Çekme hızı değerinin tespiti, aşağıdaki eşitlik yardımıyla hesaplanabilmektedir [34]. (4.12) Yüksek dayanımlı metaller için düşük çekme hızlarının seçilmesi uygun olur. Mukavemetli saclar için çekme hızı 100 ila 300 mm/dk arasında alınabilir [34].

61 Çekme Boşluğu Çekme işlemi esnasında, kalıp ile dişi plaka arasında kalan boşluğa çekme boşluğu denilmektedir. Çekme işleminde bu aralığın az olması, sürtünmenin artmasına, ısı oluşumuna ve takımın aşınmasına neden olur. Çekme boşluğunun belirlenmesinde, sac kalınlığı ve malzemenin üst kısmındaki kalınlaşmalar dikkate alınmaktadır. Çekme boşluğunun düşük olduğu durumlarda çekme işlemi, cidar inceltme işlemine dönüşmekte ve incelen parça cidarı çekme kuvvetine dayanamayarak yırtılmaktadır. Çekme boşluğunun gereğinden fazla olduğu durumlarda ise ince parçalarda kırışıklıklar oluşmakta ve parça ölçüleri istenilen hassasiyette olmamaktadır [1, 32, 34]. Çeşitli malzemeler için uygulanacak çekme boşlukları için eşitlikler aşağıda verilmiştir. Çelik saclar için z = s + 0,07 10s,mm (4.13 a) Alüminyum için z = s + 0,02 10s,mm (4.13 b) Demir olmayan metaller için z = s + 0,04 10s,mm (4.13 c) Çekme boşluklarının bulunması için kullanılabilecek bir diğer eşitlik aşağıda verilmiştir. z = (1+ 0,01σ B (β 1) 3 ) (4.14) Çekme boşluğu değerlerinin tespit edilmesinde pratik olarak Çizelge 4.4 kullanılmaktadır.

62 44 Çizelge 4.4. Çekme boşluğu değerleri [1, 34] 4.9. Çekme Kuvveti Çekme kuvveti, ilkel parça çapı ve çekme çapına, sac malzeme kalınlığına ve cinsine bağlıdır. Ayrıca, baskı plakasının uyguladığı basınç, çekme hızı, kalıp ve zımba kavisleri, çekme boşluğu ve yağlama da çekme kuvvetine etki etmektedir. Çekme kuvvetinin hesaplanmasında aşağıdaki eşitlikten faydalanılmaktadır [1,45]. P 1 = d.ğ.s.r m.n (4.15) Burada; d : Zımba çapı,mm s :Sac malzeme kalınlığı,mm R m :Sac malzemenin kopma gerilmesi,n/mm 2 n :Katsayı Limit çekme oranına bağlı olarak n değerlerinin tespit edilmesinde Çizelge 4.5 kullanılmaktadır. Çizelge 4.5. Çekme kuvvetindeki n değerleri [45]

63 45 İkinci çekmede, çekme kuvvetinin bulunmasında aşağıdaki formül kullanılmaktadır [45]. P 2 = (P 1 /2)+d 1. ğ.s.r m.n (4.16) Burada; d 1 : ikinci çekme işleminde kullanılan zımba çapı,mm Baskı Plakası Kuvveti Derin çekme işlemi esnasında düzgün ve homojen bir parça elde etmek, buruşuk ve kırışıklıkları önlemek için baskı plakası kullanılır. Genellikle baskı plakası; tek kademeli çekmede kullanılan yaylı, hava yastığı ya da kinematik bir parça ile sac metal üzerine belirli bir baskı uygulayan, çift etkili preslerde mekanik olarak baskı uygulayan ve hidrolik kontrol düzeneğiyle hareket ettirilerek baskı uygulayan çeşitleri vardır [37]. Baskı plakası kuvvetinin bulunmasında aşağıdaki formüller kullanılır [45]. Baskı plakası basıncı; (4.17) Burada; p: baskı plakası basıncı,,n/mm 2 d : Zımba çapı,mm s :Sac malzeme kalınlığı,mm R m :Sac malzemenin kopma gerilmesi,n/mm 2 â= Limit çekme oranı

