ARTIMLI SAC ŞEKİLLENDİRME YÖNTEMİNİN SAYISAL ANALİZİNDE AÇIK ADIM VE KAPALI ADIM SONLU ELEMAN YÖNTEMİ ÇÖZÜMLERİNİN KARŞILAŞTIRMALI ANALİZİ

Benzer belgeler
ÖZET 1.GİRİŞ. Şekil-1: Sac malzemenin kalıpsız olarak ASŞ yöntemi ile şekillendirilmesi ([5] ten uyarlanmıştır)

PROTOTİP PARÇA İMALATINDA ARTIMLI SAC ŞEKİLLENDİRME YÖNTEMİNİN KULLANIMINA YÖNELİK SONLU ELEMANLAR YÖNTEMİ TABANLI SİSTEMİN DOĞRULANMASI

PROTOTİP PARÇA İMALATINDA ARTIMLI SAC ŞEKİLLENDİRME İŞLEMLERİNİN KULLANIMI: SİMULASYON, İMALAT VE KARŞILAŞTIRMA

Sac Metal Şekillendirme Süreçlerinde 3D Metroloji

Anahtar Kelimeler: Kalıpsız şekillendirme, sayısal kontrollü şekillendirme, artımlı plastik şekillendirme

3D Ölçüm Verilerinin Analizi

MŞMM METAL ŞEKİLLENDİRME MÜKEMMELİYET MERKEZİ METAL ŞEKILLENDIRMEDE TÜRKIYE NIN TEK MÜKEMMELIYET MERKEZI

Artımsal Şekillendirme Yöntemi İle Alüminyum Parçaların Şekillendirilmesi

SANAL ÖLÇME UYGULAMASI

Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi Pamukkale University Journal of Engineering Sciences

Al-Mg-Si ALAŞIMLARININ ARTIMSAL ŞEKİLLENDİRME YÖNTEMİ İLE ŞEKİLLENDİRİLMESİ

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

CETP KOMPOZİTLERİN DELİNMELERİNDEKİ İTME KUVVETİNİN ANFIS İLE MODELLENMESİ MURAT KOYUNBAKAN ALİ ÜNÜVAR OKAN DEMİR

OPTİK GÖRÜNTÜLEME YÖNTEMİ KULLANAN BİR PARÇA BOYUTLANDIRMA SİSTEMİNİN TASARIMI VE PROTOTİP İMALATI. Aralık-2011

NETFORM Mühendislik Makina Metal. Firma Sunumu


MMU 420 FINAL PROJESİ

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

MMU 402 FINAL PROJESİ. 2014/2015 Bahar Dönemi

AA 2024 ALAŞIMININ ARTIŞLI ŞEKİLLENDİRİLEBİLİRLİĞİNİN İNCELENMESİ

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

DETERMINATION OF PRODUCTION DEFECTS VIA SHEET METAL FORMING SIMULATIONS

MMU 420 FINAL PROJESİ. 2015/2016 Bahar Dönemi. Bir Yarı eliptik yüzey çatlağının Ansys Workbench ortamında modellenmesi

DÖKÜM İMALAT PROSESLERİ İÇİN İLERİ DÜZEY SİMÜLASYON YAZILIMI: VULCAN

Bu proje Avrupa Birliği ve Türkiye Cumhuriyeti tarafından finanse edilmektedir. İLERİ ÖLÇME TEKNİKLERİ (CMM) EĞİTİMİ DERS NOTU

ÖZET 1.GİRİŞ. 2.KALIP ve PARÇA ÜRETİMİ

Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi

ELASTİSİTE TEORİSİ I. Yrd. Doç Dr. Eray Arslan

RÜZGAR YÜKÜNÜN BİR TİCARİ ARAÇ SERVİS KAPISINA OLAN ETKİLERİNİN İNCELENMESİ

YAPI MEKANİĞİ LABORATUVARI

(Computer Integrated Manufacturing)

INDEX - İÇİNDEKİLER 1 - HAKKIMIZDA REFERANSLAR A - ISITMA SOĞUTMA... B - ELEKTRİK ELEKTRONİK... C - BEYAZ EŞYA... D - OTOMOTİV...

Sıvama, dairesel simetriye sahip derin parçalarınüretilmesinde kullanılan bir yöntemdir.

MMT310 Malzemelerin Mekanik Davranışı 2 Mukavemet ve deformasyon özelliklerinin belirlenmesi - Basma ve sertlik deneyleri

ATOS ScanBox Standartlaştırılmış Endüstriyel Otomasyon Ölçüm Sistemi

ANOVA MÜHENDİSLİK LTD. ŞTİ.

