Artımlı Sac Şekillendirme Yönteminin Sayısal Analizinde Açık Adım Ve Kapalı Adım Sonlu Eleman Yöntemi Çözümlerinin Karşılaştırmalı Analizi

Abstract

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. 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