Diyaframla hidrolik şekillendirme yönteminde konturlu yapıya sahip büküm parçalarındaki kırışma probleminin deneysel olarak incelenmesi
Experimental investigation of wrinkling defect during hydroforming of formed contoured parts
Yazar: GÜRHAN YILGIN
Danışman: PROF. DR. OĞUZHAN YILMAZ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Sac metal şekillendirme üretim yöntemleri havacılık ve otomotiv sektörü başta olmak üzere, birçok sektörde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu üretim yöntemlerinden biri olan diyaframla hidrolik şekillendirme yöntemi, esnek üretim kolaylığı ve çoklu parça şekillendirmesine olanak sağlaması sebebiyle tercih edilmektedir. Havacılık sektöründe dış bükey kontur yapısına sahip parçalarla sıkça karşılaşılmaktadır. Bu yapıda olan parçalarda, diyaframla hidrolik şekillendirme yöntemi ile üretilirken sac metaline form verilmesi esnasında, kırışmaların yaşanması yaygın bir hata olarak gözlemlenmektedir. Bu hata sonucunda oluşan hurda parçalar nedeniyle zaman kayıpları ve maliyet artışları yaşanmaktadır. Kırışma durumunun üretimden önce öngörülebilirliğinin arttırılması sayesinde zaman kayıpları ve maliyet artışları engellenmiş olacaktır. Kırışmaya neden olan parametrelerden bazıları; malzeme, kontur dış bükey yarıçapı, flanş uzunluğu ve malzemenin kalınlığı gibi değişkenlerdir. Bu tez çalışmasında, konturlu yapılardaki form verme işlemlerinin diyaframla hidrolik şekillendirme yöntemindeki davranışı deneysel olarak incelenmiştir. Deneyler kapsamında, belirlenen basınç ve parametrelerde şekil verme işlemleri gerçekleştirilmiştir. Şekil verme işlemleri için, havacılık sektöründe yaygın olarak kullanılan Al-2024-O ve Al-2024-W sac metal malzemeleri seçilmiştir. Yapılan deneylerde sac metal malzemeler 0,635 mm, 1,27 mm, 1,60 mm ve 2,0 mm kalınlıklarında seçilmiş, üretilecek parçanın flanş uzunlukları 20 mm, 30 mm, 40 mm olacak şekilde farklı yarıçap kontura sahip kalıpta diyaframla hidrolik şekillendirme yöntemi ile şekillendirilmiştir. Şekillendirme sonuçlarında 125 mm yarıçap kontura sahip parçalarda yoğun şekilde kırışma meydana gelmiştir. 2,00 mm kalınlığındaki parça şekillendirmelerinde ise kırışmanın kayda değer biçimde azaldığı belirlenmiştir. Elde edilen tüm sonuçlar doğrultusunda belirlenen parametrelerin etkisi incelenmiştir. Kırışmanın meydana geldiği koşulları ve güvenli alanları gösteren grafikler oluşturulmuştur. Ayrıca, PAM-STAMP analiz programında şekillenme prosesi çözümlenmiş ve deneysel sonuçlar ile karşılaştırılmıştır. Karşılaştırmada analiz sonuçlarının, deneysel sonuçları kesin biçimde yansıtmadığı belirlenerek deneysel çalışmanın önemli ve gerekli olduğu görülmüştür. Bu çalışma sonucunda elde edilen verilerle, üretimde meydana gelebilecek zaman ve maliyet kaybının önüne geçilmiştir.

Abstract:
Sheet metal forming methods are widely used in many sectors, especially in the aerospace and automotive.  Hydroforming with membrane diaphragm, which is one of these methods, is mostly preferred due to its ease of production and its ability to form many parts. The number of convex contoured parts is quite high in the aviation industry. While these parts are formed by hydroforming method, it is observed as a common error that wrinkles occurring during sheet metal forming. As a result of this wrinkling error, waste of time and cost increase occur due to the scrap parts. By increasing predictability of this wrinkle condition before production, waste of time and high cost will be prevented. Some of the parameters that cause wrinkling are variables such as the material of the part to be produced, the contour convex radius, the flange length and the thickness of the material. In this thesis work, the behavior of contoured parts formed by hydroforming with membrane diaphragm method is investigated experimentally. The experimental setup is prepared and forming processes are performed at the specified pressure and parameters. For forming processes Al-2024-O and Al-2024-W sheet metal materials, which are widely used in the aerospace industry, are selected. In the experiments, sheet metal materials were chosen in thicknesses of 0,635 mm, 1,27 mm, 1,60 mm, and 2,0 mm. The parts which has 20 mm, 30 mm, 40 mm flange lengths are formed by hydroforming with diaphragm in the tool with different radius contour. In the forming results, intense wrinkling occurred on the parts with 125 mm radius contour. It is concluded that the wrinkling decreases significantly for the part forming of 2,00 mm thick material. The effect of the parameters determined in accordance with all the results obtained is examined. The conditions in which the wrinkling occurred and the safe areas are identified and their graphs are presented. In addition, the forming process is analyzed in PAM-STAMP analysis program and compared with experimental results In the comparison, it is determined that the analysis results are not the same with the experimental results accurately. Therefore, experimental study is important and necessary. The obtained results helps to reduce the loss of product time and reductive in cost.