64 46 Baskı basıncının uygulandığı yüzey alanı; A BH =(D 2 -d e 2 ].(ğ/4) (4.18) d e = d+2.w+2.r m (4.19) Burada; A BH =Basınc uygulanan yüzey alanı,mm 2 D: İlkel pul çapı,mm d e : Basınc uygulanmayan çap,mm w: Çekme boşluğu,mm r m : Dişi kalıp kavisi,mm Baskı plakası kuvveti; F BH =p.a BH,N (4.19) Baskı plakası kuvvetinin bulunmasında kullanılan değerler Şekil 4.8 de gösterilmektedir. Şekil 4.8. Baskı plakalı çekme işlemindeki parametreler [45]

65 Yağlama Yağlama, kalıp ile sac arasındaki sürtünmeyi azaltarak malzemenin şekillenmeye karsı olan direncini azaltmış olur. İyi bir yağlama takım ve iş parçası yüzeylerinin zamansız bozulmalarını önlediği gibi kalıp ömrünün artmasına da sebep olur [46]. Biçimlendirme işleminde bir yağlayıcının kullanılması üniform gerinim dağılımı sağlar. Bir yağın seçiminde göz önünde tutulması gereken noktalar [44]. 1- Film oluşturma özelliği ve yağlama kolaylığı 2- Kolay temizlenmesi 3- Korozyona karsı koruma 4- Gerinim oranlarına göre yağlama Biçimlendirmede malzeme akısı kalıp ile malzeme arasındaki sürtünme kuvvetleriyle kontrol edilir. Bu kuvvetler hıza duyarlıdır ve aşırı deformasyon hızı gerilmeye ve sürtünme kuvvetlerini asıp hareket edecekken erken hasara neden olabilir. Levhanın ve kabın sıcaklığı isleme sırasında yağın özelliğini kaybedecek seviyelere kadar çıkabilir. Bu gibi durumlarda yağ görevini tam anlamıyla yapamayacağından yine sürtünme kuvveleri artması nedeniyle erken hasar oluşabilir [47].

66 48 5. ÇEKME İŞLEMİNDE KARŞILAŞILAN HATALAR Bilindiği gibi çekme işlemi birçok faktörün etkilediği bir şekillendirme yöntemidir. Zaman zaman çekme için gerekli şartların sağlanamaması yüzünden işlem başarısızlığa uğrar. Çekme işlerinde takım tasarımından, imalinden, malzemeden, tezgahtan, yardımcı ekipmandan kaynaklanan pek çok hata ile karşılaşılabilir. Çekme sonucu elde edilen hatalı parçaların incelenmesiyle hatanın oluşum nedeni hakkında bir karar verilebilir. Hatanın giderilebilmesi oluşum nedenin ortadan kaldırılması ile mümkündür [1]. Çekme işleminde meydana gelen hatalar Şekil 5.1 de gösterilmektedir. Şekil 5.1. Çekme işleminde meydana gelen hatalar [32]

