Rotil parçasının soğuk dövme çekirdek kalıbı üzerindeki gerilmelerin sonlu elemanlar analizi
Finite element analysis of the stresses on the cold forged core die of the rotile part
Yazar: YAMAN GÜLER
Danışman: DOÇ. DR. HÜLYA DURMUŞ
Manisa Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Plastik şekil verme = Plastic forming ; Soğuk iş takım çeliği = Cold work tool steel ; Yüksek mertebeli sonlu elemanlar = Higher order finite elements ; Üç boyutlu modelleme = Three dimensional modelling

Özet:
Soğuk dövme, iş parçasına oda koşullarında basma kuvveti uygulayarak kalıp denilen iş takım çelikleri arasındaki formun verilmesinin sağlandığı plastik şekil verme yöntemidir. Rotil gövdesi parçasının soğuk dövme prosesi oda sıcaklığında gerçekleştiğinden yüksek dövme kuvvetleri meydana gelmektedir. İş parçası ve kalıp temas yüzeyindeki basınç yüksek olduğundan, kalıp seti bileşenlerinin yüksek mekanik özellikler göstermesi istenmektedir.Rotil gövdesi parçasının soğuk dövme ile üretiminde kullanılan kalıpların ömürleri üretim maliyetlerine etki eden önemli faktördür. Kalıp maliyetlerini en aza indirmek, doğru kalıp malzemesi seçimi ile mümkündür.
Bu çalışmada üç operasyonda üretilen rotil gövdesinin soğuk dövülmesi esnasında en çok kırılan kalıp bileşeni olan çekirdek kalıbı incelenmiştir. En çok kırılmanın yaşandığı, üretim verimliliğinin en düşük olduğu son operasyonda kullanılan kalıp bileşenlerine ve iş parçasına sonlu elemanlar analizi uygulanmıştır. Bu çalışma kapsamında kalıp çekirdeğinde patentli isimleri Caldie, Unimax, Formvar ve Orvar2m soğuk ve sıcak iş takım çeliklerine yüksek sıkılık uygulanarak kullanılmıştır. Aynı şartlarda imal edilen kalıp ve test numunelerine tahribatlı ve tahribatsız muayene yöntemleri ile test uygulanmıştır.Isıl işlemli ve ısıl işlemsiz takım çeliği numunelerine metalografik incelemelerde bulunulmuştur. Kalıp çeliklerine uygulanan testlerin sonuçları ve rotil gövdesi üretiminde kullanılan kalıpların ömürleri arasında ilişki kurulmuştur. Sonlu elemanlar analizi destekli gerçekleşen bu çalışma sonucunda malzeme seçimi, ısıl işlem ve mekanik özellikler belirlenmiştir. Kalıp maliyetinin düşük, üretim verimliliğinin ise yüksek olması sağlanmıştır.

Abstract:
Cold forging is a plastic forming method by applying the pressing force to the workpiece under room conditions, where the form between work tool steels called die is given. Cold forging process of the workpiece takes place at room temperature, high forging forces occur. The pressure on the workpiece and die contact surface is high, die set components are required to exhibit high mechanical properties.The service life of the dies used in the production of the ball joint body with cold forging is an important factor affecting the production costs.It is possible to minimize die costs by choosing the right die material.
In this study, the core die which is the most broken die component during the cold forging of the ball joint body produced in three operations was examined. Finite element analysis is applied to the die components and workpiece used in the last operation, where the most breakage is experienced and the production efficiency is the lowest.Within the scope of this study, patented names Caldie, Unimax, Formvar and Orvar2m cold and hot work tool steels were used in the die core by applying high shrink fit ratio. Die and test samples manufactured under the same conditions were tested with destructive and non-destructive testing methods.Metallographic examinations were made on samples of heat treated and non-heat treated tool steel.A relationship has been established between the results of the tests applied to the die steels and the lifetimes of the dies used in the production of ball joints.As a result of this study, which is supported by finite element analysis, material selection, heat treatment and mechanical properties were determined.It is ensured that die cost is low and production efficiency is high.