Bu bölümde deneylerde kullanılan hidrolik şişirme ünitesiyle elde edilen numunelerdeki form ve kalınlık değişimleri sonlu elemanlar analizlerinden elde edilen sonuçlarla aşağıdaki grafik ve tablolarda karşılaştırılmıştır.
Şekil 4. 1. Form değişim eğrileri (500Bar hidrolik iç basınç)
34
Şekil 4. 2. Form değişim eğrileri (550Bar hidrolik iç basınç)
Şekil 4. 3. Form değişim eğrileri (650Bar hidrolik iç basınç)
35
Çizelge 4. 1. Hidrolik şekillendirmeyle form verilmiş numunelerde deformasyon oranları
Şekiller ve tablo incelendiğinde analiz sonuçlarıyla deneysel çalışmaların uyumlu olduğu gözlenmiştir. Form verilen kısımlardaki kalınlık incelme miktarları çizelge 4.2’de verilmiştir. Sonlu elemanlar analizlerinde incelme oranları aşağıdaki formülle belirlenmiştir.
1 verme öncesi başlangıç cidar kalınlığı 1.5mm’dir.
Çizelge 4. 2. Hidrolik şekillendirmeyle form verilmiş numunelerde kalınlık değişimleri Numune
Basınç (Bar) Deneysel Minumum Form Kalınlığı
36 4.2. Mikro Yapı İncelemesi
Çalışmanın bu bölümünde form verilen bölgenin ve kaplama kısmının hasar durumu elektron mikroskobu ölçümleriyle değerlendirilmiştir. Ayrıca şekil verilen bölgenin mikro vikers sertlik ölçümleri şekil 4.4’de gösterilen bölgeler için gerçekleştirilmiştir. Numune indisleri çizelge 4.2’de gösterildiği şekilde basınç artışını göstermektedir. Şekilden görüldüğü gibi basınç artışına bağlı olarak mikro sertlik değerlerinde artış gözlenmiştir. Plastik genleme sertlikte etkili bir parametredir. Analizlerde elde edilen plastik genlik sonuçlarıyla mikro sertlik sonuçları arasında uyum olduğu gözlenmektedir.
Şekil 4. 4. Mikro vikers sertlik ölçüm noktaları
37 Şekil 4. 5. Micro vikers (HV0.1) sertlik değerleri
Hidrolik şekillendirilmiş numunelerin mikroskobik analizleri şekil 4.6-4.8’de verilmiştir. Plastik şekil vermenin maksimuma ulaştığı ölçüm noktası 1 için kaplama ve ara yüz bölgesindeki hasar durumu şekil 4.7-4.8’de verilmiştir. Şekillerde artan basınca bağlı olarak kaplama ve ara yüz bölgesinde hasar oluştuğu gözlenmektedir. Kaplamanın form sırasında iç basınç ve sürtünme etkileriyle deforme olduğu tüm şekillerde gözlenmektedir.
Analizlerde ortaya çıkan çekme artık gerilmelerinin etkili olduğu form tepe noktalarının aynı zamanda forma bağlı olarak en çok hasara uğrayan noktalar olduğu gözlenmiştir.
38
Şekil 4. 6. Kaplama bölgesi görüntüsü (Ölçüm noktası 2) 550MPa hidrolik iç basınç altında (2000 x SEM)
Şekil 4. 7. Kaplama bölgesi görüntüsü (Ölçüm noktası 1) 550MPa hidrolik iç basınç altında (2000 x SEM)
39
Şekil 4. 8. Kaplama bölgesi görüntüsü (Ölçüm noktası 1) 650MPa hidrolik iç basınç altında (4000 x SEM)
40 5. SONUÇLAR
Bu çalışmada egzoz borularında kullanılan bağlantı adaptörleri hidrolik şişirme yöntemiyle üretilmiştir. Hidrolik şişirme ünitesi proses parametreleri sonlu elemanlar yöntemi kullanarak belirlenmiştir. Anizotropi etkileri sonlu elemanlar analizlerinde ve şekillendirme sınır eğrileri hesaplamalarında dikkate alınmıştır. Basınç artış hızı, hidrolik basınçlandırma mesafesi, sürtünme katsayısı efektif parametreler olarak belirlenmiştir. Kaynak çarpılmalarından etkilenen boru kenar kısımlarında oluşan elastik geri gelme etkisi, basınçlandırma mesafesinin uygun bir şekilde seçilmesiyle elimine edilmiştir. Boru bağlantı parçalarının analiz sonuçları Swift-Hill hasar kriterine bağlı olarak şekillendirme sınır eğrileri kullanılarak değerlendirilmiştir. Analizlerden elde edilen sonuçlara bağlı olarak üç optimum model belirlenmiş ve hidrolik şişirme ünitesinin tasarımında kullanılmıştır. Çalışmada yüksek deformasyon etkileri sonlu elemanlar analizi ve metalografik analizler yapılarak incelenmiştir.