BİR ASANSÖR KABİNİ SÜSPANSİYONU İÇİN DÜŞME ANALİZİ

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

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

PLASTİK ŞEKİL VERME (PŞV) Plastik Şekil Vermenin Temelleri: Başlangıç iş parçasının şekline bağlı olarak PŞV iki gruba ayrılır.

Ürün Geliştirme. Oğuz ALTAY Satış Direktörü

2009 MÜFREDATI MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ / MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ EĞİTİM PLANI SINIF: 1 DÖNEM: GÜZ. Ders Kodu Dersin Adı T P K ECTS Ders Tipi

Derin Çekme İşlemi Üzerine Kalıp Geometrisinin Etkisinin Sonlu Elemanlar Analizi

BİR TİCARİ ARAÇ İÇİN ECE R-14 REGÜLASYONUNA UYGUN KOLTUK BAĞLANTILARININ GELİŞTİRİLMESİ

ÜÇ BOYUTLU ÖLÇÜM VE ANALİZ SİSTEMİ.

Kompozit Malzemeler ve Mekaniği. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

KAYNAKLI İMALATTA SYSWELD İLE SİMÜLASYONLAR VE SONUÇLARIN KARŞILAŞTIRILMASI HAZIRLAYAN : EMRAH DEMİRAY

BİLGİSAYARLI TASARIM VE İMALAT YÖNTEMLERİ KULLANILARAK KRANK MİLİ İMALATI ÖZET ABSTRACT

AFYON KOCATEPE ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI BAŞKANLIĞI YÜKSEK LİSANS PROGRAMI

2. Amaç: Çekme testi yapılarak malzemenin elastiklik modülünün bulunması

T.C. BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MIM331 MÜHENDİSLİKTE DENEYSEL METODLAR DERSİ

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

Elastisite Teorisi Hooke Yasası Normal Gerilme-Şekil değiştirme

AFYON KOCATEPE ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI BAŞKANLIĞI YÜKSEK LİSANS PROGRAMI

TEKNOLOJİNİN BİLİMSEL İLKELERİ. Bölüm-4 MALZEMELERDE ÇEKME-BASMA - KESME GERİLMELERİ VE YOUNG MODÜLÜ Malzemelerde Zorlanma ve Gerilme Şekilleri


OTOMOTİV ENDÜSTRİSİNDE SAC METAL KALIP TASARIMI ve TOPOLOJİ TABANLI YAPISAL OPTİMİZASYONU

ANKARA PROFESYONEL MAKİNA KALIP PLASTİK YAPI EĞİTİM SANAYİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ

BASMA DENEYİ MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ. 1. Basma Deneyinin Amacı

REZA SHIRZAD REZAEI 1

T.C. ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ YANDAL EĞİTİM-ÖĞRETİM PLANI

ÜNİVERSAL MUKAVEMET TEST SİSTEMLERİ. Mühendislik Araştırmları Elektronik Sistemler Engineering Research Electronic System

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

BİLGİSAYAR DESTEKLİ TASARIM VE ANALİZ (ANSYS)

T.C. ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ÇİFT ANADAL EĞİTİM-ÖĞRETİM PLANI

Kompozit Malzemeler ve Mekaniği. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

Numerical Investigation of the Effect of Needle Tilting Angle on Irrigant Flow Inside the Tooth Root Canal

TEKNİK KILAVUZ : QUARD VE QUEND SOĞUK ŞEKİLLENDİRİLMESİ

IENG 227 Modern Üretim Yaklaşımları

YÜKSEK HIZLI İŞ MİLLERİNİN TERMAL MODELLEMESİ

TORNA TEZGAHINDA KESME KUVVETLERİ ANALİZİ

Çok Noktalı Şekillendirme ile Parça Üretimi

LEVENT KALIP TANITIM SUNUMU

data M Roll Form Teknoloji partneriniz

Dişli çark mekanizmaları en geniş kullanım alanı olan, gerek iletilebilen güç gerekse ulaşılabilen çevre hızları bakımından da mekanizmalar içinde

MUKAVEMET DERSİ. (Temel Kavramlar) Prof. Dr. Berna KENDİRLİ

Profesyonel Çözümler Professional Solutions

Asenkron Motor Analizi

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK 402 MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY - 3 ÜÇ NOKTALI EĞİLME DENEYİ

ÇATI KONSTRÜKSİYONLARINDA GAZBETON UYGULAMALARI Doç.Dr.Oğuz Cem Çelik İTÜ Mimarlık Fakültesi Yapı Statiği ve Betonarme Birimi

AFYON KOCATEPE ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI BAŞKANLIĞI DOKTORA PROGRAMI

teknolojinin yeni adresi

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

Sakarya Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü. İmalat Müh. Deneysel Metotlar Dersi MAK 320. Çalışma 3: SERTLİK ÖLÇÜMÜ

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

SAFE v7. Yazýlýmýn bir aylýk tam sürümlü CD-ROM unu ücretsiz isteyebilirsiniz.

