BAKIR BORULARIN TÜP HİDRO ŞEKİLLENDİRME İLE ŞEKİLLENEBİLİRLİĞİ



Benzer belgeler
HİDROSTATİK BASINÇLA ALÜMİNYUM SACIN ŞEKİLLENDİRİLMESİNİN İNCELENMESİ

Derin Çekme İşlemi Üzerine Kalıp Geometrisinin Etkisinin Sonlu Elemanlar Analizi

T.C KARABÜK ÜNİVERSİTESİ. Teknik Eğitim Fakültesi. Makine Eğitimi Bölümü. Tasarım ve Konstrüksiyon Öğretmenliği LİSANS TEZİ PROJESİ

THE COMPORATIVE STUDY OF CONVENTIONAL AND HYDROFORM PROCESS ON DEEP DRAWABILITY OF AISI 304 STAINLESS STEEL SHEET METAL WITH FINITE ELEMENT METHOD

İNCE SAC LEVHALARIN YÜKSEK BASINÇ ALTINDA (HYDROFORMING) ŞEKİLLENDİRİLMESİ FORMING OF THIN SHEET METAL AT HIGH PRESSURE (HYDROFORMING)

AISI 304L Malzemesi İle Yarı Küresel Konik Derin Çekme İşleminin Ansys Ls-Dyna ile İncelenmesi

19-20 ARALIK 2014 İSTANBUL KONGRE MERKEZİ TRANSİST 2014 BİLDİRİ KİTABI

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

AA 5754 Sacının Farklı Sıcaklıklarda Hidrolik Akışkanla Şekillendirilmesi

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

ERDEMİR 6112 SAC MALZEMENİN HİDROMEKANİK DERİN ÇEKME YÖNTEMİYLE ŞEKİLLENDİRİLEBİLİRLİĞİ

SONLU ELEMANLAR METODUNUN GERÇEK BİR SANAYİ PARÇASI ÜZERİNDE UYGULANMASI APPLICATION OF FINITE ELEMENTS METHOD ON INDUSTRIAL GENUINE BLANK

El Freni Spiral Bağlantı Sacının Bükme Kalıbınında Üretilmesinin Teorik ve Uygulamalı İncelenmes (Hand Brake Spiral Mounting Plate)

KARE GEOMETRİNİN HİDROMEKANİK DERİN ÇEKME YÖNTEMİ İLE ŞEKİLLENDİRİLEBİLİRLİĞİNİN DENEYSEL İNCELENMESİ

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK 402 MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY 9A GERİNİM ÖLÇER KULLANARAK GERİLİM ANALİZİ YAPILMASI

DETERMINATION OF PRODUCTION DEFECTS VIA SHEET METAL FORMING SIMULATIONS

BURULMA DENEYİ 2. TANIMLAMALAR:

SIZDIRMAZLIK ELEMANLARININ MONTAJI VE YÜKSEK BASINÇ ALTINDAKİ DAVRANIŞLARININ İNCELENMESİ

3.1. Proje Okuma Bilgisi Tek Etkili Silindirin Kumandası

DÜŞÜK KARBONLU ÇELİK LEVHALARDA ZIMBA HIZININ KESME YÜZEYİ GEOMETRİSİNE ETKİSİNİN İNCELENMESİ

St 37 ÇELİĞİNİN SÜRTÜNMELİ VE GELENEKSEL DELME İŞLEMLERİNDE YÜZEY PÜRÜZLÜLÜĞÜNÜN ARAŞTIRILMASI

RÜZGAR YÜKÜNÜN BİR TİCARİ ARAÇ SERVİS KAPISINA OLAN ETKİLERİNİN İNCELENMESİ

Dumlupınar Gaz Atomizasyonu Ünitesi

KLİMA SANTRALLERİNDEKİ BOŞ HÜCRELER İÇİN TASARLANAN BİR ANEMOSTAT TİP DİFÜZÖRÜN AKIŞ ANALİZİ

DÖKÜM İMALAT PROSESLERİ İÇİN İLERİ DÜZEY SİMÜLASYON YAZILIMI: VULCAN

Pnömatik Silindir Tasarımı Ve Analizi

ILIK HİDROMEKANİK DERİN ÇEKME PROSESİNİN SONLU ELEMANLAR ANALİZİ VE PARAMETRİK OPTİMİZASYONU

TEKNOLOJĐK ARAŞTIRMALAR

MAKİNE ELEMANLARI DERS SLAYTLARI

Ilık Hidromekanik Derin Çekme Prosesinde Optimum Şekillendirme Parametrelerinin Belirlenmesi

SIVI BASINCI İLE ŞEKİLLENDİRME DENEY DÜZENEĞİNİN TASARIMI

DÖRTGEN DELİKLİ KOMPOZİT LEVHALARDA ELASTO- PLASTİK GERİLME ANALİZİ

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

Kovan. Alüminyum ekstrüzyon sisteminin şematik gösterimi

İÇERİSİ BETON İLE DOLDURULMUŞ ÇELİK BORU YAPI ELEMANLARININ DAYANIMININ ARAŞTIRILMASI ÖZET

TEKNİK KILAVUZ : QUARD VE QUEND SOĞUK ŞEKİLLENDİRİLMESİ

BASINÇLI KAPLAR Endüstride kullanılan silindirik veya küresel kaplar genellikle kazan veya tank olarak görev yaparlar. Kap basınç altındayken

HASSAS KESME. Hassas kesme ile üretilmiş parçalarda kesilme yüzeyinin hemen hemen tamamı parlak ve dik açılıdır.