67 Kulaklanma Flanşlı çekme işleminin dışındaki iş parçalarında sık sık rastlanan hatalardan biridir Çekilen kabın ağız kısmında girinti ve çıkıntılardan oluşan bir yapı göstermektedir. Bu girinti ve çıkıntıların her biri kulak olarak isimlendirilmektedir. Çekme anında çekilen biçim kabının hadde yönünde uzama meydana gelir. Çünkü hadde yönünde malzeme yuvarlanması daha fazladır ve silindirik parçalar için çevrede kulaklanma sayısı malzemenin yuvarlanma özelliğine göre değişir. Parça üzerinde 4 adet kulak oluşumu meydana gelir Bu hatanın giderilmesi için ilkel çap veya boyutların gerekenden fazla alınır ve çekme işleminden sonra iş parçasının ağzının tıraşlanarak düzeltilmesi sağlanır [2, 37] Parça Kalınlığının Değişimi Çekme işlemine tabi tutulan parçalar eğilme, basılma ve çekilme gerilimlerine uğrar. Eğilme, basılma ve çekilme bölgelerindeki bu değişme açıklanamaz. Ancak iş parçasının sac kalınlığındaki (Et kalınlığı) değişme,iş parçasının çekildiği malzemenin cinsine,çekme derinliğine, çekme hızına, baskı plakası kuvvetine, dişi kalıpla iş parçası arasındaki sürtünme katsayısına (çekme işleminin yağlanarak yapılıp yapılmaması) ve tek taraflı kalıp çekme boşluğuna bağlı olarak değişir [2]. Derin çekme işlemi sonucu; iş parçasının soğuk şekillendirmeye zorlanmasından dolayı sac parçasının üzerinde kalınlık değişimi meydana gelmektedir. Gerçekte sacın her tarafında kalınlığın değişmemesi istenir. Fakat teoride yapılan hesaplamalar ile gerçek sonuçlar birbirini karşılamayabilir. Bu yüzden derin çekme işleminde kalınlık değişiminin oluşması engellenemez bir dezavantaj olarak gösterilebilir [48].

68 Yüzey Pürüzlülüğü Derin çekme işlemine tabi tutulan sacın, derin çekme işleminden sonra özellikle fazla deformasyona uğrayan bölgelerde görülen yüzey pürüzlülüğü portakallaşma olarak adlandırılır. Çekilen parça yüzeyindeki portakal kabuğu şeklindeki görünümler malzeme tane yapısının aşırı büyümesindendir. Portakal kabuğunu andıran görüntüsü ile ticari değerinin azalması yanında, malzemenin derin çekilebilirliğini de etkileyen bu hata, kullanılan sacın iri taneli olması nedeniyle ortaya çıkmaktadır. Gözle görünebilir derecede yüzey pürüzlülüğüne yol açan tane boyutu; deformasyon miktarı, alaşımın yapısı ve ürün cinsine göre değişmektedir. Bir genelleme yapmak gerekirse, yüzey kalitesi açısından çok hassas parçaların üretilmesinde tane boyutunun en fazla 0,04 mm olması tavsiye edilmektedir. Yüzey kalitesinin fazla kritik olmadığı durumlarda ise, 0,06 0,07 mm civarında tutulması sünekligi yükseltmektedir [1,49]. Bu şekilde meydana gelen hataların giderilmesi için kalıp parça yüzeyleri(erkek, dişi, baskı plakası) parlatılır veya yüzey kromla kaplanır. Bu işlemler üretilen parçanın maliyetini artıracağı için bunun yerine iş parçaları temperlenir veya normalleşme tavına tabi tutulur. Ancak bu işlemlerde çekilen parçanın yırtılmamasına dikkat edilmelidir [2] Lüder Çizgileri Genel olarak Al-Mg alaşımlı sacların derin çekilmesinde karşılaşılan lüder çizgileri, tavlanmış saclardaki akma uzaması ile oluşan bir tür yüzey pürüzlenmesi seklidir. Çekme esnasında bazı bölgelerde çok az deformasyon meydana gelirken, takip edilen yükle 45º açı yapan ve kesme gerilmesinin en büyük değere ulaştığı doğrultularda bölgesel akma meydana gelerek yüzeyde çukurlaşmalar meydana gelmektedir. Deformasyonun devam etmesiyle büyüyerek yaygınlaşan çukurlaşmalar, derin çekilen kabın yüzeyinde iskelete benzer dağılım gösteren pürüzlü bölgelerin oluşmasına