ALBA KALIP ve OTOMASYON MAKİNALARI İMALAT SANAYİ ve TİC. LTD. ŞTİ.

Uygulanan dış yüklemelere karşı katı cisimlerin birim alanlarında sergiledikleri tepkiye «Gerilme» denir.

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

L KESİTLİ KİRİŞTE KAYMA MERKEZİNİN ANSYS İLE VE DENEYSEL YOLLA BULUNMASI

T. C. GÜMÜŞHANE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK ve DOĞA BİLİMLERİ FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

SAC LEVHALARIN ŞEKİLLENDİRİLEBİLİRLİĞİNE ETKİ EDEN DEĞİŞKENLİKLERİN İNCELENMESİ

BİLGİSAYAR DESTEKLİ MÜHENDİSLİK SEMİNERİMİZE HOŞGELDİNİZ!!! HAZIRLAYAN: H.NAZIM EKİCİ

İÇERİSİ BETON İLE DOLDURULMUŞ ÇELİK BORU YAPI ELEMANLARININ DAYANIMININ ARAŞTIRILMASI ÖZET

BARTIN ÜNĠVERSĠTESĠ MÜHENDĠSLĠK FAKÜLTESĠ METALURJĠ VE MALZEME MÜHENDĠSLĠĞĠ

ASİMETO DİJİTAL KOMPARATÖR SAATİ ÖZELLİKLERİ

METROPOL SOFT SOLIDWORKS PREMIUM SOLIDWORKS STANDARD SOLIDWORKS PROFESSIONAL KOLAY KULLANIM

WHO WE ARE BİZ KİMİZ B-TEK METAL

Sac şekillendirme prosesinde kullanılan süzdürme çubuğu frenleme kuvvetinin modellenmesi

Kılavuz Rayları ve Emniyet Freni Mekanizmaları Üzerindeki Gerilmelere Dair Araştırma

Transkript:

XVIII. ULUSAL MEKANİK KONGRESİ 26-30 Ağustos 2013, Celal Bayar Üniversitesi, Manisa ARTIMLI SAC ŞEKİLLENDİRME YÖNTEMİNİN SAYISAL ANALİZİNDE AÇIK ADIM VE KAPALI ADIM SONLU ELEMAN YÖNTEMİ ÇÖZÜMLERİNİN KARŞILAŞTIRMALI ANALİZİ M. Emin Tamer 1, Omer Music 2, İzzet Ozdemir 2, Besim Baranoğlu 2, Ali Sakin 3, İsmail Durgun 3 1 Metal Şekillendirme Mükemmeliyet Merkezi, Atılım Üniversitesi, Ankara 2 İmalat Mühendisliği Bölümü, Atılım Üniversitesi, Ankara 3 Ar-Ge Prototip Atölye, TOFAŞ, Bursa ÖZET Sacın belirli bir pot çemberine bağlanarak bir şekillendirme ucu vasıtası ile değişik noktalardan uygulanan kuvvet ile (bu kuvvetin oluşturduğu lokal plastik deformasyonlar yolu ile) şekillendirilmesi yöntemine Artımlı Sac Şekillendirme (ASŞ) tekniği denmektedir. İşlem çoğunlukla sayısal kontrollü (CNC) dik işleme tezgahlarında gerçekleştirilmektedir. ASŞ, özellikle şekillendirme sırasında bir kalıp gerektirmemesi ve bu sebeple hem maliyetinin düşük olması hem de üretim esnekliği sağlaması açısından prototip ve/veya konsept üretim benzeri düşük adetli üretimler için uygun bir imalat yöntemidir. Artımlı sac şekillendirme işlemi, seçilen parça geometrisine göre uzun süren bir yöntemdir. Ayrıca şekillendirme sırasında parçanın çeperleri istenenden fazla incelebilmekte ya da yırtılabilmektedir. Bu sebeplerden dolayı, imalat öncesinde ilgili geometrinin üretiminde seçilen takımyolu ve diğer parametrelerin sayısal bir ortamda denenerek etkinliğinin ve doğruluğunun tespit edilmesi önem arz etmektedir. Bu durum, bu çalışmanın temel motivasyonunu oluşturmaktadır. Bu çalışmada, kesik koni ve kare piramit şekillerine sahip iki ayrı parça geometrisi için öncelikle belirlenen takımyolları sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak açık adım (explicit) ve kapalı adım (implicit) analizler ile incelenmiştir. Takımyolları üç değişik şekillendirme ucu çapı için (5mm, 10mm ve 15mm) hazırlanmıştır. Hazırlanan takımyolları MATLAB programı vasıtası ile oluşturulan bir arayüz dosyası ile ABAQUS sonlu elemanlar yazılımına girdi olarak verilmiştir. Ayrıca malzemenin detaylı simülasyona yönelik mekanik özellikleri hassas şekilde tespit edilmiş ve bu bilgiler de ilgili sonlu elemanlar yöntemi programına malzeme kartları olarak yerleştirilmiştir. Çalışmada analizleri yapılan parçaların daha sonra imalatları gerçekleştirilmiş ve imal edilen parçalar üzerinden optik ölçüm yöntemi ile hem geometrik bilgi (ölçüler ve toleranslar) hem de genleme değerleri elde edilmiştir. Optik ölçümler için GOM-Atos ve Argus optik ölçüm sistemleri kullanılmıştır. 589

