Farklı yöntemler ile açılmış deliklerin artımlı şekillendirme prosesindeki kenar çatlama davranışlarının incelenmesi
Investigation of edge cracking behaviors in the incremental forming process of holes  drilled by different methods
Yazar: İLYAS DEDEGİL
Danışman: DOÇ. DR. ONUR SARAY
Bursa Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Artımlı şekillendirme yöntemi = Incremental forming method ; Sac metal presi = Sheet metal press

Özet:
Sac  metal  şekillendirme  proseslerinin  kullanıldığı  otomotiv,  havacılık  ve  gemicilik 
alanlarındaki  uygulamalarda  rijitlik  artırmak,  pozisyonlama  ve  montaj  kolaylığı 
sağlamak  amacıyla  kullanılan  flanş  geometrilerine  sıklıkla  rastlanmaktadır.  Delik 
flanşları, konvansiyonel olarak bir ön deliğe sahip sac malzemeden zımba ve kalıp 
kullanılarak pres makinelerinde üretilmektedir. Her flanş geometrisinin kendine özel 
zımba tasarımlarına ihtiyaç duyması, kapalı formlardaki parçaların flanşlanmasında 
özel  kalıp  tasarımlarına  ihtiyaç  duyulması  ve  kullanılan  ekipmanların  sadece  delik 
flanşlama  prosesine  adanmış  olması  konvansiyonel  yöntemleri  maliyetli  hale 
getirebilmektedir. Oluşan maliyetler ve malzemelerin flanşlanabilme ölçütü olan delik 
genişleme  oranlarının  konvansiyonel  yöntemlerde  tatmin  edici  derecede  olmaması 
üreticileri alternatif  delik flanşlama  yöntemleri arayışına sokmuştur. İlerleyen süreç
içerisinde,  artımlı  şekillendirme  yöntemi  en  dikkat  çeken  alternatif  delik  flanşlama 
yöntemi olarak ön plana çıkmaktadır. Artımlı şekillendirme yöntemi numerik olarak 
kontrol  edilen  şekillendirme  takımının  sac  parça  üzerinde  lokal  deformasyonlar 
oluşturarak  şekillendirme  yapma  mantığına  dayanmaktadır.  Bu  tez  çalışmasında,
artımlı şekillendirme yönteminin delik flanşlama işlemleri üzerinde kullanılabilirliğini 
araştırmak  amacıyla  testler  ve  sonlu  elemanlar  analizleri  yapılmış  ve  sonuçlar 
değerlendirilmiştir.
Kalınlığı 0,8 mm olan  BH 180 sac malzemeden ön delik hazırlama proseslerinde tel 
erezyon ve kesme kalıbı kullanılarak test numuneleri elde edilmiştir ve dört adımlı 
açısal takım yolu stratejisi kullanılarak bu numunelere  artımlı  delik flanşlama testleri 
yapılmıştır.  Çekme  testleri  ile  elde  edilen  malzeme  verileri  bir  sonlu  elemanlar 
programına  aktarılarak  üç  boyutlu  sonlu  elemanlar  modeli  geliştirilip  artımlı  delik 
flanşlama  prosesinin  analizleri  yapılmıştır.  Elde  edilen  sonuçlar  incelendiğinde,  ön 
delik  çapının  küçülmesi  flanş  boyunu  ve  delik  genişleme  oranını  artırmıştır;  ancak 
geometrik düzgünsüzlüğün artmasına sebebiyet vermiştir. BH 180 malzemesi için tel 
erezyon prosesli  6 mm ön delik  çaplı  numunede %196,12 değerinde delik genişleme 
oranına ulaşılmıştır.  Artımlı delik flanşlama  yönteminin, konvansiyonel  yöntemlere 
kıyasla  çok  daha  düşük  şekillendirme  kuvvetlerine  ve  daha  uzun  üretim  zamanına 
sahip  olduğu  da  belirlenmiştir.  Geometrik  düzgünlük  hassasiyetinin  çok  önemli 
olmadığı,  çok  yüksek  üretim  sayısının  gerekmediği  uygulamalarda  artımlı  delik 
flanşlama  prosesinin esnek ekipman, daha düşük şekillendirme kuvvetleri ve  büyük
genişleme oranları  sunma avantajlarıyla konvansiyonel yöntemler yerine  kullanılabilir 
olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
Hole flanging is an important sheet metal forming process which is used in automotive, 
shipbuilding and aerospace industries. Hole flanges are commonly used for providing 
additional support and stiffness or convenience of positioning and assembly.  Every 
hole  flange  which  is  manufactured  by  conventional  press-working  has  its  own 
dedicated punch and die designs. For this reason, conventional dedicated tools can 
increase costs. Limited hole expansion ratios and cost problems in conventional hole 
flanging have impelled manufacturers to research alternative methods. As a result of 
researches, incremental  hole flanging  as an application of incremental forming has 
become  the  most  popular  alternative  method  to  manufacture  hole  flanges.  The 
incremental hole flanging method is based on the logic of forming by performing local 
deformations on the sheet metal part which has pre-cut hole by means of a numerically 
controlled  tool.  In  this  study,  experimental  tests  and  finite  element  analyses  were 
carried out and the results were evaluated in order to investigate the  applicability  of 
the incremental forming method on hole flanging operations.
Test specimens were obtained from thickness of 0.8 mm BH 180 sheet material by 
using  methods  of  wire  erosion  and  punching.  Incremental  hole  flanging  tests  were 
performed on these specimens using the four-step toolpath strategy by CNC machine. 
The material data were obtained by tensile tests  and transferred to the finite element 
software and then the numerical analyses of incremental hole flanging process was 
performed by using three-dimensional finite element models.  As a result of tests  and 
analyses, the decrease in the diameter of the pre-cut holes increased the flange length 
and hole expansion ratio, however, it caused an increase in geometric inaccuracy. For 
the BH 180 material, hole expansion ratio of 196.12%  was achieved in the specimen 
which has 6 mm pre-cut hole prepared by wire eresion. It was also determined that the 
incremental  hole  flanging  method  has  much  lower  forming  forces  and  longer 
production time compared to conventional methods. Hence, it is  determined  that the 
incremental hole flanging process can be used instead of conventional methods with 
the advantages of offering flexible equipments, lower forming forces and high hole 
expansion ratios in applications where geometric accuracy is not very important and 
product quantity is lower.