Sac şekillendirme prosesinde pot çemberi kuvvetinin elektromıknatıs ile kontrolü

Abstract

Günümüzde otomotiv sektörü başta olmak üzere sac metal malzemeleri şekillendirme işlemi hemen hemen her alanda kullanılmaktadır. Buruşma, yırtılma ve geri esneme gibi kusurlar sac şekillendirme sırasında oluşan en bilindik kusurlardır. Bu gibi kusurlara genellikle sac malzemenin kalıp boşluğuna kontrolsüz ve istenmeyen bir oranda akışı neden olur. Sac malzemede şekillendirme esnasında oluşacak kusurları engellemek veya minimuma indirmek için malzeme akışını düzenleyen pot çemberi baskı kuvveti ve süzdürme çubuğu gibi kontrol mekanizmaları kullanılmaktadır. Bu çalışmada sözü edilen kontrol mekanizmalarına ek olarak şekillendirme sırasında elektromıknatıs destekli pot çemberi kullanılması düşünülmüştür. Bu amaçla, deney düzeneği kurulmuş ve elde edilen veriler kullanılarak sac kalınlığı ve genişliği ile elektromıknatıstaki gerilim değişimine karşılık elde edilen frenleme kuvvetinin hesaplanabildiği matematiksel bir model geliştirilmiştir. Matematiksel modelin sonuçları ile deneysel veriler karşılaştırılmış ve elektromıknatıs frenleme kuvvetine ait kestirimler deney sonuçları ile oldukça iyi uyum göstermiştir. Geliştirilen matematiksel model elektromıknatısı temsil etmek üzere kullanılmış ve sac üzerinde istenen frenleme kuvvetini sağlamak için elektromıknatısa uygulanan gerilimi ayarlayan bir model öngörülü kontrolör geliştirilmiştir. Model öngörülü kontrolör farklı referanslar altında çalıştırılmış ve elde edilen proses cevabı referansları oldukça yakından kararlı bir şekilde yakalamıştır.

Nowadays, sheet metal forming process is used in almost every area especially in the automotive industry. The defects such as wrinkles, fractures and springback are common failures that usually occur on the sheets during sheet metal forming process. Such failures are caused by the use of an unwanted and uncontrolled flow rate of the sheet material. The control mechanism such as blankholder force and drawbead of the sheet to minimize or prevent defects that occur on sheet during a sheet metal forming process are used. In this study, using electromagnet to obtain expected sensitive changes during forming in addition to mentioned control mechanism have been planned. For this purpose, a experimental setup built and using the experimental data, a mathematical model to investigate magnetic force obtained as response to changes in voltage in the electromagnet has been developed. Comparison of the results of mathematical model with the corresponding experimental results has been showed in excellent agreement. Furthermore, model predictive controller regulated voltage to obtain reference of electromagnetic restraining force was developed. Model predictive controller was run with given different references and obtained process response closed to reference in a stable manner.