69 51 yol açmaktadır. Uygulanan gerilmenin basma gerilmesi olması halinde, pürüzlü alanlar çıkıntılar seklinde ortaya çıkmaktadır. Çeşitli tipleri olan lüder çizgilerinin genel özelliği, istenilmeyen kaba ve pürüzlü bir yüzey oluşmasıdır. Bu durum çekilen malzeme yüzeyinin temiz ve kaliteli olmamasından, yağlama maddesinin uygunsuzluğundan kaynaklanabilir [1,2] Looper Çizgileri Derin çekmede karşılaşılan yüzey hatalarından birisi olan looper çizgileri, m derin çekilen kabın yüzeyinde oluşan halka (loop) biçimli izler olarak tanımlanır. Metal yapısındaki düzensizliğin yol açtığı üniform olmayan deformasyon, bu tür bir yüzey hatasına yol açmaktadır. Yaygın olan yapı düzensizliklerinden birisi, uzamış tanelerdir. Sıcak hadde veya ara tav esnasında oluşan iri taneler, daha sonraki haddeleme işleminde fiber seklinde uzamaktadır. Son tavlama esnasında bu fiberler yaklaşık aynı oryantasyondaki küçük taneler kolonisi seklinde kristalleşmekte ya da hiç kristalize olmadan kalmaktadır. Looper çizgilerine neden olan diger önemli bir yapı düzensizliği de, özellikle dendritik segregasyon türü ingot segregasyonudur [2] Buruşma Buruşma zımba ile kalıp arasındaki mesafenin büyük olması, sıkıştırma kuvvetinin yeterli olmaması, kalıp ve zımba eğrilik yarıçapının büyük olması, taslak çapının gereğinden büyük olması veya malzemenin çok ince olduğu durumlarda görülür. Uygun kalıp geometrisinin ve uygun sıkıştırma basıncının yakalanması ile buruşma engellenebilir [50].

70 Çatlama Derin çekme işleminde çatlama genellikle zımba kavisinin hemen üstündeki bölgede oluşur. Zımba veya kalıp kavis yarıçapının az olması, malzeme özelliklerinin yetersiz olması, derin çekme oranının büyük seçilmesi, sıkıştırma basıncının yüksek olması, zımba ile kalıp arasındaki mesafenin küçük olması, yağlamanın yetersiz veya uygun yağ çeşidinin kullanılmaması bu hataya sebep olur. Bu faktörlerin yetersizliği sonucunda zımba kuvveti artar ve malzemenin kritik bölgede incelerek kopması meydana gelir. Daha kaliteli malzeme kullanımı ve zımba kuvvetini azaltıcı tedbirlerin alınması ile bu hata önlenebilir. Bazı durumlarda çatlama işlemi parçanın üst kısımlarında veya taslağın dış kısımlarında görülür. Bunun sebebi ise malzemenin çevresel dış basınca karsı koyamayacak zayıflıkta özelliklere sahip olmasıdır. Malzeme üzerinde çentik gibi izlerin olması da çatlamaya yol açabilir [2] Renk Değişimi ( Yanma ) Yüksek parlatma sonucu çekme işlemlerinde bu tip hatalar sık sık meydana gelir. Bu ve benzeri hataların giderilebilmesi için tek taraflı kalıp boşluğu artırılır [2] Geri Esneme Çekme kalıbından çıkan iş parçasının, geri esneme sonucunda ölçülerinde değişme meydana gelebilir. Bu açılmayı önlemek için dişi kalıbın ağız kısmı bir miktar içeriye doğru konikleştirilir [2] Germe Çizgileri Çekme işleminden sonra kap yüzeyinde yama şeklinde çizikler meydana gelir. Bu tip lekelere germe çizgileri adı verilir. Çaprazvari lekeler, çekilen kap

