Esnek Roll Formıng İşlemi İle Profil İmalatının Modellenmesi

Abstract

Bu yüksek lisans tezinde, esnek roll form işlemi ile şekillendirilen bir profilin sonlu elemanlar yöntemi ile analiz edilebilmesi için önem taşımakta olan parametrelerin teorik ve deneysel olarak tespit edilmesi amaçlanmıştır. Şeklin boyutlarının kabul edilebilir olması için önem taşıyan faktörler incelenmiştir. Endeki kesit değişimi ile oluşan deformasyon sonucunda profilin bacak boyunun uzunluk boyunca eşit kalması isteniyorsa, çözülmüş metal sac şeklinin ve hadde takım yolunun doğru tanıtılması gerekmektedir. Tanıtılacak olan takım yolunu referans alarak da rotasyon hareketinin tanımlanması yapılır. Gerekli teorilerin tanıtılmasının ardından, kullanıcı tarafından tanımlandığı varsayılan ve boyutları isteğe göre verilmiş ve enine kesit değişimine uğrayan bir vaka çalışması gerçekleştirilmiştir. Kullanıcının tanıttığı son haldeki profil başlangıç noktası olarak kabul edilmiştir. Ardından deformasyon sırasında oluşan enine uzama hesaplanarak, prosesten önce kesilmiş olması gereken çözülmüş sacın boyutları hesaplanır. Deformasyon sırasında hangi kısımların enine yöndeki uzamadan etkilendiğini anlıyabilmek için profil gruplara ayrılırak hesaplamalar gerçekleştirilir. Çözülmüş sac boyutları ve uygun takım yolu belirlendikten sonra, dönme hareketi tanımlanmalıdır. Dönme hareketi, belirlenmiş olan takım yolundan çıkarılarak, aralarındaki diklik durumunu her geometri evresinde korumak gerekmektedir. Dönme hareketinde merkez noktası büyük önem taşıdığından ötürü, bu noktanın nerede duracağı sonuçtaki boyutları etkileyecek kadar önemlidir. Bunun dışında, tanımlanan profil şekli ile hadde boyutu arasında bir ilişki kurularak, hadde için bir azami boyut sınırı kısıtlaması getirilmiştir. Esnek profil şekillendirme yönteminin bir ticari sonlu elemanlar yöntemi programına uygulanabilirliginin incelemesi yapılmıştır. Haddelerin sistemde dizilimi ve gerekli olduğu taktirde düzleyici haddelerin yerleştirilmesi durumu da bu çalışmada işlenmiştir. Ayrıca, mevcud programın haddelere altı serbestlik derecesine kadar izin verip vermediği de araştırılmış ve sonucunda başarılı olunmuştur. Simulasyonun sonuçları değerlendirilmiş ve yüksek boyut uyumunun yanında malzeme özelliklerinin de iyi olduğu görülmüştür.

In this thesis, the required parameters to realize the finite element analysis of roll forming of a U channel with varying cross-section were investigated. Most significant factors affecting the consistency of shape dimensions were inspected. In order to acquire a constant leg height at the end of cross-section variation, the tool path of the rolls as well as the unfolding sheet metal must be defined wisely. An appropriate rotation definition is also supposed to be specified by referencing the determined tool path. Following the introduction of necessary theories, a case study was commenced with an assumed user definition that has arbitrary dimensions for a cross-section varying profile. The end shape of the profile was referenced as the initial point. Thereafter, the appropriate precut unfolding shape was calculated by respecting the deformation originated dilatation. The profile was separated into groups to define the regions that are affected from the dilatation during deformation. As the unfolding shape and the tool path for the rolls were specified, the rotational definition was also determined by calculations aiming to keep the perpendicularity with the specified tool path. The position of the rotational center point was also a significant parameter, since the rotation movement depends on its location. Also, a relationship with roll size and the flexible profile geometry is created to set a maximum roll size limitation. The feasibility of the flexible roll forming in commercial finite element software was inspected. Determining the arrangement of the rolls and setting additional flattener rolls to the system was also significant. Besides, the availability of finite element software to assign up to six degree of freedoms was investigated and succeeded. The results of the simulation were discussed and the dimension consistency was achieved with good precision and successful material properties.