Belirli bir kesit boyunca ölçümler karşılaştırıldığında gerek açık adım gerekse kapalı adım çözümlerinin oldukça iyi sonuçlar verdiği görülebilir. Ancak çözümler kalınlık değişmesi açısından karşılaştırıldığında kapalı adım çözümlerin açık adım çözümlerine göre çok daha iyi sonuç verdiği değerlendirilmektedir. Anahtar kelimeler: artımlı sac şekillendirme, sonlu eleman yöntemi, kalıpsız şekillendirme 1. GİRİŞ Otomotiv sanayiinde yeni bir ürünün piyasaya sürülmesi için gereken tasarım sürecinin en uzun süre alan ve en masraflı aşaması prototip aşamasıdır. Her ne kadar günümüzde tasarımın hemen her aşaması, gerekli hesaplama ve analizler de dahil olmak üzere, bilgisayar ortamında yapılabiliyor olsa da, özellikle otomobil benzeri birçok parçanın etkileşim içinde olduğu karmaşık bir son ürün dikkate alındığında, ortaya çıkan ürünün fiziksel etkilere maruz kalacak şekilde gerçek bir modeli üzerinde yapılacak ölçüm ve analizler gerekliliğini hala yitirmemiştir. Bu sebeple, tasarım süreci içinde ortaya çıkacak ürün değişik aşamalarda prototip olarak (düşük adetli) imal edilmekte ve gerekli test ve analizler bu prototip ürün üzerinde gerçekleştirilmektedir. Yine otomotiv sanayii dikkate alındığında, üretim süreçleri tamamen seri üretime göre planlanır. Yüksek adetli üretimler için ekonomik olan ve aynı zamanda üretim süresi oldukça kısa olan süreç ve yöntemler tercih edilir. Ancak prototip imalat süreçlerinde adetler düşüktür. Seri imalat yöntemleri ile prototip imalat gerçekleştirmek, birçok dezavantajı beraberinde getirir: Bunlardan birincisi parça başı maliyetlerin oldukça artmasıdır. Örneğin, bir kasa üzerindeki sac parçalardan birinin imalatında konvansiyonel yöntemler kullanıldığında sadece kalıplar için 100bin TL miktarlarına çıkabilen kalıp maliyetleri ile karşılaşılabilmektedir. Üretim adetleri de 100bin mertebesinde olduğunda, parça başı maliyet düşük olmaktadır. Ancak bu tür bir kalıp toplamda 100 adet yapılacak bir parça için imal edilirse, parça başı maliyet oldukça yüksek olmaktadır. Seri imalatta kullanılan yöntemlerin prototip imalatta kullanılmasının sakıncalarından ikincisi, bu yöntemlerin esnek olmamasıdır. Belirli bir tasarıma göre hazırlanan bir kalıp, örnek olarak, tasarım değiştiği taktirde tamamen değişmekte ve çoğu zaman yeniden imal edilmektedir. Oysa ki tasarım süreci sık sık ve çok değişiklik gerektirir. Parça tasarlanıp üretilir, denenir, ve tasarım değiştirilip tekrar üretilmesi gerekebilir. Bu durumda seri imalatta kullanılan yöntemler hem yüksek maliyetlerini daha da arttırmakta, hem de sürecin hızını oldukça yavaşlatmaktadır. Bu sebepler dolayısı ile, prototip imalatta, tamamen prototip imalata uygun yöntemlerin arayışı pek çok alternatif şekillendirme yöntemini de beraberinde getirmiştir. Önemli olan bu alternatif yöntemlerle, tasarlanmış olan ürünün hem geometrik hem de mekanik/malzeme olarak aynı modelini elde etmektir. Literatürde bu konuda, seri imalatta kullanılan kalıplara alternatif olarak farklı (daha ucuz, daha kolay üretilen ve geri dönüşümü daha az enerji ile gerçekleştirilebilecek olan) malzemelerle üretilen kalıplar [1-3] araştırılmakla birlikte, özellikle son on yılda giderek artan bir şekilde artımlı sac şekillendirme yöntemleri belirgin bir şekilde ön plana çıkmaya başlamıştır. Artımlı sac şekillendirme (ASŞ) işlemi, kalıp kullanmadan (veya tek taraflı mastar kullanarak), özel bir baskı ucuyla sac plakaya bir veya birkaç noktadan baskı uygulayarak ve zaman içinde baskı noktasının yeri değiştirilerek şekil verilmesi işlemidir. Şekil-1 de genel olarak ASŞ yöntemi gösterilmektedir. Şekil verme işlemi baskı ucunun (veya uçlarının) sac 590