71 53 yüzeyinde meydana gelen gerilim dağılımlarının homojenliğini önler. Ancak bu tip çekme hatası genelde azdır [2]. Yukarıda sıralanan çekme hatalarından başka şu çekme hataları da görülebilir: Simetrik çekme işleminin yapılamayışı, flanşlı iş parçalarında ağız ve taban kısmında yırtılma bölgelerinin oluşması, dikdörtgen veya kare çekmelerde köşe yırtılmaları gibi hatalar da ortaya çıkabilir. Bunların nedeni çok farklı olmakla beraber genelde baskı plakasının dengesiz olması, çekme boşluğunun her yerde aynı olmaması, çekme boğazı ve zımba kavislerinin istenen değerde olmamasıdır. Genel olarak çekme işleminde karşılaşılan hatalar ve sebepleri Çizelge 5.1 de verilmiştir [2,51]. Çizelge 5.1. Çekme işleminde karşılaşılan hatalar ve sebepleri [51] Buruşma Hata Parçada yırtılma veya kırılma Düzensiz çekme veya kulaklanma Parça kenarlarında yırtılma veya dalgalanma Parçanın dip kısımlarında pürüzlenme Sebepleri Uygunsuz baskı plakası kuvveti Baskı plakası kuvvetinin tüm yüzeylerde eşit olmaması Baskı plakası yüzeyinin düzgün olmaması Sac malzeme kalitesinin düşük olması Kalıp kavisinin çok büyük olması Çekme boşluğunun çok büyük olması Malzeme yüzeyinin kirli veya çapaklı olması Aşırı baskı plakası kuvveti Kalıp kavisinin çok küçük olması Zımba kavisinin çok küçük olması Çekme boşluğunun çok küçük olması Presin veya kalıbın eksenden kaçık olması Uygunsuz veya eksik yağlama Sac malzeme kalitesinin düşük olması Pres hızının çok yüksek olması Çekme oranının çok yüksek olması Kalıp veya baskı plakası üzerinde oluşan çizik veya çentikler Çekme boşluğunun uygun olmaması Presin veya kalıbın eksenden kaçık olması Sac malzemenin kalıp içerisine uygun yerleştirilmemesi Uygunsuz yağlama Çekme boşluğunun uygun olmaması Fazla yağlama Kalıp kavisinin çok büyük olması Eşit olmayan baskı kuvveti Kalıp kenarlarının dışa esnemesi Sac malzeme kalitesi Baskı plakasının yetersiz olması Baskı plakası üzerinde yağ birikmesi Hava çıkışının olmaması

72 54 6. MATERYAL ve METOT 6.1. Çalışmanın Amacı Yüksek mukavemetli saçların, derin çekme işlemi esnasında, şekil vermeye etki eden önemli parametrelerin (dişi kavisi, zımba kavisi, zımba ilerleme hızı ve yağlama) etkilerinin belirlenmesi amacıyla bir dizi deneysel çalışma yapılmıştır. Deneyler sonucunda yüksek mukavemetli saçların kalıplanabilmesi için uygun kalıp parametreleri belirlenmektedir Sac Malzeme Bu çalışmada, yeni nesil otomotiv parçalarında ve yüksek mukavemet (emniyet ve güvenlik) gereken parçalarda kullanılan, 0,9 mm kalınlıktaki DP500 ve DP600 kalite sacları kullanılmıştır. Kullanılan sac malzemelerin özellikleri Çizelge 6.1 ve Çizelge 6.2 de verilmiştir. Çizelge 6.1. DP500 kalite sac malzeme özellikleri [Ek.1] Element % Element % Karbon (C) 0,08 Silisyum (Si) 0,308 Mangan (Mn) 1,205 Alüminyum (Al) 0,048 Fosfor (P) 0,008 Vanadyum (V) 0,001 Kükürt (S) 0,009 Niyobyum (Nb) 0,002 Mekanik Özellikler Çekme Dayanımı 535 MPa Akma Dayanımı 310 MPa

