Computer simulationapplication for a new technology in sheet metal forming


Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Marmara Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2006

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: ORKUN TARAKÇI

Danışman: BÜLENT EKİCİ

Özet:

Sac şekillendirme düz bir sacı kopma ve istenilen sınırlar dışında incelme meydana gelmeden istenilen şekle dönüştürme işlemidir. Bu işlem uygun preslerde, parçanın şekline özgü erkek ve dişi kalıp yüzeylerini barındıran bir kalıp ile gerçekleştirilir. Bu kalıpların yapımında en zor ve masraflı işlem gerekli erkek ve dişi kalıp yüzeylerinin elde edilmesidir. Çok Noktalı Şekillendirme, parçaya özgü kalıp tasarımı işleminin yerini alabilecek esnek bir kalıp düzeneğini ortaya koymuştur. Bu düzenekte küresel uçlu belli bir çaptaki pimlerden oluşturulan erkek ve dişi kalıptan faydalanılır. Çalışmaya temel oluşturmak amacıyla şekillendirme yöntemi, sonlu elemanlar analizi, sac şekillendirme için simülasyon yazılımları, sonlu eleman modelleme ve önceden yapılmış olan çalışmalar hakkında genel bilgiler verilmiştir. Gerekli parçalar I-DEAS 10 NX programında modellenmiştir. Sonlu elemanların oluşturulması da aynı programda gerçekleştirilmiştir. Sınır şartları, malzeme özellikleri gibi analiz parametrelerini içeren sonlu elemanlar modelinin oluşturulması için FEMB 28.0 programın kullanılmıştır. Sonlu elemanlar modeli LS-DYNA 960 kullanılarak çözülmüş ve şekillendirme sonuçları, incelmeler ve şekillendirilebilirlik diyagramlarının gözlenmesi için LS-POST 2.0 programı kullanılmıştır. Yöntem erkek parçanın sacı direkt şekillendirmesi, sacı tek ve iki yüzeyine kauçuk film konulması, şekillendirme esnasında saca hidrostatik basınç uygulanması ve sürtünme katsayısının değiştirilmesi şekillerinde uygulanmıştır. Şekillendirme sonucu, şekillendirilebilirlik diyagramı, Şekillendirme Sınır Diyagramı (FLD) ve kalınlık incelmesi dağılımları simülasyon sonucu olarak elde edilmiş, resim ve diyagram yardımıyla açıklanmıştır. Pimlerin batmasından kaynaklanan ufak çökmelerin önüne geçilemediyse de sac şekillendirilebilirliği tek kauçuk film ile hidrostatik basınca maruz bırakma uygulamalarında nispeten başarılı sonuç alınmıştır. Ayrıca sürtünme katsayısının sonuca önemli etkisi bulunmaktadır. Ufak çökmelerin önceki çalışmalarda önüne geçilmiş olması kullanılan temas algoritmalarının Çok Noktalı Şekillendirme için yeterli olmadığı, sürece özel bir algoritmanın oluşturulmasının doğru sonuca ulaştıracağı sonuçlarına varılmıştır. ABSTRACT Sheet metal forming is the process of converting a flat sheet of metal into a desired shape without fracture and thinning outside the expected limits. This process is realized with a tool that has necessary male and female die surfaces on appropriate press. While making the tool, most difficult and costly work is done during obtaining the essential male and female die surfaces. Multi Point Forming has provided a flexible tooling system that may replace the part specific tooling. Male and female die matrices developed from ball nosed punches with certain diameter are used for the system. As an introduction to the study, general information about the forming method, finite element analysis, simulation software for sheet forming, finite element modelling and previous studies were presented. Necessary parts were modelled in EDS/I-DEAS 10NX software. Meshing was achieved in the same software, as well. ETA/FEMB 28.0 software was utilized to build finite element model including the simulation parameters such as boundary conditions and material properties. Finite element model was solved using LSTC/ LS-DYNA software and LS-POST software was used to observe the forming results, thinning and formability diagram. This approach was applied as direct forming of sheet by male part, using a rubber pad on one and both face of the sheet, applying a hydrostatic pressure onto the sheet during forming and alternating friction coefficients. Forming results, Formability Diagram, Forming Limit Diagram and thickness reduction distribution was obtained as simulation results and explained by means of figures and diagrams. Although dimpling caused by penetration of pins could not be prevented, successful results were gained in the application of using single rubber pad and exposing to hydrostatic pressure. Furthermore, friction coefficient has significant effect to the results. It has been concluded that contact algorithms used, are not capable for Multi Point Forming and a specific algorithm is to be developed to reach accurate result, from the fact that the dimpling was eliminated in previous studies.