HARAKETLİ YÜK PROBLEMİNİN DENEYSEL OLARAK İNCELENMESİ

Konu: Yüksek Hassasiyetli Yağ Keçelerinin Takviye Bilezik Kalıplarının Üretiminde Kullanılan Takım Çelikleri ve Üretim Prosesleri

Merkezi Delikli Al-1050 Sac Malzemenin Derin Çekme Özelliklerinin İncelenmesi

2. Basınç ve Akışkanların Statiği

MALZEME BİLGİSİ DERS 7 DR. FATİH AY. fatihay@fatihay.net

Bükme ve Düzeltme. Özel bükme ve şekillendirme ihtiyaçları için geniş geçim. Güvenebileceğiniz kalitede. Tesisat 7 5. Enstrüman 8 3 Üçlü Bükme 1 1

Universal Tip Susturucu Yuvarlak Şekil

METAL ŞEKİLLENDİRME PROSESİ ÜZERİNDEN GERİ ESNEME TELAFİ YÖNTEMLERİNİN İNCELENMESİ

ÇÖZÜMLER ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) İnşaat Mühendisliği Bölümü Uygulama VII

SANAL ÖLÇME UYGULAMASI

YALOVA ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ UYGULAMALI MÜHENDİSLİK MODELLEMESİ

İmalat Teknolojisi Teorisi I (Metal Şekillendirme) (MFGE 303) Ders Detayları

29- Eylül KOÜ. Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü ( 1. ve 2. Öğretim 2. Sınıf / B Şubesi) Mukavemet Dersi - 1.

Sac Metal Şekillendirme Teorisi ve Kalıp Tasarımı (MFGE 543) Ders Detayları

HC300LA ve HC420LA Sac Malzemelerde Ilık Şekillendirmenin Geri Esnemeye Etkisinin Deneysel İncelenmesi

Sıvı Depolarının Statik ve Dinamik Hesapları

BURULMA DENEYİ 2. TANIMLAMALAR:

Sac şekillendirme prosesinde kullanılan süzdürme çubuğu frenleme kuvvetinin modellenmesi

2.Oturum: Kalıp & Maça Teknolojileri Oturum Başkanı: Teoman Altınok (Entil Endüstri)

UNİFORM SICAKLIK UYGULANMIŞ METAL MATRİSLİ KOMPOZİT DİSKİN ISIL GERİLME ANALİZİ

MECHANICS OF MATERIALS

Prof.Dr.İrfan AY. Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU. Öğr. Murat BOZKURT. Balıkesir

TALAŞLI İMALAT. Koşul, takım ile iş şekillendirilmek istenen parça arasında belirgin bir sertlik farkının olmasıdır.

ULUDAĞ ÜNĐVERSĐTESĐ MÜHENDĐSLĐK-MĐMARLIK FAKÜLTESĐ MAKĐNA MÜHENDĐSLĐĞĐ BÖLÜMÜ GENEL MAKĐNE LABORATUARI

ÖZGEÇMİŞ Prof. Dr. MUSTAFA YAŞAR

Dövmenin tarihi 4000 yıl veya daha fazlasına dayanmaktadır. Cıvatalar, perçinler, çubuklar, türbin milleri, paralar, madalyalar, dişliler, el

DİŞLİ POMPA KAPAK KALINLIKLARININ BELİRLENMESİ

TERMOPLASTİK POLİMERLERİN SÜRTÜNME KARIŞTIRMA NOKTA KAYNAĞINA BAKALİT ARA TABAKA TOZUNUN ETKİSİ

Yrd. Doç. Dr. Tolga DEMİRCAN. Akışkanlar dinamiğinde deneysel yöntemler

İmal Usulleri. Fatih ALİBEYOĞLU -8-

Makina Mühendisliği Bölümü Makine Laboratuarı

Makine Elemanları I. Perçin bağlantıları. Prof. Dr. İrfan KAYMAZ. Erzurum Teknik Üniversitesi. Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü

MMU 402 FINAL PROJESİ. 2014/2015 Bahar Dönemi

Hazırlık Sınıfı. 1.Sınıf / Güz Dönemi

DOKUMA BAZALT-CAM VE FINDIK KABUĞU TAKVİYELİ POLİMER KOMPOZİTLERİNİN EĞİLME DAYANIMI VE ISI GEÇİRGENLİKLERİNİN İNCELENMESİ

İki Farklı Metodla Üretilen Çelik Boru Profillerin Mikroyapı Ve Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi

SIZDIRMAZLIK ELEMANLARINDA KARŞILAŞILAN PROBLEMLER, NEDENLERİ VE ÇÖZÜM ÖNERİLERİ

Mekanik Biçimlendirmenin Temelleri ve Uygulamaları (MATE 301') Ders Detayları

İleri Teknoloji Bilimleri Dergisi Journal of Advanced Technology Sciences ISSN:

