Otomobillerde kullanılan salıncak saclarında kesme kalıbı sonrası oluşan gerilme yığılmalarının sonlu elemanlar yöntemi ile analizi
Finite element method analysis of stress generation after cutting die in sheet wishbone used in automobiles
Yazar: UĞUR PONÇAKLI
Danışman: PROF. DR. FEVZİ BEDİR
Gebze Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Otomotiv sektöründe, metal şekillendirme öncesi, şekil verilecek sacın kabaca dış hatlarının belirlendiği kesme işlemi yapılmaktadır. Bu işlem açınım kesme ya da blanking operasyonu olarak adlandırılır. Kesme işleminden sonra kesim yüzeyinde düzensiz bölgeler oluşmaktadır. Çünkü bu yüzeyde aslında tamamen kesme işlemi gerçekleşmez. Bir kısımda kesme oluşurken bir kısımda kopma gerçekleşir. Bu ölçü kesme boşluklarına, zımba kaplamasına, zımba sertliğine ve kalıp tasarımı gibi parametrelere bağlıdır. Fakat kabaca tabirle tanımlamak gerekirse kesme işlemi sac kalınlığının 1⁄3'lük kısmında oluşurken 2⁄3'lük kısmı kopma bölgesi görülür. Kesme zımbasının saca ilk temas ettiği yüzeyde kesme işlemi olur. Kesme yüzeyi temiz ve çapaksızdır. Bu bölge düzenli ve stres yığılmalarının çok az olduğu bölgedir. Bu bölgenin altında kalan bölgede zımba önüne gelen sacı yığarak ilerleyeceği için sac parçada kopma görülmeye başlar. Kopma olan yüzey ise düzgün ve temiz bir yüzey değildir. Mikro çatlakların çok olduğu bu yüzey form verme işleminde sac üzerinde oluşacak yırtılmaların temel sebebidir. Bu çalışmada, kesme işleminde oluşan kopma bölgesini minimum seviyeye çekmeye çalışılmıştır. Kesme operasyonundan çıkan sacların form verme işlemine olan etkisini öğrenmek için kesilen sacların kesme kenarları incelenmiştir. Kalıp tasarımları simufact programı kullanılarak sonlu elemanlar yöntemi ile simüle edilmiştir. Deneylerde, süspansiyon parçalarından olan sac salıncak üretiminde kullanılan 3mm S355mc sacı kullanılmıştır. Deneylerde geleneksel klasik kesme yöntemi ve hassas kesim yöntemi kıyaslanmıştır. Hassas kesme kalıbı için farklı tasarımlar yapılıp kalıp üzerindeki tırnakların sayısının, altta veya üstte olma durumunun sonuca etkileri incelenmiştir. Tırnak yapılarının konumunun kesme kenarına pozitif ve negative etkileri incelenmiştir. Kesme işlemleri sonrası sac kenarında oluşan çapak yükseklikleri, stres yığılmaları ve kavislenme bölgeleri incelenmiştir. Kesme kenarlarında oluşan negatif etkiler azaltılmaya çalışılmıştır.

Abstract:
In the automotive sector, before metal forming, the cutting process is carried out in which the outline of the sheet to be shaped is roughly determined. This operation is called blanking operation. After the cutting process, irregular areas are formed on the cutting surface. Because on this surface, the cutting process does not actually take place completely. While cutting occurs in one part, rupture occurs in another part. This size depends on parameters such as cutting gaps, punch coating, punch hardness and die design. But to define it roughly, the cutting process occurs in 1⁄3 part of the sheet thickness, while the 2⁄3 part is the rupture zone. The cutting process takes place on the surface where the cutting punch first contacts the sheet. The cutting surface is clean and burr-free. This region is the region where the stress concentrations are very low and regular. In the area under this area, the sheet metal coming in front of the stapler will pile up, so rupture begins to appear. The ruptured surface is not a smooth and clean surface. This is the main reason for the tearing that will occur on the sheet in this surface forming process, where there are many micro-cracks. In this study, it was tried to minimize the rupture region formed during the cutting process. The cutting edges of the cut sheets were examined in order to learn the effect of the sheets coming out of the cutting operation on the forming process. Both operations were simulated using the finite element method using the simufact forming   program. In the experiments, 3mm S355MC sheet, which is used in the production of the sheet wishbone, which is one of the suspension parts, was used. In the experiments, the traditional cutting method and the precision cutting method were compared. Burr heights and stress concentrations formed on the sheet edge after all cutting processes were investigated.