Sac parçaların tasarımında geri yaylanma parametrelerinin etkisi
Effect of springback parameters in the design of sheet parts
Yazar: ALİ BAKİ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MUHARREM ERDEM BOĞOÇLU
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Konstrüksiyon Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Otomotiv endüstrisindeki birçok ürün çekme prosesi işlemiyle üretilmektedir.Araçlar şekillendirme aşamasından sonra serbest bırakıldıklarında, iç gerilmelerin etkisiyle ürün geri yaylanmaya maruz kalır.Sac metal ürünler için geometrik toleranslar sıkı olabileceğinden, bu şekil sapması kabul edilemez.Çoğu durumda malzemelerin geri yaylanma telafisine ihtiyaç duyulmaktadır. Çekme prosesinin araçları değiştirilerek ürün geometrik olarak doğrulanır.Sektörde,prototip ürünlerin üretilmesi ve araçları manuel olarak yeniden tasarlamak maliyetli ve zaman alıcı bir süreçtir. 
Geri yaylanma problemlerini değerlendirmek için ana faktörler sadece geometrik doğruluk değil, aynı zamanda montaj kuvvetleridir. Bazı durumlarda, ürün montaj sırasında doğru şekle bükülebilir. Bazı ürünler için bu kuvvetler çok yüksek veya montajlanan bu ürünün şekli kabul edilemez. Bunun telafisi için öncelikle parçanın geri yaylanma problemini çözmektir. Çekme prosesi işlemi çeşitli şekillerde kalıp boşluğuna malzeme akışını etkilemek suretiyle optimize edilebilir. Parça'da yapıyı yeniden tasarlamak da etkili olabilir.
Ürün tasarımı optimize edilse ve çekme prosesi işlemi dikkatli bir şekilde yapılsa dahi geri yaylanma telafisi birçok ürünün geometrik doğruluğunu iyileştirmek için uygulanmalıdır.Sektörde geri yaylanma kompanizasyon işlemini hızlandırmak için şu anda bile endüstride test edilen gerçek prototip araçların yerine sonlu elemanlar hesaplamaları kullanılmaktadır. Çeşitli geri yaylanma telafi algoritmaları raporlanmış ve bilimsel literatürde test edilmiştir.  
Bu çalışmada,5 farklı geometri ve kalınlığa sahip 270 MPa, 440 MPa,590 MPa ve 980 MPa çekme mukavemet değerine sahip araç gövde parçasının çekme ve form prosesi süreci sonunda geri yaylanma davranışları incelenmiş ve geri yaylanma telafi algoritması uygulanmıştır. Sonlu elemanlar programında uygulanan geri yaylanma telafi algoritması sonucunda kalıp tasarım parametreleri dikkate alınarak kalıp tasarımı yapılmıştır. Testler ve değerlendirmeler bölümünde sayısal ve deneysel veriler incelenmiş karşılaştırmalar yapılmıştır. Aynı zamanda 5 farklı parçanın malzeme kalınlığı ve elastisite modülünün geri yaylanmaya etkileri incelenmiştir. Tartışma bölümünde ise 270 MPa, 440 MPa, 590 MPa ve 980 MPa çekme mukavemet değerine sahip malzemelerin geri yaylanma davranışlarının yorumu yapılmıştır. Bu çalışmada geri yaylanma telafisi için kontrol yüzeyi algoritması ve yer değiştirme yöntemi geliştirilmiştir.
Parametrelerin sınırlı kurulumlu bir yüzeyi, çekme prosesi araçlarını değiştirmek, istenilen ürün şekli ve çekme prosesi ürününü değerlendirme ve kıyaslamada kullanılır. Parça yapısında yer değiştirme yönteminin fikri araçların geometrisini telafi fonksiyonu olarak kullanılan negative faktör ile çarpmak çekme prosesi ürünü ile istenilen şekil arasında kullanılan bir yöntemdir. Kontrol yüzeyi ile, yer değiştirme yöntemi telafi için tekrar kullanılır. Kontrol yüzeyi şekil değişikliklerinin bükme, burulma gibi sadece sınırlı kurulumlu bir yüzeyine izin verir. Aynı zamanda, bu yöntemin avantajları geometri değişikliklerinin cad sistemli uygulanabilmesi ve algoritmaların manuel olarak kontrol edilebilmesidir.