METALURJİ VE MALZEME MÜH. LAB VE UYG. DERSİ FÖYÜ

ARAÇ KAPI SIZDIRMAZLIK PROFİLLERİNDE KULLANILAN MALZEMELERİN SES İLETİM KAYBININ MODELLENMESİ VE DENEYSEL OLARAK DOĞRULANMASI

ALÜMİNYUM T6 ISIL İŞLEMİ İÇİN GELİŞTİRİLEN SEPET TASARIMI İLE ZAMAN VE ENERJİ TASARRUFU SAĞLANMASI

Çeşitli ortamlarda değişik etkilerle ve mekanizmalarla oluşan korozyon olayları birbirinden farklıdır. Pratik olarak birbirinden ayırt edilebilen 15

ÇEV207 AKIŞKANLAR MEKANİĞİ KİNEMATİK-1. Y. Doç. Dr. Güray Doğan

Yararlanılan Kaynaklar: 1. Kurt, H., Ders Notları 2. Genceli, O.F., Isı Değiştiricileri, Birsen Yayınevi, Dağsöz, A. K.

SOLIDWORKS SIMULATION EĞİTİMİ

= σ ε = Elastiklik sınırı: Elastik şekil değişiminin görüldüğü en yüksek gerilme değerine denir.

BOĞAZ SIZDIRMAZLIK ELEMANLARINDA PERFORMANS KRİTERLERİNİN ÇALIŞMA KOŞULLARIYLA DEĞERLENDİRİLMESİ

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK 402 MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY 9B - BURULMA DENEYİ

DÖKÜM TEKNOLOJİSİ. Döküm:Önceden hazırlanmış kalıpların içerisine metal ve alaşımların ergitilerek dökülmesi ve katılaştırılması işlemidir.

MALZEME BİLGİSİ DERS 8 DR. FATİH AY. fatihay@fatihay.net

HİDROLİK. Yrd. Doç. Dr. Fatih TOSUNOĞLU

EKSTRÜZYON YOLU İLE İMALAT

ME220T Tasarım ve İmalat SAC ŞEKİLLENDİRME YÖNTEMLERİ. 13. Sac Şekillendirme Yöntemleri. Sac Şekillendirmenin Tanımı

KAYMALI YATAKLAR I: Eksenel Yataklar

34. Dörtgen plak örnek çözümleri

Yığma yapı elemanları ve bu elemanlardan temel taşıyıcı olan yığma duvarlar ve malzeme karakteristiklerinin araştırılması

Açılı Derin Çekme Kalıplarında Kare Kaplar İçin Limit Çekme Oranının Deneysel ve Sayısal Olarak Araştırılması

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

AKIŞKAN STATİĞİNİN TEMEL PRENSİPLERİ

SAC METAL ŞEKİLLENDİRME PROSESLERİNDE GERİ ESNEME TELAFİSİ

Yrd. Doç. Dr. Ayşe KALEMTAŞ Araş. Gör. Taha Yasin EKEN

Transkript:

2. Ulusal Tasarım İmalat ve Analiz Kongresi 11-12 Kasım 2010- Balıkesir BAKIR BORULARIN TÜP HİDRO ŞEKİLLENDİRME İLE ŞEKİLLENEBİLİRLİĞİ Murat AYDIN*, İbrahim KADI**, Mustafa YAŞAR*** *murataydin@karabuk.edu.tr Karabük Üniversitesi, Makine Eğitimi Bölümü, 78050-Karabük **ikadı@karabuk.edu.tr Karabük Üniversitesi, Makine Eğitimi Bölümü, 78050-Karabük ***myasar@karabuk.edu.tr Karabük Üniversitesi, Metal Eğitimi Bölümü, 78050-Karabük ÖZET Hidro şekillendirme, karmaşık geometrili, metalik tüp veya sac malzemelerin şekillendirilmesinde kullanılan bir yöntemdir. Bu çalışmada 800 C de 40 dakika bekletilerek ısıl işlem uygulanmış, bakır tüp malzemelerin hidro şekillendirme yöntemi ile şekillenebilirliği incelenmiştir. Yapılan deneysel çalışmada 180 bar ve 220 bar akışkan basınçlarında başarılı şekillendirmeler elde edilmiştir. 180 barlık şekillendirmede tek taraflı maksimum 7.6 mm lik bir deformasyon ve tüp boyunda 9.32 mm lik değişim görülmüştür. 220 barlık şekillendirmede tek taraflı maksimum 8.87 mm lik bir deformasyon ve tüp boyunda ise 10.21 mm lik değişim meydana gelmiştir. Teorik şekillendirmelerde 180 bar için 5.952 mm, 220 bar için 7.56 mm deformasyon miktarı belirlenmiştir. Anahtar Sözcükler: Tüp Hidro Şekillendirme, Bakır Şekillendirme ABSTRACT Hydroforming is a method and can be used formability of metallic tube or sheet materials for production of complex geometries. In this study, it was investigated forming of copper tube material using tube hydroforming method and tube was heated at 800 C during 40 minutes. At experimental study, tube hydroforming processes were performed using 180 and 220 bar fluid pressures. It was obtained 7.6 mm deformation with 180 bar fluid pressure and in this proceess tube lenght was decreased about 9.32 mm. In addition, it was gained 8.87 mm deformation using 220 bar fluid pressure and tube length was decreased about 10.21 mm too. At theoretical forming processes, it was determined 5.952 mm deformation for 180 bar fluid pressure and 7.56 mm for 220 fluid pressure. Keywords: Tube Hydroforming, Copper Forming 313