plakaya temas ettiği bölgede ve bu bölgenin çok yakınında oluşmakta ve sac plakanın geri kalan tüm bölümü elastik olarak şekil değiştirmektedir. Bu işlem bir CNC dik işleme tezgahında gerçekleştirilebilir. Tutucu Tutucu Sac Destek kalıbı Şekillendirme ucu Tutucu Takımyolu Şekil-1: Artımlı Sac Şekillendirme Yöntemi [4] Artımlı sac şekillendirme işlemleri, pek çok değişik alternatif şekillendirme yöntemini de içinde barındırır. Bunların bazıları, Şekil-2 de verilmiştir. ASŞ yöntemi ile basit geometriye sahip parçalar (kesik konik parça, kesik kare piramit vb.) duvar açısı belirli bir dereceyi geçmediği sürece başarılı bir şekilde üretilebilmektedir. Ancak geometri değiştikçe buna bağlı olarak duvar açısı da değişmekte ve böylelikle kompleks yapıya sahip parçaların üretimi zorlaşmaktadır. Üretim sırasında karşılaşılan önemli problemlerin başlıcaları şunlardır: 1. Duvar açısı arttıkça yırtılma problemi ortaya çıkmaktadır. 2. Kullanılan şekillendirme ucunun geometrisinde (örneğin çapında) değişiklik, imal edilen parçanın geometrik toleranslarını değiştirmektedir. 3. Üretilen parçanın sac kalınlığı, bu kalınlığın parça boyunca değişikliği ve parça karakterini belirleyen ölçüsel değerler birçok parametreye bağlı olarak değişmektedir. 4. Şekillendirme sonrasında elastik geri kazanım dolayısı ile oluşan geri yaylanma, ölçüsel toleranslarda farklılıklar ortaya çıkarabilmektedir. Özellikle ASŞ yöntemi ile yapılan üretimin süresi dikkate alındığında, imalat öncesinde parçanın şekillendirilip şekillendirilemeyeceği ve eğer şekillendirilebilecek bir parça ise, şekillendirme sonrasında geometrik ölçülerde toleranslar içinde kalıp kalmadığı ve kalınlıktaki azalmanın kritik değere ulaşıp ulaşmadığı hususlarının imalat öncesinde tespit edilebilmesi büyük önem arz eder. Sayısal yöntemlerle önceden gerçekleştirilebilecek analizler yolu ile parçanın üretilebilirliği ve üretimi sonrasında geometrik/mekanik özelliklerinin tespiti, imalat öncesinde gerekli takımyolunun tasarlanmasıne imkan sağlayabilmektedir. Bu tespit, bu çalışmanın omuriliğini oluşturmaktadır. Bu çalışmada temel amaç, iki basit geometriyi (kesik koni ve kesik kare piramit) ASŞ ile üretmek üzere tasarlanmış olan takımyollarının sayısal analizlerinin aynı takımyolları kullanılarak yapılan imalat sonrası elde edilen sonuçlar ile karşılaştırılması ve buradan yola çıkarak, çalışmada kullanılan yöntem olarak sonlu eleman yönteminin yetkinliğinin 591