CAD dosyalarındaki düzgün ve sürekli geometri tanımlaması, çekme prosesi araçlarını üreten işleme robotu işleme kodunun yönetimi için gereklidir.Dolayısıyla, algoritmayı kullanışlı kılmak için takım kafeslerine uygulanan geometri modifikasyonunun CAD verilerine uygulanması gerekir.CAD dosyaları ve kafesleri birbiriyle uyumlu olmayan bir tanımlamaya sahip oldukları için kalıp yüzeyi işlemeleri uygun olmayabilir.
Sonlu elemanlar çekme prosesi simülasyonları ve geri esneme kompanzasyon algoritması ile çekme proses işleminin proses kurulumu gelecekte önemli ölçüde daha hızlı hale gelecektir.
Anahtar Kelimeler: geri yaylanma, geri yaylanma telafi algoritması, sonlu elemanlar analizi, çekme prosesi

Abstract:
Manyproducts in theautomotiveindustryareproducedwiththedrawingprocess. Whenthetoolsarereleasedaftertheformingstage, theproductspringsbackduetotheaction of internalstresses. Becausethegeometrictolerances can be tightforsheet metal products, thisshapedeviation can be unacceptable. Inmanycasesspringbackcompensation is needed: thetools of thedrawingprocessarechangedso, thattheproductbecomesgeometricallyaccurate. Intheindustry, this is currently a costly and time consumingprocess of producingprototypeproducts and redesigningthetoolsmanually. 
Toevaluatespringbackproblems, the main factorsare not onlythegeometricalaccuracy but alsotheassemblyforces; Insomecases, theproduct can be bent backintotherightshapeduringassembly. Forsomeproducts, theseforcesaretoohigh, ortheshape of theassembledproductmay be unacceptable. Then, thefirstgoal is toreducespringback. Thedrawingprocess can be optimised in variousways, mainlybyinfluencingthematerialflowintothediecavity. Redesigningthestructure of theproduct can be effective as well.
Evenwhentheproductdesign has beenoptimised, and thedrawingprocess has been set upcarefully, springbackcompensation has to be carriedouttoimprovethegeometricalaccuracy of manyproducts. Tospeedupthemanualspringbackcompensationprocess, theuse of finiteelementscalculationsinstead of realprototypetools is currentlytested in theindustry. Severalcompletelyautomaticspringbackcompensationalgorithmshavebeenreported and tested in scientificliterature.
Inthisstudy, At theend of the form and drawingprocess, thespringbackbehaviors of thevehicle body partwiththe tensile strengthvalues of 270 MPa, 440 MPa, 590 MPa and 980 MPawith 5 differentgeometry and thicknesswereexamined and thespringbackcompensationalgorithmwasapplied. As a result of theback-springcompensationalgorithmapplied in thefinite element program, thediedesign is madeconsideringthediedesignparameters. Inthetests and evaluations, numerical and experimental data wereexamined and compared. At thesame time, thematerialthicknesses of thefivedifferentparts and theeffects of theelasticitymodulus on thespringbackwereinvestigated. Inthediscussionsection, thespringbackbehaviors of materialswith tensile strengthvalues of 270 MPa, 440 MPa, 590 MPa and 980 MPawereinterpreted. Inthisstudy, thecontrolsurfacealgorithm and displacementmethodweredevelopedforspringbackcompensation.
A limited set of parameters is usedtochangethedrawingprocesstools, tocompare and evaluatethedesiredproductshape and thedrawingprocessproduct. Themethod of displacement in thesquarestructure is a methodusedbetweenthedrawingprocessproduct and thedesiredshapewiththenegativefactorused as thecompensationfunction. Withthecontrolsurface, thedisplacementmethod is reusedtocompensate. Thecontrolsurfaceallowsonly a limitedsurfacearea of theshapechanges, such as bending, torsion. Theadvantage of thismethod is thatthegeometrychange can be implementedwith CAD system and thealgorithms can be controlledmanually.
Proper and continuousgeometrydefinition in CAD files is requiredforthemanagement of the machining robot machining codethatgeneratesthedrawingprocesstools. Therefore, in ordertomakethealgorithmuseful, thegeometrymodificationappliedtothe tool cagesmust be appliedto CAD data. Since CAD files and mesheshave a definitionthat is not compatiblewitheachother, thesurface of thediesurfacemay not be suitable.
Withthefinite element drawingsimulation and thespringbackcompensationalgorithm, theprocesssetup of thedrawingprocesswillbecomesignificantlyfaster in thefuture.
Keywords:springback, springbackcompensationalgorithm, finite element analysis, drawingproc