1. GİRİŞ Hidro şekillendirme yöntemi, son yıllarda uygulama alanı fazla olan ve üzerine çalışmalar yapılan soğuk şekillendirme teknolojilerinden biridir. Hidro şekillendirme yöntemi kısaca, metalik tüp veya sac malzemelerin kapalı bir kapta, akışkan bir ortam kullanılmasıyla yapılan şekillendirme yöntemi olarak tanımlanabilir [1]. İşlemde tüp veya sac malzeme kullanılmasından dolayı, tüp şekillendirme prosesine Tüp Hidro Şekillendirme, sac şekillendirme prosesine ise Sac Hidro Şekillendirme adı verilir. Tüp malzeme içerisindeki akışkan basıncı, şekillendirme işlemini gerçekleştiren unsurdur. Hidro şekillendirme işleminde akışkan ortam, malzemeye düzgün bir destek sağlamakta ve bu sayede karmaşık geometrili parçaların hatasız ve başarılı bir şekilde üretilmesi gerçekleştirilmektedir. Tüp malzemenin genleşmesi sırasında karşılaşılan hataları önlemek için farklı tasarımlar literatürde yer almaktadır. Jain ve arkadaşları yaptıkları tüp hidro şekillendirme düzeneğinde tüp malzemeyi destekleyen harici karşı basınç uygulamışlardır. Bu sayede aşırı incelmeleri ve erken kırışıklıkları önlemişlerdir. Şekil 1 de karşı basınç ile üretilen tüp malzemenin kalınlık değişimi gösterilmiştir [2]. McClintock, Rice ve Tracey, yaptıkları çalışmalarda hidro şekillendirme yöntemiyle, statik basınç altında malzemedeki yırtılmaların ve çatlakların önüne geçebilmişlerdir [3-4]. Sıvı Basıncı Yırtılma Bölgesi Optimum Sıvı Basıncı- Zımba Stroku Hattı Buruşma Bölgesi Zımba Stroku Şekil 1. Karşı basınçla üretilen tüpteki kalınlık değişimi [2] Şekil 2. Zımba stroğu-optimum sıvı basıncı arasındaki ilişki Geleneksel soğuk şekillendirme yöntemlerine kıyasla, hidro şekillendirmedeki işlem parametrelerinin uygun bir şekilde seçilmesi önemli bir faktördür. Şekillendirme işlemi ister tüp, isterse sac hidro şekillendirme olsun, akışkan ortam basıncı ve strok arasında hassas bir denge vardır. Özellikle sac malzemelerin şekillendirilmesinde, akışkan basıncının düşük olmasında malzemede aşırı buruşma, yüksek olmasında ise malzeme aşırı incelme ve yırtılmalar oluşmaktadır. Zımba kursu ve akışkan basıncının Şekil 2 de gösterilen sınırlar arasında en iyi şekilde kontrolüyle, şekillenmiş parçalardaki kırışıklıkların ve yırtılmaların en az seviyeye indirilmesi sağlanmakta ve kaliteli bir üretim gerçekleştirilmektedir [5-6]. 314

