Artımlı şekillendirme yönteminin otomotiv sektörü uygulamalarına yönelik olarak geliştirilmesi
Development of incremental forming method for automotive sector applications
Yazar: ÖMER SEÇGİN
Danışman: PROF. DR. İBRAHİM ÖZSERT
Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Artımlı şekillendirme yöntemi = Incremental forming method ; Metal şekillendirme = Metal forming ; Otomotiv sektörü = Automotive sector ; Şekil verme yöntemleri = Shaping methods

Özet:
Bu çalışmada, artımlı şekillendirme yöntemi üzerinde yenilik yapılarak "Kayar Artımlı Şekillendirme" yöntemi geliştirilmiştir. Geleneksel olarak artımlı şekillendirme yönteminde sac kenarlarından iş bağlama aparatına sabitlenmektedir. Sabitleme işlemi için cıvata veya klempler kullanılmaktadır. Şekillendirme esnasında sacın akışı engellendiği için, sacın et kalınlığında büyük değişimler meydana gelmektedir. Bu değişimleri azaltmak için, bu tezin özgün yönü olarak, sacın akışına izin verecek şekilde bir aparat tasarlanmıştır. Böylece et kalınlığının daha homojen olmasına çalışılmıştır.

Çalışma kapsamında geliştirilen Kayar Artımlı Şekillendirme (TPIF_RL) yöntemi ile DKP 37 ve DP600 saclarının şekillendirilebilirliği araştırılmıştır. Şekillendirme esnasında oluşan şekillendirme kuvvetleri belirlenmiştir. Deney sonucunda her bir numunenin et kalınlığı ve yüzey pürüzlülükleri ölçülmüştür. Bu üç bağımlı değişken için (şekillendirme kuvveti, yüzey pürüzlülüğü ve et kalınlığı) şekillendirme parametrelerinin optimizasyonu yapılmıştır. Daha sonra varyans analizi yapılmış ve parametrelerin birbirleri ile etkileşimleri incelenmiştir. Bu üç bağımlı değişkenin tahmini için %95 güven aralığında ikinci dereceden analitik denklemler oluşturulmuştur. Ayrıca, gri istatistiksel analiz yöntemi ile her üç bağımlı değişkeni birlikte optimize eden parametre seviyeleri belirlenmiştir.

Giriş bölümünde artımlı şekillendirme yöntemi kısaca anlatılmıştır. Literatür araştırması bölümünde artımlı şekillendirme ile ilgili daha önce yapılmış çalışmalardan örnekler verilerek, yöntem detaylı şekilde tanımlanmıştır. Materyal bölümünde, çalışma kapsamında kullanılan sacların özellikleri verilmiştir. Yöntem bölümünde ise bu çalışma kapsamında geliştirilmiş olan Kayar Artımlı Şekillendirme yöntemi ile araştırmada kullanılan ölçme ve değerlendirme yöntemleri açıklanmıştır. Deneysel çalışmaların sonuçları bölümünde deney sonuçları, parametrelerin optimizasyon çalışmaları, varyans analizi ve parametrelerin etkileşimleri incelenmiştir. Gri istatistiksel analiz ile optimum parametre seviyeleri belirlenmiştir. Ayrıca sonlu elemanlar analizi ile deneysel sonuçlar karşılaştırılarak geliştirilen sonlu elemanlar modelinin doğruluğu gösterilmiştir. Geri esneme analizi yapılarak deney sonunda sacların esneme miktarları belirlenmiştir. Prototip üretimi için, geliştirilen yöntem ile derin çekme yönteminin maliyet analizleri yapılarak kıyaslanmış ve geliştirilen yöntemin maliyet avantajı gösterilmiştir. Sonuç bölümünde ise yöntemin etkin kullanılabilirliğine ilişkin değerlendirmeler yapılmıştır.

Abstract:
In this study, "rolling blank holder incremental forming method" was developed by improving the traditional incremental forming method. In the traditional incremental forming method, sheet is fixed to the work holder apparatus from the sheet edges. Bolts or clamps were used for fixing. Since the flow of the sheet is prevented during forming, large changes occur in the wall thickness. In order to minimize these changes, an apparatus has been designed to allow the flow of the sheet as the original aspect of this thesis. This apparatus permits the flow of the sheet during forming. Thus, the wall thickness was more homogeneous.

In this study, the formability of DKP 37 and DP600 sheets was investigated by using Rolling Blank Holder Incremental Forming (TPIF_RL) method. The forming forces that occur during the forming were determined. As a result of the experiment, the wall thickness and surface roughness of each sample were measured. For these three dependent variables (shaping force, surface roughness and wall thickness), the forming parameters were optimized. Then, variance analysis was performed and the interaction of the parameters with each other was investigated. In addition, second order analytical equations were created in the 95% confidence interval for the estimation of these three dependent variables.

In the introduction section, the method of incremental forming was briefly explained. In the literature research, the method was described in detail by giving examples from previous studies on incremental forming. In the material section, the properties of the sheets used in the study were given. In the method section, Rolling Blank Holder Incremental Forming method developed in this study was explained. In addition, the parameters examined in the experiments and the evaluation methods of the test results were explained.  The finite element model of the developed method was also defined. In the experimental results section experimental results, optimization of parameters, analysis of variance and interaction of parameters were investigated. In addition, by comparing the finite element analysis and experimental results, accuracy of the developed finite element model was shown. Springback analysis was performed. For the prototype production, the cost analysis of the deep drawing method was compared with the developed method. Then, the cost advantage of the developed method was shown. In the results section, evaluations were made regarding the effective usability of the method.