Plastik şekil verme proseslerinde form ve şekillendirme hatalarının telafi edilmesi

Abstract

Tez çalışması kapsamında, sac metal formlama işlemlerinde geri esneme telafili form kalıp yüzeylerinin geliştirilmesi için bir tasarım yöntemi önerilmiştir. Önerilen tasarım yöntemi, formlanan parçanın geri esneme sonrası şekil bozukluğunun sonlu elemanlar yöntemiyle tahmin edilmesine dayalı olup, kalıp yüzeylerinin bu bozulmayı azaltacak şekilde değiştirilmesinden oluşmaktadır. Tez çalışması kapsamında getirilen temel yenilik; sac metal formlama işlemlerinde şekil bozukluklarının, form kalıp yüzeylerinde hata oluşmaksızın üç boyutlu olarak telafi edilmesidir. Önerilen yöntemde ilk olarak, malzeme davranışının tanımlanmasında plastisite modellerinin etkisi ele alınarak, izotrop ve kinematik pekleşme kabulü yapan kriterler çalışılmıştır. Bu kriterlerin, sonlu elemanlar geri esneme modellemesine etkileri incelenerek, hassas tahmin sonuçlarının elde edildiği modeller belirlenmiştir. Sonrasında, sonlu elemanlar modellemesinde hesaplama parametrelerinin sonuçlara etkisi deneysel tasarım yöntemi ile incelenmiştir. Önerilen yönteminin ikinci adımında, sac metal formlama işlemlerinde, formlama sonrası parçada oluşan şekil bozukluklarının telafi edilerek, formlanan parçaların istenilen tolerans boyutlarında elde edilmesi ele alınmıştır. Telafi işlemi, form kalıp yüzeylerinin malzemedeki şekil bozuklukları dikkate alınarak geliştirilmesi ile gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla, şekil bozukluğunu üç boyutlu telafi edebilen bir yöntem önerilmiştir. Son olarak, önerilen tasarım yöntemi, literatürde geri esneme çalışmalarında sıklıkla kullanılan bir açılı kanal çekme işleminde ve endüstriyel uygulama olarak BMW binek aracında kullanılan, tavan destek sacı formlama işleminde uygulanmıştır. Önerilen yöntemin, her iki kalıp takımı için de şekil bozukluklarını başarılı bir şekilde önlediği ve literatürde yer alan yöntemlere göre daha hassas sonuçlar verdiği tespit edilmiştir.

In this PhD thesis, a design methodology is proposed to compensate shape distortions in sheet metal stamping processes. The proposed design methodology depends on regenerating die surfaces by means of part shape distortion obtained by finite element modelling. The originality of this study is 3-D compensation of part shape distortions wiyhout any defects on die surfaces. Firstly, plasticity modelling of sheet metal is studied to determine the material behavior. For this purpose, isotropic and kinematic hardening plasticity models are investigated using finite element analysis to understand their effectiveness on springback prediction using design of experiments. In the second stage of the proposed methodology, compensation of shape distortions after sheet metal stamping is considered. Compensation process is applied with regenerating stamping die surfaces by consist of springback. For this purpose, a 3-D springback compensation methodology is presented. Finally, the proposed methodology is applied on a channel forming process as a literature example and BMW roof stiffener stamping process is studied as an industrial application. As a result, it is seen that the proposed method can compensate both die surfaces effectively and achieves more accurate results compare to other methods in the literature.