Hidrolik tahrikli preste kapalı kalıpta sıcak dövme prosesinin sonlu elemanlar yöntemi ile modellenmesi testi ve analizi

Abstract

Günümüzde bazı makina parça geometrilerinin karmaşık olması imal edilmelerini kısıtlamakta, imalat süresini ise uzatmaktadır. Sıcak dövme yöntemi ile proses öncesi ısıtılarak şekil verilebilirliği artırılan parçalarda, diğer yöntemlere göre daha düşük kuvvet ve enerjiye ihtiyaç duyularak tek seferde büyük şekil değişimi sağlanabilmektedir. Sıcaklık, basınç, kalıp geometrisi ve yağlama gibi temel parametrelerin parça geometrisine etkisi büyük olduğu için, soğuk şekillendirme kadar hassas parça geometrisi elde edilememektedir. Ancak, parça geometrisine etki eden optimum parametreler belirlenerek dövme prosesi sonrası, final parça geometrisine oldukça yakın parça geometrisi elde etmek mümkündür. Bu yüksek lisans tez çalışmasında, istenen final parça geometrisine ulaşabilmek için hidrolik pres tahrikli kapalı kalıpta sıcak dövme prosesi modellenmiş ve parametre optimizasyonu yapılmıştır. Sonlu elemanlar metodu ile gerçekleştirilen sayısal modelleme için öncelikle final parçayı elde edebilmek için uygun iş parçası belirlenmiştir. Belirlenen iş parçasından, istenen final geometriyi elde etmek için proses zinciri oluşturulmuştur. Oluşturulan bu proses zincirinde sırasıyla, iş parçasını ısıtma, soğuma, dış tufal giderme, haddeleme, kapalı kalıpta dövme ve soğuma adımları bulunmaktadır. İstenen final parça geometrisini elde edileceği kapalı kalıpta dövme adımında kullanılacak proses parametreleri belirlenmiştir. Bu parametreler sırasıyla; dişi ve erkek kalıp sıcaklığı, presleme hızı, kalıplar ile iş parçası arasında oluşan sürtünme katsayısı, iş parçasının ısıtıldığı ilk sıcaklık ve kalıplar ile iş parçası arasında gerçekleşen ısı iletim katsayısıdır. Gerçekleştirilen literatür çalışmaları doğrultusunda belirlenen her bir parametre için referans sayısal değerler oluşturulmuştur. Bu sayısal değerlere göre, pozisyon kontrollü gerçekleştirilecek simülasyon için proses tasarımı yapılmıştır. Yapılan proses tasarımı ile erkek kalıbın –Z yönünde hareket etmesi gereken mesafe değeri bulunmuş ve böylece referans simülasyon modeli oluşturulmuştur. Referans simülasyon sonucunda istenen final parça geometrisi elde edilememiş, iş parçası dişi kalıp tabanını tamamen dolduramamıştır. Yeniden proses tasarımı yapılarak erkek kalıbın presleme mesafesi artırılarak Ref-144 simülasyonu oluşturulmuş ve analiz tekrarlanmıştır. İstenen doluluk oranına ulaşılarak final parça geometrisine oldukça yakın geometri elde edilmiştir. Ancak erkek kalıbın presleme mesafesi artırıldığı için parçanın boyu istenen final parçanın boyundan kısa kalmıştır. Aynı zamanda iş parçası erkek kalıp ile dişi kalıp arasından akarak sakal oluşturmuştur, bu sebeple final parçayı elde etmek için talaş kaldırmak gerekmektedir. İstenen final parça geometrisini talaş kaldırmadan elde edebilmek adına referans parametre değerlerinde değişiklikler yapılmıştır. Optimum parametre değerlerini elde etmek için, referans değerler belirli oranlarda artırılıp azaltılarak on farklı analiz daha gerçekleştirilmiştir. Gerçekleştirilen analizlerin 2D geometrileri karşılaştırılarak optimum parametre değerleri belirlenmiştir. Bu parametre değerleri ile Optimum simülasyon oluşturulmuştur. Yapılan analiz sonucunda çok az bir sakal oluşumu ile istenen final parça geometrisine ulaşılmıştır. Gerçekleştirilen analizler doğrultusunda 2 farklı deneysel çalışma 1250 tonluk hidrolik presle gerçekleştirilmiştir. Birinci proses çalışmasında, talaş kaldırmadan final parça geometrisinin elde edilmesi hedeflenmiştir. Ancak Optimum simülasyon parametreleri ile proses gerçekleştirilemediği için, Referans simülasyon parametreleri kullanılmıştır. İkinci proses çalışmasında ise parçanın dişi kalıp tabanı doluluk oranını kontrol etmek için Ref-144 simülasyon parametreleri kullanılmıştır. Deneysel çalışma ve analizlerin sonucunda oluşan parça geometrilerinin birbirine oldukça yakın olduğu görülmüştür.