2. HİDRO ŞEKİLLENDİRME İŞLEMİ 2.1. Tüp Hidro Şekillendirme Tüp hidro şekillendirme, iki ucu açık boru malzemenin iç yüzeyine uygulanan akışkan basıncıyla malzemenin şeklinin değiştirilmesi işlemidir. Şişirme ile şekillendirmeye benzerlik göstermekle birlikte, tüp hidro şekillendirmede zımba yerine akışkan sıvı kullanılmaktadır. Malzemeye uygulanan iç basınç ile tüpün yüzeysel genleşmesi sağlanmaktadır. Bu genleşme eksenel yönde sıfırdır. Başlangıçta tüp daireselliğini korumakla beraber çapında büyüme meydana gelmektedir [7]. Tüp malzeme iki kalıp yarımı arasına yerleştirilir ve malzemedeki genleşme bu kalıp yarımlarına doğru gerçekleşir. Tüp hidro şekillendirmede, değişik seviyeli akışkan basıncı kullanılmaktadır. Akışkan basıncı kalıbın kapanma aşaması boyunca kullanılır. Bu basınca Kalıp Kapanma Basıncı denir. Tüp malzeme kalıp kapandıktan sonra iki uçtan uygulanan kuvvetle kalıp içine itilir. Böylece Eksenel Besleme etkisi oluşturulmaktadır. Eksenel beslemeden sonra tüp içerisindeki basınç şekillendirme için gerekli olan maksimum seviyeye çıkarılır. Bu basınç genellikle Kalibrasyon Basıncı olarak adlandırılır [8]. Şekil 3 de tüp hidro şekillendirme için işlem basamakları gösterilmiştir. (a) (b) (c) (d) Şekil 3. Tüp hidro şekillendirme işlem basamakları. a. Kalıp açık, b. Kalıp kapalı, c. Sıvı gönderimi, d. Basınç artırımı Tüp hidro şekillendirmede kullanılan geometri ve ekipmanlar tek tip olmasına rağmen, işlem bazında ve uygulama çeşidine göre farklılıklar göstermektedir. Kalıp yarımlarının kapanması esnasında tüp malzeme içinde akışkan basıncı bulunmadığından, tüp malzemenin yüzeyi deforme olmakta, derin kırışıklıklar meydana gelmektedir. Bu kırışıklıkların önüne geçmek için kalıp yarımları kapanmadan tüp malzeme içine düşük veya yüksek basınçlı akışkan gönderilmelidir. Düşük basınç kullanılarak yapılan işlemlere Düşük Basınçlı Hidro Şekillendirme, yüksek basınç kullanılarak yapılan işlemlere ise Yüksek Basınçlı Hidro Şekillendirme adı verilir [8]. Şekil 4 de düşük basınçlı ve düşük basınçsız hidro şekillendirme işlem basamakları gösterilmiştir. 315

Kalıp Kapanırken Tüp İçerisinde Akışkan Basıncı Yok Kalıp Kapanırken Tüp İçerisinde Düşük Akışkan Basıncı Köşelerin Dolması Derin Kırışıklıklar Şekil 4. Düşük basınç ve düşük basınçsız işlem basamakları [8] Düşük basınçlı hidro şekillendirmenin bir çeşidi de Çoklu Basınçlı Hidro Şekillendirme ya da Sıralı Basınçlı Hidro Şekillendirme olarak adlandırılır. Çoklu basınç işlemi için, akışkan sıvı, kalıp açık pozisyondayken tüp içerisine gönderilir. Akışkan basıncı kalıp kapanma basıncına kadar arttırılır ve kalıp kapandığı zaman tüp içerisindeki basınç kalibrasyon basıncına kadar yükseltilir. Düşük basınçlarda bile çok iyi yüzey formları elde edilebilir [8]. Karmaşık kesitlerin şekillendirilmesinde kullanılabilen ideal bir yöntemdir. Budama Çizgisi Şekil 5. Hidro şekillendirilmiş Y birleştirme[8] Şekil 6. Hidro şekillendirilmiş otomotiv egzoz konisi [8] Eksenel Besleme Eksenel Besleme Basınç Kalıp Kapanıyor Kalıp Kapalı Eksenel Besleme Kalıp Açık Zaman Şekil 7. Hidro şişirme işlemi boyunca basınç sıralaması [8] Şekillendirmede her zaman kesit değişimi kalıp kapanırken gerçekleşmez. Bazı durumlarda kalıp tamamen kapalıyken kalıp içerisindeki tüp malzeme şişirilme işlemine tabi tutulur. Bu işleme Hidro Şişirmeyle Şekillendirme adı verilir. Bu işlemde, tüpün yüzeysel genleşmesi tamamen kapalı kalıp içerisinde, akışkan basıncının gönderilmesi ile gerçekleşmektedir. Genellikle bu işlem; uzun parçalarda yüksek genişleme oranlarının elde edilmesinde, Şekil 5 de gösterildiği gibi Y birleştirme ve T kesit kollarının elde edilmesinde, Şekil 6 da gösterildiği gibi egzoz parçaları ve şaftların en az kalınlık incelmesi ile üretiminde kullanılır. Şekil 7 de hidro şişirme işlemi boyunca basınç sıralaması gösterilmiştir [8]. 316

