Ilık Hidromekanik Derin Çekme Prosesinin Sonlu Elemanlar Analizi Ve Parametrik Optimizasyonu

Abstract

Bu çalışmada otomotiv sanayiinde taşıt ağırlığını azaltmak için giderek artan şekilde kullanılan alüminyum alaşımlarının şekillendirilmesinde kullanılan geleneksel yöntemlerin yerini almaya başlayan ılık hidromekanik derin çekme prosesinin kapsamlı bir sonlu elemanlar modeli oluşturulmuştur. Farklı eleman sayıları ve eleman formülasyonları, temasta bulunan bileşenler için farklı sürtünme katsayıları ve malzeme modelleri sistematik bir şekilde denenerek sonlu eleman modeli için en uygun tercihler ve değerler belirlenmeye çalışılmıştır. Çalışmanın ikinci kısmında ise, oluşturulan sonlu elemanlar modeli ile ılık hidromekanik derin çekme işlemindeki takım sıcaklıklarının ve yükleme profillerinin (hidrolik basıncı ve baskı plakası kuvveti) en iyi şekillendirilebilirliği veren değerleri belirlenmeye çalışılmıştır. Bu çalışmalar neticesinde, malzeme davranışını en iyi elastik-viskoplastik-termal malzeme modelinin yansıttığı belirlenmiştir. Coulomb sürtünme katsayıları sac-kalıp ara yüzeyi için 0.05, sac-baskı plakası için 0.05 ve sac-zımba sürtünme yüzeyleri arasında 0.25 olarak tespit edilmiştir. En iyi şekillendirmenin sağlanabilmesi için kalıp ve zımbaya ait sıcaklık değerleri sırasıyla 300 ve 25 °C olarak belirlenmiştir. Hidrolik basıncın baskı plakasının kuvvetine göre daha etkin bir parametre olduğu görülmüştür.

In current study, a comprehensive finite element modeling was established for warm hydromechanical deep drawing process which is a promising technique in forming of aluminum alloys that are expected to be increasingly exploited in automotive industry along with lightweighting efforts. Different number of elements and element formulations, coefficients of friction for contacting surfaces and material models were systematically tested and optimum choices and values were determined. In the second part of the study, optimum tool temperature, and loading profiles (hydraulic pressure and blank holder force) were obtained parametrically to achieve highest formability in warm hydromechanical deep drawing process by using established FE model. As a result, elastic-viscoplastic-thermal material model was found to be reflecting the material behavior better compared to other material models utilized. Coulomb friction coefficient for contacting surfaces blank-die, blank-blank holder and blank-punch were determined as 0.05, 0.05 and 0.25, respectively. Optimal temperatures values for die and punch were determined as 300 and 25°C, respectively when highest formability is taken into account. Hydraulic pressure was found to be more effective on formability than blank holder force.