değerlendirilmesidir. Buradan çıkan sonuçlar ışığında sonlu eleman yönteminin ASŞ yöntemi ile imalatın tasarımında bir ilk adım olarak kullanılırlığı gösterilmek istenmektedir. Yukarıda da bahsedildiği üzere iki ayrı basit üç boyutlu geometri karşılaştırmaların temel eksenini oluşturmaktadır: Kesik koni parça ve kesik kare piramit. Şekil-2: Değişik ASŞ Teknikleri: Yarı Kalıplı Şekillendirme (üst sol), Destek Kalıplı Şekillendirme (üst sağ) ve İki Uçlu Şekillendirme (alt) [5]. İmalatlarda ve analizlerde, TOFAŞ tarafından yoğun bir şekilde kullanılmakta olan FEP04 çelik sac ve bu sacın mekanik özellikleri kullanılmıştır. Bu amaçla öncelikle FEP04 malzemesinin mekanik özellikleri (özellikle akma eğrisi) hassas bir şekilde değişik testler kullanılarak tespit edilmiştir. Sonrasında parça sanal ortamda Abaqus sonlu eleman yazılımı kullanılarak modellenmiş ve takımyolları bu programa girilerek analizler gerçekleştirilmiştir. Analizlerde, zaman entegrasyonu için iki ayrı yöntem kullanılmıştır: açık (explicit) ve kapalı (implicit). Analizler sonrasında aynı takımyolları imalat için Atılım Üniversitesi Metal Şekillendirme Mükemmeliyet Merkezi nde bulunan CNC dik işleme merkezine programlanmış ve karbür şekillendirme uçları kullanılarak imalatlar gerçekleştirilmiştir. Çalışma, hem açık hem de kapalı adım çözümlerinin imalat sonrasında elde edilen ürün üzerinden yapılan ölçümler ile karşılaştırılmasını içermektedir. 2. MALZEME KARAKTERİZASYONU VE SAYISAL MODELLEME Malzeme karakterizasyonu sayısal modellemede güvenilir sonuçlar elde edebilmek için oldukça önemlidir. Bu amaçla deneysel çalışmalarda kullanılacak olan malzeme üzerinde tek eskenli çekme testleri, hidrolik şişirme testleri ve pul basma testleri gerçekleştirilmiştir [6]. Bu testler karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiş ve sonuçta elde edilen akma eğrisi (Şekil-3) malzeme verisi olarak simulasyon programına (Abaqus) girdi olarak verilmiştir. Daha önceki çalışmalarda elde edilen sonuçlar ışığında sonlu elemanlar analizinde eleman tipi olarak 4 düşüm noktasına sahip kabuk elemanı tercih edilmiştir. Bu elemanda kalınlık boyunca 7 entegrasyon noktası kullanılmıştır (eleman türü, entegrasyon noktası sayısı ve eleman sayısı ile ilgili detaylı bilgi [6]da bulunabilir). Kesik konik parçada yaklaşık 6400, 592

kesik kare piramitte ise yaklaşık 6000 eleman kullanılmıştır. Gerek kesik konik gerekse kesik kare piramitte kullanılan ağ yapısı Şekil-4 te verilmiştir. Burada dikkat edilmesi gereken husus, her iki geometri için de, takımyolunun geçtiği ve malzemenin deformasyonunun yüksek olduğu bölgede ağ yapısı daha çok sayıda elemanla oluşturulmuş, diğer bölgelerde ise ağ yapısındaki eleman sayısı seyrekleştirilmiştir. Analizlerde Abaqus sonlu elemanlar yazılımı kullanılmıştır. 600 FEP04 Malzeme için Akma Eğrisi Gerçek Gerilme (MPa) 500 400 300 200 100 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 Gerçek Genleme Şekil-3: Akma Eğrisi. Şekil-4: Kesik Konik Parça ve Kesik Kare Piramitte Ağ Yapısı. Her iki geometri için de takımyolunu oluşturmak amacı ile öncelikle katı model üzerinde Hypermill programı kullanılarak takımyolu (G-code olarak) otomatik olarak hazırlanmış, daha sonra bu takımyolu MATLAB da hazırlanan bir arayüz programı kullanılarak Abaqus ortamına takım ucu koordinatları olarak aktarılmıştır. Aynı takımyolu, deneysel imalatta kullanılmak üzere CNC dik işleme tezgahına programlanmıştır. Takımyolları 5, 10 ve 15 mm olmak üzere üç farklı çaptaki şekillendirme ucu için ayrı ayrı oluşturularak denenmiştir. Her üç takım boyutu için de benzer sonuçlar alınmıştır; ancak bu çalışmada sınırlı yer olması dolayısı ile sadece 10 mm çaplı takım ile elde edilen sonuçlar verilmektedir. 593