Maksimum çekme artık gerilmeleri en yüksek şekillendirmenin, maksimum plastik genlemenin gerçekleştiği tüp orta noktalarında çıkmıştır. Bu gerilmelerin incelme ve hasar başlattığı bilinmektedir. Gerilmenin en yüksek olduğu bu bölge aynı zamanda en sert bölge bulunmuştur. İncelme oranları maksimum %19,5 değerindedir. Metalografik incelemede kaplama kalınlığının şekil verme işleminde iç basınç ve sürtünme etkisiyle hasara uğradığı gözlenmiştir. Ayrıca kaplama bölgesine yakın kalınlığın inceldiği kısımlarda hasar başlangıç noktaları gözlenmiştir Çalışmada korozyon direnci yüksek olan Aluzink kaplamaların yüksek deformasyon etkisi altında hasar direncinin kritik olduğu görülmüştür.
41 KAYNAKLAR
[1] S.O. Eruslu, I. Dalmıs, “Hydroforming analysis of structural steels,” Journal Technical University of Gabrova, vol. 56, pp. 43-47, 2018.
[2] M. Koch, T. Altan “Prediction of forming limits and parameters in the tube hydroforming process”, International Journal of Machine Tools and Manufacture, vol. 42, pp. 123-138, 2002.
[3] P. Ray, “Computer aided optimization of tube hydroforming processes”, PH. D. thesis, School of Mechanical and Manufacturing Engineering Dublin City University, 2005.
[4] S.M.H. Seyedkashi, M.H. Naeini, G.H. Liaghat, M.M. Mashadi, M. Mirzaali, K. Shojaee, Y.H. Moon “The effect of tube dimensions on optimized pressure and force loading paths in tube hydroforming process,” Journal of Mechanical Science and Technology, vol.
26, pp. 1817-1822, 2012.
[5] C. Yang, G. Ngaile, “Analytical model for planar tube hydroforming: Prediction of formed shape, corner fill, wall thinning, and forming pressure,” International Journal of Mechanical Sciences, vol. 50, pp. 1263-1279, 2008.
[6] M. Ahmed, M.S.J. Hashmi, “Estimation of machine parameters for hydraulic bulge forming of tubular components,” Journal of Materials Processing Technology, vol. 64, pp. 9-23, 1997.
[7] A. Alaswad, K.Y. Benyounis, A.G. Olabi, “Tube hydroforming process: A reference guide,” Materials and Design, vol. 33, pp. 328-339, 2012.
[8] N. Jain, “Modelling and analysis of dual hydroforming process,” M.S. Thesis, Texas A-M University Mechanical Engineering, 2003.
[9] M.D. Islam,” Experimental and finite element study of the hydroforming bi-layered tubular component,” M.S. Thesis, School of Mechanical and Manufacturing Engineering Dublin City University, 2005.
[10] P. Thanakijkasem, A. Pattarangkun, S. Mahabunphachai, V. Uthaisangsuk, S. Chtima,
“Comparative study of finite element analysis in tube hydroforming of stainless steel 304,” International Journal of Automotive Technology, vol. 16, pp. 611-617, 2015.
[11] I.Lorenzo, E. Maspero, M. Strano, “Hydroforming of locally heat treated tubes,” Journal of Materials Processing Technology, vol. 16, pp. 157-165, 2014.
[12] G.J. Dong, J. Bi, B. Du, X.H. Chen, C.C Zhao, “Research on AA6061 tubular components prepared by combined technology of heat treatment and internal high pressure forming,” Journal of Materials Processing Technology, vol. 247, pp. 126-138, 2017.
[13] M. Anderson, J. Gholipour, F. Bridier, P. Bocher, M. Jahazi, J. Savoie, P. Wanjara, “ Improving the formability of stainless steel 321 through multistep deformation for hydroforming applications,” Transactions of the Canadian Society for Mechanical Engineering, vol. 37, pp. 39-52, 2012.