3. MATERYAL VE METOD 3.1. Tüp Hidro Şekillendirme Sistemi Tüp malzemenin şekillendirilmesinde kullanılacak olan sistemin resmi Şekil 8 de, şematik resmi ise Şekil 9 da gösterilmiştir. Sistem çalışma esnasında sabit halde bulunmaktadır. Tüp malzeme Şekil 8 de gösterilen iki kalıp yarımı arasına konarak sabitlenmektedir. Kalıp yarımlarına kapaklar yan taraflardan cıvata ile bağlanmaktadır. Bu sayede tüp malzeme tek bir eksende tutularak genleşmenin düzgün bir şekilde gerçekleşmesi sağlanmaktadır. Yerleştirilen bu kapaklardan bir tanesine kör tıpa sabitlenmiştir. Diğer kapaktan ise akışkan sıvının gönderilmesi gerçekleştirilmektedir. Sağ ve soldan sabitlenen tüp malzeme, basınçlı akışkanın gönderilmesi ile şişerek, tasarlanmış olan kalıbın şeklini almaktadır. Sistemde sızdırmazlık için kapakların kapanma yüzeylerinde ve kapakların boru içerisine geçen uç kısımlarında dairesel kesitli o-ringler kullanılmıştır. Hidrolik akışkanın sistem içerisine gönderilmesi için el ile çalışan hidrolik yağ pompası kullanılmıştır. Şekil 8. Tüp hidro şekillendirme sistemi Şekil 9. Tüp hidro şekillendirme sistemi şematik resmi 3.2. Şekillendirme Kalıbı Tüp malzemenin şekilleneceği kalıbın resmi Şekil 10 da, kalıp ile ilgili ölçüler ise Şekil 11 de gösterilmiştir. Şekil 10 da gösterildiği gibi alt ve üst kalıp yarımları kullanılmıştır. Bu kalıp yarımları birbirlerine cıvata ile bağlanarak sabitlenmiştir. Sızdırmazlık için kalıp yarımları arasına lastik plakalar yerleştirilmiştir. Şekillendirme kalıbında 5 adet bölge vardır. Bu 5 adet bölgenin yarıçapları birbirlerinden farklı olmakla birlikte, referans noktalarına olan uzaklıkları da farklı kullanılmıştır. Tüp malzemenin bu 5 bölgedeki davranışı, akışkan basıncı kullanımı ile bu 5 bölgenin malzeme ile dolması ve tüp malzemede bu bölgelerin şekillenebilmesi incelenmiştir. 5. Bölge 4. Bölge 3. Bölge 2. Bölge 1. Bölge Şekil 10. Tüp hidro şekillendirme kalıbı Şekil 11. Tüp hidro şekillendirme kalıbı ölçüleri 317

3.3. Malzeme Genel olarak hidrolik şekillendirme uygulamalarında alüminyum tüp ve sac malzemeler yaygın olarak kullanılmaktadır. Bunun sebebi alüminyum malzemenin kolay şekillenebilmesi ve uzama yüzdesinin diğer malzemelere göre daha fazla olmasıdır. Bu çalışmada ise alüminyum malzemeden farklı olarak bakır malzemenin şekillenebilirliği incelenmiştir. Yapılan çalışmada çapı 54 mm, kalınlığı 1.5 mm olan iki ucu açık EN 1057 serisi bakır tüp malzeme kullanılmıştır. Kıyaslama açısından bakır malzemeye daha sonra ısıl işlem uygulanmış ve şekillendirme deneyleri ısıl işlem görmüş malzeme üzerinde gerçekleştirilmiştir. Isıl işlemde bakır malzeme 800 C de 40 dakika bekletilmiştir. Isıl işlem uygulanmayan bakır tüp malzemenin sertliği 99.7 Brinell, ısıl işlem uygulanmış bakır tüp malzemenin sertliği ise 38.3 Brinell olarak ölçülmüştür. 3.4. Teorik Model Son yıllarda endüstride, imalat işlemlerinin sanal olarak simüle edilmesi vazgeçilmez yöntemlerden biri olmuştur. Bu sayede üretim prosesleri esnasında meydana gelebilecek hatalar önceden ön görülebilmekte ve gerekli önlemler alınabilmektedir [9-10]. Şekil 12. Kalıbın sonlu elemanlar modeli Şekil 13. Tüp malzemenin sonlu elemanlar modeli Ls-dyna, endüstride sac metal şekillendirme işlemlerinin bilgisayar ortamında analizi için kullanılan sonlu elemanlar yazılımlarından biridir. Bu çalışmada nümerik simülasyonlar ANSYS\Ls-dyna Explicit sonlu elemanlar modeli kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Şekil 12 de tüp hidro şekillendirmenin yapıldığı kalıbın, Şekil 13 de ise şekillendirilen tüp malzemenin teorik modeli gösterilmiştir. Nümerik simülasyonlarda kalıp ve tüp malzeme yüzey olarak tasarlanmış, yüzey olarak tasarlanan kalıp elemanlarında kabuk eleman modeli kullanılmıştır. Tüp malzeme 20000, kalıp ise 4200 adet sonlu elemana ayrılmıştır. Analizlerde kalıp üzerindeki deformasyon göz ardı edilmiş ve kalıp Rijit malzeme olarak tanımlanmıştır. Tüp malzeme için Kinematic Plastisite teorisi kullanılmıştır. Kalıp ve tüp malzeme arasında Surface kontak parametresi tanımlanmıştır. Kontak tanımlamalarında sistemde 0.1 sürtünme olduğu varsayılmıştır. 4. TEORİK VE DENEYSEL BULGULAR 4.1. Teorik Bulgular Şekil 14 de 180 barlık ve 220 barlık akışkan basınçlarının kullanıldığı şekillendirmelere ait hasar analizleri, Şekil 15 de ise bu şekillendirmelere ait gerilme analizleri gösterilmiştir. 318

