Bimetalik U profil üretimi için makaralı bükme hattı tasarımı ve imalatı
Design and manufacture of roll forming line for bimetallic U profile production
Yazar: BURHAN SARIOĞLU
Danışman: PROF. DR. KEMAL YILDIZLI
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Çift katmanlı saclar, farklı özelliklerdeki iki metalin yapıştırıcı ile yapıştırma, basınç kaynağı, soğuk ve sıcak haddeleme, patlatma kaynağı ve rulo yapıştırma (roll bonding) gibi çeşitli yöntemlerle üretilmesidir. Çift katmanlı saclar tek bir metal ile sağlanamayacak özellikleri sağlayabilmek için kullanılmaktadır. Üretilen çift katmanlı saclar ile yüksek mekanik özellikler, korozyon direnci, hafiflik, yüksek aşınma direnci, elektriksel iletkenlik, termal kararlılık ve şok emicilik gibi farklı özellikler elde edilir. Makaralı bükme (roll forming) işlemi ardı ardına konumlandırılmış şekillendirme istasyonlarının içerisinden sac malzemenin geçerken bükülerek istenilen profil kesitinin elde edilmesi yöntemidir. Makaralı bükme, farklı kesitlerdeki profil parçaların kolay bir şekilde imalatını sağlayan gelişmiş bir üretim sistemidir. Bu çalışmada, Al 1050 (H14) alüminyum alaşımı ve 304 kalite paslanmaz çelik levhaları yüzeylerin kimyasal ve mekanik temizliğinden sonra üst üste istiflenerek ısıtıcı fırında 430º'de, 60 dk tavlanıp üç çevrimde rulo yapıştırma yöntemiyle birbirine bağlanmıştır. Üretilmiş olan çift katmanlı levhalar, çalışma için özel olarak imal edilmiş olan makaralı bükme hattıyla şekillendirilerek 500 mm boyunda U profil imal edilmiştir. Sonrasında, makine ayar parametreleri değiştirilerek U profil şekillendirilmesi sırasında meydana gelen boyuna eğilme ve kenar yüzeyde dalgalanma kusurlarının büküm açısı artışı, istasyonlar arası mesafe ve hat hızı parametrelerine bağlı olarak nasıl değiştiği deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir. Sonuçlar, 500 mm boyunda U profil için, istasyon sayısının 8'den 4'e düşürülmesi ile boyuna eğilmenin deneysel çalışmada 8,1 mm, simülasyon çalışmasında ise 7,6 mm olduğu görülmüştür. 4 istasyonlu modelde kenar dalgalanmanın ise hem deneysel çalışmada hem de simülasyon çalışmasında bariz şekilde orta çıktığı görülmüştür. 500 mm boyunda U profil için, istasyonlar arası mesafenin 156 mm'ye düşürülmesi ile boyuna eğilmenin deneysel çalışmada 0,7 mm, simülasyon çalışmasında ise 0,9 mm olduğu görülmüştür. 250 mm ve 400 mm istasyonlar arası mesafede yapılan testlerde herhangi bir kalite farkı görülmemiştir. Profil kesitine göre, belirli bir limit mesafenin altında bu kusurlar ortaya çıkarken, belirli bir limitin üzerinde mesafe attırılsa dahi herhangi bir değişikliğin olmadığı gözlenmiştir. 500 mm boyunda U profil için, hat hızının 51,5 mm/s'den 193 mm/s'ye çıkarılarak üretilen profil kesitlerinde herhangi bir fark olmadığı gözlenmiştir. Sonuç olarak makaralı bükme yöntemiyle, çift katmanlı Al 1050-304 paslanmaz çelik levhasına şekil verilmesinde büküm açısı artışının, istasyonlar arası mesafe değişimi ve hat hızı değişimine göre daha önemli bir kriter olduğu görülmüştür.

Abstract:
Bimetallic sheets are the production of two metals with different properties by various methods such as adhesive bonding, pressure welding, cold and hot rolling, blast welding and roll bonding. Bimetallic sheets are used to provide features that cannot be achieved with a single metal. With the produced double layer bimetallic sheets, different properties such as high mechanical properties, corrosion resistance, lightness, high wear resistance, electrical conductivity, thermal characteristic and shock absorbency are obtained. The roll forming process is the method of obtaining the desired profile by bending the sheet material while passing through the forming stations positioned respectively. Roll forming is an advanced production system that enables easy manufacturing of profile parts of different cross-sections. In this study, Al 1050 (H14) aluminum alloy and 304 quality stainless steel plates were stacked on top of each other after chemical and mechanical cleaning of the surfaces, annealed in the heater oven at 430º for 60 minutes and bonded to each other by roll bonding method in three cycles. The double-layered sheets produced were shaped with a roll forming line specially manufactured for the study and a 500 mm long U profile was produced. Afterwards, by changing the machine setting parameters, how the longitudinal bowing and edge waviness defects that occur during the U profile shaping change depending on the bending angle increase, the distance between stations and the line speed parameters were investigated experimentally and numerically. The results show that for a 500 mm long U profile, by reducing the number of stations from 8 to 4, the longitudinal bowing is 8.1 mm in the experimental study and 7.6 mm in the simulation study. In the 4-station model, the edge waviness was observed to be prominent both in the experimental study and in the simulation study. For a 500 mm long U profile, it was observed that the longitudinal bowing was 0.7 mm in the experimental study and 0.9 mm in the simulation study by reducing the distance between stations to 156 mm. No quality difference was observed in the tests performed at the distance between 250 mm and 400 mm stations. According to the profile section, while these defects appear below a certain limit distance, it has been observed that there is no change even if the distance is increased above a certain limit. It has been observed that there is no difference in the profile sections produced by increasing the line speed from 51.5 mm/s to 193 mm/s for the 500 mm long U profile. As a result, it has been seen that the increase in bending angle increment is a more important criterion than the change in the distance between stations and the change in line speed in shaping the double-layered Al 1050-304 stainless steel plate with the roll forming method.