73 55 Çizelge 6.2. DP600 kalite sac malzeme özellikleri [Ek.2] Element % Element % Karbon (C) 0,086 Silisyum (Si) 0,356 Mangan (Mn) 1,455 Alüminyum (Al) 0,028 Fosfor (P) 0,023 Bakır (Cu) 0,018 Kükürt (S) 0,007 Niyobyum (Nb) 0,001 Mekanik Özellikler Çekme Dayanımı 620 MPa Akma Dayanımı 400 MPa 6.3. Pres Tezgahı Deneysel çalışmalar, Gaziantep Üniversitesi Meslek Yüksek Okulu Malzeme laboratuarında bulunan Hounsfield marka çekme-basma test cihazında yapılmıştır. Zımba hızının hassas olarak ayarlanabilmesi, çekme kuvvetleri ve zımba ilerleme miktarlarının test cihazının ekranından takip edilebildiği için bu tezgâh kullanılmıştır. Kullanılan test cihazı Resim 6.1 de gösterilmektedir. Test cihazının sınır teknik özellikleri aşağıda belirtilmiştir. Çalışma Sistemi: Hidrolik sistem Yük: Çekme ve basmada en fazla 50 kn Aralık: En fazla 1100 mm Hız aralığı: 0,5 mm/dk ila 500 mm/dk

74 56 Resim 6.1. Kullanılan test cihazı 6.4. Kalıp Derin çekme işlemi sırasında, farklı zımba ve dişi kalıp kavis değerleri, kalıp seti üzerinde dişi kalıp ve çekme zımbalarının değiştirilmesi ile uygulanmıştır. Deneysel çalışmalar için tasarlanan modüler kalıp seti Şekil 6,1 de gösterilmiştir.

75 57 Şekil 6.1. Tasarımı yapılan kalıp seti 1.Kalıp üst plakası, 2.Zımba tutucu plaka, 3.Ortadan şapkalı burç (OŞB), 4.Çekme zımbası, 5.Baskı plakası, 6.Üsten şapkalı burç (UŞB), 7.Ortadan şapkalı kolon (OŞK), 8.Kalıp yayı, 9.Gazlı yay, 10.Dayama plakası, 11.Dişi kalıp, 12. Alt baskı yastığı, 13. Kalıp alt plakası, 14.Destek plakası Derin çekme işleminin aynı eksende olması için 3 plakalı çapraz kolonlu hazır kalıp seti kullanılmıştır. Derin çekme işlemi sırasında dört farklı kavis yarıçapı değeri kullanıldığı için dört adet dişi kalıp ve çekme zımbası hazırlanmıştır.

76 58 Diğer kalıp elemanları hazırlanarak kalıp montajı tamamlanmıştır. Bütün kalıp elemanları CNC tezgahta ölçü tamlığı, yüzey kalitesi dikkate alınarak işlenmiş ve montaj esnasında eş eksenliğe dikkat edilmiştir. Deneysel çalışmalarda kullanılan kalıp seti, dişi kalıp ve çekme zımbaları Resim 6.2 de gösterilmektedir. Resim 6.2. Modüler kalıp seti, dişi kalıp ve çekme zımbaları

77 59 Baskı plakası, çekme zımbası ve dişi kalıpların yüzey pürüzlülükleri, form verme sırasında meydana gelen sürtünmeyi önemli derecede etkilemektedir. Yapılan deneysel çalışmalar öncesinde zımba ve dişi kalıba ait Ra (pürüzlülük profilinde, eksene olan tüm mesafelerin aritmetik ortalaması), Rz (Hatlara ayrılmış pürüzlülük profilinde, bulunan en büyük derinliklerin aritmetik ortalaması) ve Rt (Pürüzlülük profilinde, en yüksek tepe ile en derin çukur arasındaki mesafe) değerleri ölçülmüştür (Çizelge 6.3). Yüzey prüzlülük değerleri Mansurf XR-20 cihazında ölçülmüştür Çizelge 6.3. Baskı plakası, dişi kalıp ve çekme zımbalarının yüzey pürüzlülükleri Ra, µm Rz, µm Rt, µm Baskı Plakası 0,3595 2,2725 3,3335 Dişi Kalıp 1,7391 7,9981 8,4045 Çekme Zımbası 1, , , Yağlayıcılar Derin çekme işlemlerinde yağlama, sac malzeme ve dişi kalıp arasında sürtünme etkisini azaltmakta, sac malzemenin dişi kalıp boşluğunda kaymasını sağlamakta ve dişi kalıp üzerindeki aşınmaları düşürmektedir. Yapılan çalışmada şekillendirme işlemi yağlama olmadan, kuru film yağlama ve mineral yağlama olarak üç şekilde uygulanmıştır. Kuru film yağlayıcı olarak strec film kullanılmıştır. Strec film sac malzeme ve dişi kalıp arasına yerleştirilmiştir. Mineral yağlayıcı olarak derin çekme uygulamalarında yaygın olarak kullanılan IMBAC 130 çekme yağı kullanılmıştır. Mineral yağlayıcı dişi kalıp boşluğuna ve dişi kalıp ile saç malzemenin temas eden yüzeyleri arasına uygulanmıştır.

