Metal şekillendirme işlemlerinde sürtünme katsayısının deneysel ve sayısal yöntemlerle belirlenmesi
Experimentally and numerically determination of the coefficient of friction in metal forming processes
Yazar: HASAN GEDİKLİ
Danışman: Y.DOÇ.DR. HASAN SOFUOĞLU
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2000
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Metal şekillendirme = Metal forming ; Sayısal modelleme = Numerical modelling ; Sonlu elemanlar yöntemi = Finite element method ; Sürtünme = Friction

Özet:
ÖZET Bu çalışmanın ilk kısmında, deney malzemesi olarak kullanılan alüminyum, bakır, bronz ve pirinç malzemelerinin mekanik özellikleri basma deneyleriyle belirlenmiştir. Daha sonra disk basma testleri, hazırlanan standart boyutlu numunelerle değişik yağlama şartlan altında yapılmıştır. Açık kalıp-geri ekstrüzyon testinde ise; numune yine iki düz levha kalıp arasında basılmıştır, ancak burada üst kalıbın ortası delik, numune ise içi dolu bir silindir şeklindedir. Numune ve kalıp geometrilerinin sürtünme katsayısı üzerindeki etkilerini belirlemek için üç farklı H7D (numune yüksekliği/numune çapı) ve iki farklı d/D (üst kalıp delik çapı/numune çapı) oranlarında üç farklı yağlayıcı kullanılarak sadece alüminyum numune için bu deneyler yapılmıştır. Bu çalışmanın ikinci kısmında ise; FORTRAN programlama dili ve sonlu elemanlar yöntemiyle modellenerek farklı malzemelerin, farklı yağlama şartlarının ve Acılaşmanın sürtünme kalibrasyon eğrileri üzerine etkileri incelenmiştir. Son olarak; sürtünme katsayısını belirlemek için alternatif bir yöntem olarak geliştirilen açık kalıp-geri ekstrüzyon testi, sonlu elemanlar yöntemi ile modellenmiş ve yağlama şartlarının ve kalıp geometrisinin sürtünme kalibrasyon eğrilerine etkileri araştırılmıştır. Bu geometrilerin sürtünme kalibrasyon eğrilerini etkilediği belirlenmiştir. Bu çalışmalar neticesinde; her malzemenin kendine has sürtünme kalibrasyon eğrilerine sahip olduğu belirlenmiştir. Disk basma testi için yapılan teorik analizler yetersiz kalmaktadır. Sürtünme katsayıları, şekil değişimine bağlı sürtünme katsayıları ölçüm yöntemleriyle, kesin bir şekilde belirlenememektedir. Anahtar Kelimeler: Sürtünme Katsayısının Ölçülmesi, Plastik Şekillendirme İşlemleri, Sonlu Elemanlarla Modelleme, Doğrusal Olmayan Çözüm V

Abstract:
SUMMARY Experimentally and Numerically Determination of the Coefficient of Friction in Metal Forming Processes In the firs part of this work, the mechanical properties of aluminium, copper, bronze and brass materials were determined by compression tests. Later, ring compression tests were made with standard sized specimens prepared under different lubricating conditions. Also, in the open-die backward extrusion test; the specimen is compressed between the two flat plates, but here, the upper die has a hole in the middle and the specimen is in the form of solid cylinder. In order to determine the effects of the geometries of the specimen and die on friction coefficient, for only aluminium specimen using three different lubrication in three different rates of H/D and in two different rates of d/D, these experiments were performed. In the second part of the work, the effects of different materials, different lubrication conditions and barrelling on calibration curves were investigated by means of FORTRAN programming language and finite element modeling. Finally, to determine friction coefficient, open-die backward extrusion test which was developed as an alternative method and the effects of lubrication conditions and die geometries on friction calibration curve were investigated. It has determined that these geometries has affected the friction calibration curves. As a result of this study, each material have its own proper friction calibration curves. Theoric analyses that was done for ring compression test was insufficient. Coefficient of friction could not be determined definitely by coefficient of friction measurement technique which depends on metal forming. Key Words: Measurement of Coefficient of Friction, Metal Forming Processes, Finite Element Modeling, Nonlinear Solution VI