Kalıp geometrisinin derin çekilebilirliğe etkisinin deneysel araştırılması
Experimental investigation of the effect geometry on deep drawability
Yazar: MEHMET OKAN KABAKÇI
Danışman: DOÇ. DR. İBRAHİM KARAAĞAÇ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Derin çekme = Deep drawing ; Metal şekillendirme = Metal forming ; Soğuk şekillendirme = Cold forming ; Ön şekillendirme = Pre-forming

Özet:
Derin çekme işlemlerinde tek operasyon ile sac metal malzemenin ulaşılabilen en yüksek derin çekme oranında şekillendirilmesi amaçlanmaktadır. Bu nedenle, çekme yöntemlerinde yapılan geliştirmeler ile bu amaca ulaşılmaya çalışılmaktadır. Yapılan bu çalışmada; klasik derin çekme işlemleri ile elde edilemeyen yüksek çekme oranlarına, yenilikçi bir yaklaşım ile tasarlanan kalıplar ile ulaşılması hedeflenmiştir. Tasarlanan kalıplarda, hidromekanik derin çekme işlemlerinde sıklıkla kullanılan ön şişirme yöntemi mekanik olarak uygulanmaktadır. Mekanik ön şişirme işlemi; 15° ve 30° açılı ters kalıp giriş geometrisi ile sağlanmaktadır. Tasarımı yapılan bu kalıplar üretilerek deneysel çalışmalar gerçekleştirilmiştir ve bu çalışmalarda 1 mm et kalınlığına sahip DC-01 (EN 10130:2006) ve Al6061-T6 sac metal malzemeleri kullanılmıştır. Deneysel çalışmaların ilk aşamasında deney malzemelerinin karakterizasyonu yapılmıştır. Deney malzemelerinin mekanik özellikleri, tek eksenli çekme testleri ile; kimyasal özellikleri ise X Işını Floresansı (XRF) analizi ile belirlenmiştir. Sonrasında, deney numuneleri lazer kesim yöntemi ile kesilerek hazırlanmıştır ve üretilen kalıplar kullanılarak derin çekme deneyleri gerçekleştirilmiştir. Yapılan deneyler sonucunda; DC–01 sac metal malzemesi klasik yöntemler ile en fazla 2,2 çekme oranında başarılı olarak şekillendirilebilirken, ters giriş geometrisine sahip kalıplarda tek operasyonda 2,5 çekme oranında başarılı bir şekilde şekillendirilebildiği gözlemlenmiştir. Al6061-T6 sac metal malzemesinde ise klasik kalıp seti ile şekillendirmede en fazla 2,0 çekme oranı elde edilebilirken, ters giriş geometrisine sahip kalıplar ile herhangi bir şekillendirme kusuru meydana gelmeksizin tek operasyonda 2,2 çekme oranında kapların başarılı bir şekilde çekilebildiği gözlemlenmiştir. Ayrıca, şekillendirme kuvvetlerinin %24,5'e varan oranlarda azaltılabildiği ve duvar kalınlıklarındaki incelme miktarının ise %12,5'e varan oranlarda iyileştirilebildiği belirlenmiştir.

Abstract:
In deep drawing processes, it is aimed to form a sheet metal at the highest deep drawing ratio achieved with a single operation. For this reason, it is tried to reach this goal with the improvements made in drawing methods. In this study, it is aimed to achieve high drawing ratios, which cannot be achieved with classical deep drawing processes, by using the dies designed with an innovative approach. Pre-bulging method, which is widely used in hydromechanical deep drawing processes, is mechanically applied with the designed dies. Mechanical pre-bulging process is provided with 15° and 30° angled reverse die entrance geometry. Experimental studies were carried out by producing these designed dies and in these studies, DC-01 (EN 10130: 2006) and Al6061-T6 sheet metal materials with a thickness of 1 mm were used. In the first stage of the experimental studies, the test materials were characterized. The mechanical and chemical properties of the test materials were determined by uniaxial tensile tests and X-Ray Fluorescence (XRF) analysis, respectively. Afterwards, the test samples were prepared by cutting with laser cutting method and deep drawing experiments were carried out using the produced dies. As a result of the
experiments, it has been observed that the DC-01 sheet material can be successfully formed with conventional methods at a maximum deep-drawing ratio of 2.2, and this ratio can be increased up to 2.5 in a single operation in dies with reverse entrance geometry. In Al6061- T6 sheet material, it has been observed that a maximum draw ratio of 2.0 can be achieved in forming with the classical die set, and in the case of dies with reverse entrance geometry, the
process can be successfully performed at a draw ratio of 2.2 in a single operation without any forming defects. In addition, it has been determined that forming forces can be reduced by up to 24.5% and the amount of thinning in wall thicknesses can be improved up to 12.5%.