3. İMALAT VE SONUÇLARIN KARŞILAŞTIRILMASI Elde edilen sayısal sonuçların deneysel verilerle karşılaştırılması amacı ile öncelikle kesik konik ve kesik kare piramit parçaları imal edilmiştir. Bunun için öncelikle biri kare diğeri dairesel bir boşluğa sahip 2 farklı pot çemberi imal edilerek CNC tezgaha uygun bir şekilde bağlanmıştır (Şekil-5). Sayısal analizlerde kullanılan 5, 10 ve 15 mm uç için hazırlanmış olan takımyolları CNC tezgaha programlanmış ve imalat için küresel karbür uçlar kullanılmıştır. (a) (b) Şekil-5: a- Kesik Kare Piramit ve b- Kesik Konik Parça İçin Pot Çemberleri. İmalatı yapılacak olan parçalar kimyasal markalama sıvılarıyla markalanmış ve imalat sonrası markalamalarda oluşan değişiklik GOM-Argus sistemi ile ölçülmüştür. Şekil-6 da markalanmış sac parçaların imalat sonrası görüntüleri gösterilmektedir. Ayrıca imalat sonrası parçanın üç boyutlu katı modelleri GOM-Atos sistemi ile optik olarak elde edilmiştir (a) Şekil-6: a- Kesik Konik ve b- Kesik Kare Piramit Parçanın Markalanmış Olarak Üretimi. Üretilen parçalarda 3 boyutlu koordinat ve optik deformasyon ölçümleri yapılmıştır. 3 boyutlu koordinat ölçümleri ile geometrik toleranslar elde edilmiş olup deformasyon ölçümü ile de üretilen parçadaki deformasyon miktarı ve sacdaki incelme miktarı elde edilmiştir. Karşılaştırmalar, koni ve piramit eksenleri yönünde iki ayrı kesit alarak gerçekleştirilmiştir (Şekil-7). Kapalı adım, açık adım ve deneysel sonuçların bu iki kesitte karşılaştırılması deneysel olarak üretilen parça üzerinde aynı eksenlerde alınan ölçümlerle karşılaştırılarak yapılmaktadır. Şekil-8, kesik konik parça için ölçüsel toleranslar açısından karşılaştırmayı vermektedir. İmal edilen parçanın iki ayrı kesitten alınan dikey görüntüsü üzerinde kapalı (b) 594

adım çözümlerinin daha yakın sonuçlar verdiği görülebilir; bunun temel sebebi açık adım çözümlerinin geri yaylanma (springback) çözümlerini yapmamasıdır. Benzer bir karşılaştırma, Şekil-9 da kesik kare piramit parça için gösterilmektedir. Burada, her iki çözümün de deneysel sonuçlara göre yaklaşık aynı hatayı içerdiği görülebilir. X X Y Y Şekil-7: Kesik Konik Ve Kesik Kare Piramit Parça İçin Karşılaştırma Eksenlerinin Tanımı. Şekil-8: Kesik Konik Parça Geometri Karşılaştırması. İki çözüm yönteminden elde edilen asal genleme (major strain) değerlerinin, eksenler boyunca değişimleri her iki geometri için için Şekil-10 da karşılaştırılmıştır. Her iki şekil de incelendiğinde kapalı adım çözümlerinin açık adım çözümlerine göre daha iyi çözüm verdiği tespit edilebilir. Dikkat edilmesi gereken iki nokta vardır: Birinci olarak, açık adım çözümlerinde her iki kesitte de bir bölgede deneysel ölçümlerden büyük bir sapma söz konusudur. Açık adım çözümleri, bilindiği üzere, dinamik etkileri de dikkate alır; bu anlamda takımın parçaya ilk değdiği anda ivmesel bir hata söz konusu olmaktadır. Bu sebeple, takımın şekillendirmeye başlamak için ilk değdiği yüzeye yakın olan kısımda, her iki kesitte de ve her iki geometri için bir sayısal hata söz konusu olmaktadır. İkinci husus ise, kesik konik parçada X-eksenindeki kesitteki karşılaştırmada, pozitif tarafta optik ölçüm sonuçları sayısal çözümlerden farklı sonuç vermiştir: bunun sebebi deneysel ölçüm hatasıdır. Optik ölçümde oluşan hata dolayısı ile bu şekilde bir sapma ortaya çıkmıştır. Küçük asal genlemeler, yöntemin deformasyon yapısı özelliği dolayısı ile, sıfıra yakın çıkmaktadır. Şekil-11 de küçük asal gerilmeler kesik kare piramit parça için gösterilmiştir. Deneysel sonuçlardaki sıfır değerinden sapmalar ölçüm hataları dolayısı iledir. 595