Teorik olarak yapılan analizlerden, 180 barlık şekillendirmede, tek taraflı deformasyon maksimum 5.952 mm, minimum ise 0.020 mm olarak elde edilmiştir. Kalıp üzerindeki 3. ve 4. bölgelerin tüp malzeme üzerinde şekillendiği gözlemlenmiştir. 220 barlık şekillendirmede ise, tek taraflı deformasyon maksimum 7.56 mm iken minimum 0.01 mm olarak belirlenmiştir. Kalıp üzerinde 3. ve 4. bölgeler belirgin bir şekilde şekillenirken, 1., 2. ve 5. bölgelerin şekillenme başlangıcında oldukları belirlenmiştir. (a) (b) Şekil 14. (a) 180 bar ve (b) 220 barlık teorik analiz sonuçları (a) (b) Şekil 15. (a) 180 bar ve (b) 220 barlık şekillendirmelere ait gerilme 4.2. Deneysel Bulgular Deneysel yapılan şekillendirmelerde, başlangıçta ısıl işlem uygulanmamış bakır tüp malzeme kullanılmıştır. Bu malzeme ile yapılan şekillendirmelerde 210 bar akışkan basıncına kadar çıkılmıştır. 210 bar akışkan basıncı arttırılmaya devam edildiğinde tüp malzemede yırtılmalar meydana gelmiştir. Şekil 16 da yırtılmaların oluştuğu hatalı tüp malzeme gösterilmiştir. Hatalı malzemede, 45 mm boyunda ve 5.64 mm yüksekliğinde deformasyon bölgesi elde edilmiştir. (a) (b) Şekil 16. 210 bar basınçta hatalı tüp malzeme 319

Bakır tüp malzemede meydana gelen hatalardan sonra malzemeye ısıl işlem uygulanmıştır. Deneysel çalışmanın sonucunda en iyi şekillenme değerleri, 800 C de 40 dakika bekletilerek ısıl işlem görmüş boru malzemeden elde edilmiştir. Bu malzeme ile 180 bar ve 220 bar akışkan basınçlarında şekillenme gerçekleştirilmiştir. 180 bar akışkan basıncı ile şekillenmiş malzeme Şekil 17 de, 220 bar akışkan basıncı ile şekillenmiş malzeme Şekil 18 de gösterilmiştir. Şekil 17. 180 bar akışkan basınçlı şekillendirme Şekil 18. 220 bar akışkan basınçlı şekillendirme 180 bar akışkan basıncında, ısıl işlem görmüş malzemenin şekillenmesinde, kalıp içerisinde bulunan bölgeler kısmen gözlemlenmiştir. Özellikle diğer bölgelere göre daha fazla derinlik içeren 3. bölge tüp malzeme üzerine başarılı bir şekilde oluşturulmuştur. 3. bölge dış çap toplamda 69.20 mm olarak şekillendirilmiştir. Tüp malzeme üzerinde 4. bölge, şekillendirmenin başlangıcı olarak kısmen oluşturulmuştur. 4. bölge dış çapı toplamda 62.67 mm şekillendirilmiştir. 1., 2. ve 5. bölgelerin oluşması malzeme üzerinde gözlemlenmemiştir. Tüp malzemenin başlangıçtaki boyu 205 mm iken şekillendirme sonucunda bu boy 195.68 mm kadar düşerek, 9.32 mm bir kısalma meydana gelmiştir. Boru malzemenin kalıp içerisinde sabitlemek için yan taraflarından bilezikler sabitlenmiştir. Bileziklerle sabitlenen uçlarda dış çap 60.96 mm olarak ölçülerek, 3.48 mm lik bir yükseklik artışı gözlemlenmiştir. 220 bar akışkan basıncında ısıl işlem görmüş malzemenin şekillenmesinde kalıp içindeki bölgeler tüp malzeme üzerinde gözlemlenmiştir. Kalıp içindeki 3. bölge tüp malzeme üzerine, dış çapı toplamda 71.74 mm olarak şekillendirilmiştir. 4. bölgede tüp malzeme üzerinde dış çapı 64.15 mm olarak elde edilmiştir. 2. bölge tüp malzeme üzerinde gözlemlenmemiştir. 1. bölge şekillendirilmesi başlangıcı tüp malzemede meydana gelmiştir. 1. bölge dış çapı toplamda 63.13 mm şekillendirilmiştir. Tüp malzemenin şekillendirme öncesindeki boyu 205 mm iken şekillendirme sonrasında 194,79 mm ye düşmüştür. Tüp malzeme boyunda 10.21 mm lik bir kısalma meydana gelmiştir. Şekil 19 da 100 bar akışkan basıncıyla ısıl işlem görmüş boru malzemenin şekillendirilmesinin ön ve yan görünüşleri gösterilmiştir. Bu şekillendirmede kalıp kullanılmamıştır. Tüp malzemeye uçlarda kapaklar sabitlenmiştir. Kapaklardan tüp malzemenin sıyrılmaması için bilezikler sağ ve sol uçlarda kullanılmıştır. Tüp malzeme içine akışkan sıvı gönderilmiştir. Kalıp kullanılmadığı için tüp malzemede dışarıya doğru bir genişleme söz konusudur. Bu sayede tüp malzemede genleşme meydana gelmiştir. Tüp malzemede 68.53 mm çapında ve 132.35 mm boyunda bir genleşme meydana gelmiştir. Tüp malzeme 68.53 mm çapına ulaştıktan sonra genleşme tek noktaya doğru yönelmiştir. 320

