Alaşımlı bakır levhaların derin çekme prosesinde gerilme analizi
Stress analysis of the deep drawing process of copper alloy plates
Yazar: SERDAR ÖZKAN
Danışman: PROF. DR. BEDRİ TUÇ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Sac levhalardan kap şeklinde parçalar elde etmede kullanılan yöntemlerin en önemlisi derin çekmedir. Taban kalınlığı cidar kalınlığından büyük olan parçalar, örneğin top mermisi kovanları, inceltilerek çekme ile üretilir. İncelterek çekmede, çekme sacı kalınlığı iş parçasının taban kalınlığına eşit alınır. Taban kalınlığı değişmezken, cidar kalınlığı çeşitli çekme kademlerinden sonra istenilen değere getirilir. Bu çalışmada iki ayrı mühimmat kovanının derin çekme proseslerinde karşılaşılan sorunlar sonlu elemanlar yöntemi yardımıyla bilgisayar ortamında analiz edilmiş ve bulunan sonuçlar ve çözümler gerçek sonuçlar ve çözümlerle karşılaştırılmıştır. Öncelikle sürtünme katsayısının derin çekmeye etkisi araştırılmış ve sürtünme katsayısı azaldıkça derin çekme işlemi için gereken kuvvetin düştüğü görülmüştür. Gerçekte bu katsayı, kalıp ve zımba yüzeylerinde daha iyi yüzey kalitesi elde ederek ve daha iyi yağlayıcı maddeler kullanılarak düşürülebilir. Kalıp ve zımba yüzeylerinin aşınması da sürtünmeyi arttırıcı özellik gösterir. Bunu önlemek için kalıp ve zımba yüzeylerine kaplama yapılabilir. Çalışmada incelenen bir diğer konu da levhadan tas şeklini oluştururken cidarın ne kadar inceltilebileceğidir. Analiz sonuçlarına göre derin çekme sonucu oluşacak cidar oranının en fazla levhanın ilk kalınlığının 0,964'sı kadar olabileceği tespit edilmiştir. Bu inceltme işlemi daha sonraki incelterek çekme operasyonları sayısını azaltmaktadır.Derin çekmede CuZn30 malzeme için elde edilebilecek en uygun redüksiyon oranı araştırıldığında ise analiz sonuçlarına göre maksimum oranın yüzde 63 olarak bulunmuştur. Uygulamada da redüksiyon oranı yüzde 63,5 olarak verildiğinde iş parçası çekilirken kopmuş ve derin çekme işlemi uygun sonuç vermemiştir. Bu oran yüzde 60,6'ya düşürüldüğünde sorun çözülmüş ve operasyon uygun sonuç vermiştir. Buradan yola çıkarak redüksiyon oranının yüzde 60 olmasının uygun ve emniyetli bir değer olacağı sonucuna varılmıştır.

Abstract:
The most important method to obtain cup shaped parts from sheet metal plates is deep drawing. Parts which have a base thickness greater than wall thickness, such as cartridge cases, are produced by ironing method. At the ironing process the thickness of the plate is equal to the base thickness of the work piece. Wall thickness is brought to the desired value by a number of ironing processes, while base thickness does not change. In this study, the problems encountered at the deep drawing processes two different cartridge cases are analyzed with finite element method and the results and solutions were compared with the actual results. First of all, the effect of friction coefficient is studied and it is identified that the decrease of friction coefficient decreases the force required for the deep drawing process. Actually this coefficient can be reduced by having better surface finish at the stamp and dies and also by using better lubricants. The wear of the stamp and dies also increases the friction. To prevent this dies and stamps can be coated. Another topic examined in this study is, how much the wall thickness can be reduced while producing cup shaped parts from sheets. According to the simulation results the ratio of the wall thickness of the work piece after deep drawing and the thickness of the plate can be maximum 0,964. This reduction reduces the number of the ironing processes after deep drawing. When the optimum reduction ratio is studied it is found that the ratio can be 63 percent maximum, according to the analysis results.Practically when the reduction ratio is 63,5 percent, the work piece is cracked and the deep drawing process did not result. When this ratio is reduced to 60,6 percent the problem was fixed and the operation did result properly. According to these results it is concluded that the ratio of 60 percent is proper and secure.