Tamer, Music, Ozdemir, Baranoğlu, Sakin ve Durgun Şekil-9: Kesik Kare Piramit Parça Geometri Karşılaştırması. Şekil-10: Kesik Konik (Üst) Ve Kesik Kare Piramit (Alt) Geometriler Üzerinde Büyük Asal Genleme Karşılaştırması. 596

Tamer, Music, Ozdemir, Baranoğlu, Sakin ve Durgun Şekil-11: Kesik Kare Piramit Parça İçin Küçük Asal Genleme Karşılaştırması. Şekil-12: Kalınlık Dağılımı Karşılaştırması (Kesik Konik Üst, Kesik Kare Piramit Alt) İki yöntem ve deneysel karşılaştırma ayrıca kalınlık değişimi açısından da yapılmıştır. Deneylerde kullanılan sac kalınlığı 0.8 mm dir. Şekillendirme sırasında bu kalınlık şekillendirme bölgesinde düşmektedir. Eksen boyunca kalınlık değişimi her iki parça için de 597

Şekil-12 de gösterilmiştir. İki yöntemin de kalınlık değişimini (açık adımda görülen dinamik etkileri gözardı edersek) oldukça iyi modellemiş olduğu bu şekilden görülebilir. Kapalı adım, beklenilebileceği üzere, açık adıma göre daha yakın sonuçlar vermiştir. 4. SONUÇ Bu çalışmada örnek iki adet parça üzerinden yapılan sonlu elemanlar simulasyonları ile gerçek imalat sonucunda elde edilen ölçümler karşılaştırılmıştır. Yapılan analizler sonucu kapalı adım sonlu elemanlar yöntemi ile elde edilen veriler optik ölçüm sonuçları ile neredeyse birebir uyumlu çıkmıştır. Açık adım çözümlerinde ise, dinamik etkiler dolayısı ile sonuçlarda kapalı adıma göre hata payının daha yüksek olduğu değerlendirilmiştir. Özellikle büyük asal genleme ve kalınlık dağılımı karşılaştırmalarında takım ucunun saca ilk değdiği yerlerde önemli farklılıklar gözlenmiştir. Bundaki sebep açık adım analizlerde dinamik etkilerden dolayı takım ucu saca ilk temas ettiğinde sacın fazla deforme olmasıdır. Prosesin devamında ise sac toparlamaktadır. Sonuçlar da bundan dolayı prosesin devamında birbiriyle uyumlu çıkmaktadır. Geometrik ölçümlere bakıldığı zaman sonuçlar birbiriyle uyumlu çıkmıştır. Sonuç olarak geometrik tolerans karşılaştırması için hızlı olmasından dolayı açık adım analiz yöntemi tercih edilebilir; ancak eğer kalınlık değişimi kritik bir tasarım kriteri ise, bu durumda kapalı adım çözümleri, daha uzun sürmesine rağmen, tercih edilmelidir. REFERANSLAR 1. Kleiner, M., Curbach, M., Tekkaya, A. E., Ritter, R., Speck., K., Trompeter, M., Development of ultra high performance concrete dies for sheet metal hydroforming, Prod. Eng. Res. Devel. 2:201 208, 2008. 2. Sladojevic, J., Müller, H., Rapid tooling approaches for small lot production of sheetmetal parts, Journal of Materials Processing Technology, v115, I1, p.97-103, 2001. 3. Bate, P.S, Shaw, G.R., Hancock, M. A., Jones, S., Barrett, D., J., McDonagh, V.N., Ponton, C. B., Superplastic forming with ceramic lost wax dies, Journal of Materials Processing Technology, v48, I3-4, p.361-373, 1995. 4. Jeswiet, J., Micari, F., Hirt, G., Bramley, A., Duflou, J., Allwood, J.M.,2005, Asymmetric Single Point Incremental Forming of Sheet Metal, CIRP Annals - Manufacturing Technology, Volume 54, Issue 2, p. 88-114. 5. Shankar, R., Jadhav, S., Goebel, R., Homberg, W., Kleiner, M., Incremental sheet metal forming of preformed sheets, Proc. 8th Int. Conf. on Technology of Plasticity, Verona- Italy, 2005. 6. Baranoglu, B., Music, O., Tamer, M. E., Sakin, A., Durgun, İ., Kasa prototip imalatında artımlı sac şekillendirme yönteminin kullanımına yönelik sonlu elemanlar yöntemi tabanlı sistemin doğrulanması, Otekon 2012, 6. Otomotiv Teknolojileri Kongresi, 4-5 Haziran 2012, Bursa. 598