78 Deney numunelerinin hazırlanması Yapılan literatür araştırmasına göre çekme işlemlerinde kullanılan malzemelerin cinsine ve özelliklerine göre çekme oranları değişmektedir. Yüksek mukavemetli sacların limit çekme oranları 2 nin üzerine çıkamamaktadır [52]. Derin çekme işlemi için; çapı 32 mm, 35 mm ve 40 mm olan yuvarlak saç malzemeler kullanılmıştır. Belirlenen ilkel pul çapları için çekme oranları Çizelge 6.3 de verilmiştir. Çizelge 6.4. Çekme oranı (β) ya bağlı olarak deney numune çapları Sac çapı (mm) Çekme oranı (β) , , Deney Şartları Deneylerde pul çapı 32 mm olan sac malzemeler kullanılmıştır. Deney numuneleri kesme kalıbı kullanılarak eksantrik pres tezgahında hazırlanmıştır. Deneysel çalışmalar, kalıp setine dört değişik kavise (2,3,4 ve 6 mm) sahip dişi kalıp ve çekme zımbası bağlanarak, üç yağlama çeşidi (yağlamasız, strec film, mineral yağlayıcı), iki farklı saç malzeme (DP500 ve DP600), dört farklı zımba ilerleme hızı (60,150,250 ve 350 mm/dk) kullanılarak yapılmıştır.

79 61 Eş kullanılarak dişi kalıp kavisi 2,08 mm olarak hesaplanmış, bu çalışmada dişi kalıp kavisleri 2, 3, 4 ve 6 mm olarak alınmıştır. Eş a kullanılarak çekme zımbası kavisleri dişi kalıp kavislerine eşit alınmıştır. Eş a kullanılarak tek taraflı çekme boşluğu 1,11 mm hesaplanmış kalıpların imalatında 1,15 mm olarak işlenmiştir. Eş.4.15 kullanılarak DP500 ve DP600 malzeme için çekme kuvvetleri hesaplanmıştır. DP500 malzeme için çekme kuvveti N ve DP600 malzeme için çekme kuvveti N olarak hesaplanmıştır. Eş.4.17-Eş.4.19 kullanılarak baskı plakası kuvveti DP500 ve DP600 malzeme için ayrı hesaplanmıştır. Baskı plakası kuvveti DP500 malzeme için 3770 N ve DP600 malzeme için 4378 N olarak hesaplanmıştır. Deneylerde kullandığımız iki adet gazlı yay ve alt baskı yastığı için meydana gelen kuvvetler Şekil 6.2 de gösterilmiştir. Şekil 6.2. Baskı kuvvetinin ilerleme miktarına göre değişimi

80 62 Yapılan deneysel çalışmalar sırasında, çekme zımbasının hareket mesafesi ve oluşan kuvvetler kameraya çekilerek bilgisayar ortamına aktarılmıştır. Elde edilen kuvvetler kalıplama kuvveti olarak belirlenmiş, baskı kuvvetleri kalıplama kuvvetine dahil edilmiştir. Resim 6.3 de deneysel çalışmalar sonucunda elde edilen ürünler gösterilmektedir. Resim 6.3. Deneysel çalışmalardan elde edilen ürünler