Bu tek noktadan 45 mm boyunda ve 9 mm yüksekliğinde şişme devam etmiştir. Malzemede meydana gelen aşırı incelmeden dolayı yırtılma oluşmuştur. (a) (b) Şekil 19. 100 bar akışkan basınçlı kalıpsız şekillendirme (a) ön ve (b) yan görünüş 5. SONUÇLAR Bakır malzemelerin tüp hidro şekillendirme yöntemiyle şekillenebilirliği başarılı bir şekilde elde edilmiştir. Yapılan deneysel çalışmada akışkan basıncının 180 bar ve 220 barlık durumlar incelendiğinde akışkan basıncının artmasıyla malzemede meydana gelen deformasyonun arttığı ve daha iyi bir şekillendirme elde edildiği görülmüştür. 180 bar akışkanın kullanıldığı deneysel çalışmada en büyük şekillendirme 3. bölgede gerçeklemiş ve tek taraflı olarak 7.6 mm lik bir deformasyon sağlanmıştır. Yarı çapı 5.5 mm olan 4. bölgede ise tek taraflı olarak 4.33 mm lik bir deformasyon elde edilmiştir. 220 bar akışkanın kullanıldığı şekillendirmede en fazla deformasyon 3. bölgede gerçekleşmiş ve tek taraflı olarak 8.87 mm lik yükseklik elde edilmiştir. 4. bölgede ise tek taraflı olarak 5.07 mm lik bir deformasyon sağlanmıştır. Buna göre akışkan basıncının artmasıyla malzemede meydana gelen deformasyon miktarı artış göstermiştir. 40 bar lık bir akışkan basıncı artışı yarıçapı 14.5 mm lik 3. bölgede 1.27 mm, yarı çapı 5.5 mm lik 4. bölgede ise 0.74 mm lik bir fark meydana gelmiştir. Isıl işlem görmüş bakır tüp malzeme ile şekillendirmede daha iyi sonuç alınmıştır. Başlangıçtaki bakır malzemenin sertliği ısıl işlem ile giderilerek daha iyi şekillenirme yapılabildiği gözlemlenmiştir. Teorik analizlerle deneysel sonuçlar birbirlerine yakın sonuçlar vermiştir. 180 barlık şekillendirmede tek taraflı deformasyon teorik olarak maksimum 5.952 mm olarak belirlenmiş, deneysel çalışmada ise 7.6 mm lik bir deformasyon sağlanmıştır. Aynı şekilde 220 barlık şekillendirmede ise tek taraflı deformasyon teorik olarak 7.56 mm iken, deneysel çalışmada 8.87 mm elde edilmiştir. Buradan nümerik simülasyonların deneysel çalışmalar için bir ön hazırlık oluşturabileceği saptanmıştır. 321

6. TEŞEKKÜR Bu çalışmanın hazırlanmasında gayretlerini ve sabırlarını esirgemeyen, her noktada katkıları bulunan, maddi ve manevi destek olan Sayın Ekrem KIRLI, Sayın Caner SAVAŞ ve Sayın Oğuz KOÇAR a sonsuz saygı ve sevgilerimi sunarak, teşekkürü bir borç bilirim. 7. KAYNAKÇA [1] ŞAHİN, S., Hidrolik şekillendirme yönteminin esasları ve sınıflandırılması, Mühendis ve Makine, 45, 533, 35-39, (2004). [2] JAIN, N., WANG, J., ALEXANDER, R., Finite element analysis of dual hydroforming processes, Journal of Materials Processing Technology, 145, 59-65 (2004). [3] AUE-U-LAN, Y., SOMAN, P., KAYA, S., SMITH, C., ALTAN, T., Hydroforming tapered engineered tubes, The Tube & Pipe Journal, 7, 58-72 (2004). [4] MCCLINTOCK, F, A., A criterion for ductile fracture by the growth of holes, Journal of Applied Mechanics, 35, 363-371, (1968). [5] YOUSSEF, Y., DENAULT, J., Thermoformed glass fiber reinforced polypropylene microstructure, Mechanical Properties and Residual Stresses, Polymer Composites, 19, 3, 301-309, (1998). [6] TIROSH, J., YOSSIFON, S., ESHEL, R., BETZER, A., Hydroforming process of uniform wall thickness products, ASME Journal of Engineering for Industry, 99, 685-691, (1977). [7] KOÇAR, O., Alüminyum 1050 tüplerin şekillendirilmesinin teoriksel ve deneysel olarak incelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Zonguldak Karaelmas Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Zonguldak, (2006). [8] SINGH, H., Fundamentals of Hydroforming, 1-35, Society of Manufacturing Engineers, United States of America, (2008). [9] ZAMPALONI, M., ABEDRABBO, N., POURBOGHRAT, F., Experimental and numerical study of stamp hydroforming of sheet metals, International Journal of Mechanical Sciences, 45, 1815 1848, (2003). [10] LANG, L. H., DANCKERT, J., NIELSEN, K. B., Investigation into the effect of prebulging during hydromechanical deep drawing with uniform pressure onto the blank, International Journal of Machine Tools and Manufacture, 44, 649-657, (2004). 322