Makara ile sac şekillendirme sistemi ve sonlu elemanlar yöntemi ile analizi
Roll forming process and simulation by using finite element method
Yazar: ESRA ÇERÇİ
Danışman: PROF. DR. KERİM ÇETİNKAYA
Karabük Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Endüstriyel Tasarım Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Endüstri Ürünleri Tasarımı = Industrial Design
Dizin: Sonlu elemanlar analizi = Finite element analysis

Özet:
Makara ile sac şekillendirme işlemi, geleneksel şekillendirme yöntemlerine kıyasla, dayanımı daha yüksek ürünlerin üretilmesine olanak sağlayan bir teknolojidir. Bu yöntemde, levha veya rulo halindeki metalik sac malzeme, farklı boyutlarda, sıralı bir biçimde yerleştirilmiş makaralar ile nihai kesite ulaşıncaya kadar bükme işlemi gerçekleştirilmektedir. Avantajlarının yanında, üretim prosesinin karmaşık ve proses parametrelerinin belirlenmesinin zor olması, makara ile sac şekillendirme işleminin sınırlılıkları olarak gösterilmektedir. Bu çalışmada, DP800 yüksek mukavemetli sac malzemenin, makara ile sac şekillendirme yöntemi kullanılarak, çoklu bükme operasyonlarıyla nihai kesite ulaşılması hedeflenmiştir. Çalışmada, farklı istasyon sayısı, makara özellikleri içeren senaryolar tanımlanmış ve üretim prosesin için en uygun üretim şeklinin belirlenmesine çalışılmıştır. Bilgisayar ortamında, teorik analizler yapılarak, birim şekil değişimi ve gerilme dağılımları elde edilmiş, nihai ürünün üretilmesi ile teorik ve deneysel sonuçlar karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak, kullanılan sonlu elemanlar yazılımı ile çoklu bükme operasyonlarının modellenmesi gerçekleştirilmiştir. Tanımlanan senaryolar incelendiğinde, istasyon sayısının artması ile sac malzemede meydana gelen bükme operasyonlarında birim şekil değişim limitlerinin arttığı, limit değer olarak 0,45'in altında kaldığı, gerilme yığılmalarının giderildiği ve çoğu durumda plastik bölgede 850MPa üst sınırı geçmediği görülmüştür. Ayrıca, gerçek üretim hattı kurulmadan önce, sonlu elemanlar analiziyle, üretimde meydana gelecek hatalar önlenmekte ve bu sayede maliyetlerin düşürülerek, ekonomik üretim elde edilmektedir.

Abstract:
Roll forming, is a technology that allows the production of products with higher strength compared to traditional forming methods. In this method, the metal sheet material in the form of sheet or coil is bending until it reaches the final cross-section with reels of different sizes placed in a row. In addition to the advantages, the complexity of the production process and the difficulty of determining the process parameters are shown as the limitations of the roll forming process.
In this study, it is targeted to reach the final cross section of DP800 high-strength sheet material with multiple bending operations by using roll forming method. In the study, scenarios with different number of stations and roll specifications were defined and the most suitable production method for the production process to be determined. The displacements and stress distributions were obtained by making theoretical analyzes in the computer environment, and the theoretical and experimental results were  compared with the production of the final product. As a result, modeling of multiple bending operations was carried out with the finite element method used. When the defined scenarios are examined, it has been observed that with the increase in the number of stations, the unit deformation limits in the bending operations in the sheet material increased, the limit value remained below 0,45, the stress concentrations were eliminated and, in most cases, the upper limit of 850MPa in the plastic region did not exceed. In addition, before the actual production line is established, errors that may occur in production are prevented by finite element analysis, thus reducing costs and achieving economical production.