[14] G.N. Chu, C.Y. Lin, W. Li, Y.L. Lin, “Effect of internal pressure on spring back during low pressure tube hydroforming,” International Journal of Material Forming, vol. 11, pp.
855-866, 2018.
[15] A. Abdelkefi, P. Malécot, N. Boudeau, N. Guermazi, N. Haddar1, “ On the tube hydroforming process using rectangular, trapezoidal, and trapezoid-sectional dies:
Modeling and experiments,” International Journal of Advanced Manufacturing Technology, vol. 93, pp. 1725-1735, 2017.
[16] M.Y. Hwang, Y.K. Lin, “Analysis and finite element simulation of the tube bulge hydroforming process,” Journal of Materials Processing Technology, vol. 125-126, pp.
821-825, 2002.
42
[17] K. Manebe, M. Amino,” Effects of process parameters and material properties on deformation process in tube hydroforming,” Journal of Materials Processing Technology, vol. 123, pp. 285-291, 2002
[18] J. Slota, E. Speak, “Comparison of the forming limit diagram (FLD) models for drawing quality (DQ) steel sheets,” Metalurjia, vol. 44, pp. 249-253, 2005.
[19] Z. Marciniak, K. Kuczynski, “Limit strains in the processes of stretch-forming sheet metal,” International Journal of Mechanical Sciences, vol. 9, pp. 609-612, 1967.
[20] F. Djavanroodi, A. Derogar, “Experimental and numerical evaluation of forming limit diagram for Ti6Al4V titanium and Al6061-T6 aluminum alloys sheets,” Materials and Design, Vol. 31, pp. 4866-4875, 2010.
[21] M. Kadkhodayan, H. Aleyasin, “An experimental and numerical study of forming limit diagram of low carbon steel sheets,” Journal of Solid Mechanics, Vol. 7, pp. 146-157, 2015.
[22] K. Yoshida, T. Kuwabara, “Effect of strain hardening behavior on forming limit stresses of steel tube subjected to nonproportional loading paths,” International Journal of Plasticity, vol. 23, pp. 1260-1284, 2007.
[23] SE Clift, P. Hartley, CEN Sturgess, GW. Rowe, “Fracture prediction in plastic deformation process,” International Journal of Mechanical Science, vol. 32, pp. 1–17, 1990.
[24] K.J. Kim, P.F. Thomson, “Springback and side-wall curl of galvanized and galvalume steel sheet,” Journal of Mechanical Working Technology, vol. 19, pp. 223-238, 1989.
[25] M.W. Boyles, G.M. Davies, “Through process characterization of steel for hydroformed body structure components,” Journal of Materials & Manufacturing, vol. 108, pp. 1077-1085, 1999.
[26] D. Roger, “Tube hydroforming of steel for automotive applications,” PH.
D. thesis, Swansea University, 2003.
[27] R. Parisot, S. Forest, A. Pineau, F. Nguyen, X. Demonet and J.M. Mataigne
“Deformation and damage mechanisms of zinc coatings on hot-dip galvanized steel sheets: Part II. damage modes,” Metallurgical and Materials Transactions, vol. 35, pp. 55%Al-Zn alloy coating,” International Jour. of Electromechanical Science, vol. 13, pp.
505-9519, 2018.
[30] American Hydroformers, “What Is hydroforming: Tube hydroforming step by step process,” Ağustos, 2019. Internet Document https://americanhydroformers.com/what-is-hydroforming/ [Erişim tarihi: 18 Ağustos 2019].
[31] F. Dohmann, CH. Hartl, “Tube hydroforming-research and practical applications,”
Journal of Materials Processing Technology, vol. 71, pp. 174-186, 1997.
[32] T. Trzepiecinski, H.G. Lemu, “Effect of computational parameters on springback prediction by numerical simulation,” Metals, vol. 7, pp. 380-394, 2017.
[33] J.S: Karami, G. Payganeh, M. Khodsetan, “Numerical and experimental study of residual stress measurement and thickness distribution of T-shape steel tube produced by tube hydroforming,” Journal of Modern Processes in Manufacturing and Production, vol. 5, pp. 87-99, 2016.
[34] J. Lunqvist “Numerical simulation of tube hydroforming” Licentiate Thesis, Lulea University of Technology Department of Civil and Environmental Engineering Division of Structural Mechanics, 2004.
43
[35] F. Abbassi, O. Pantale, A. Zghal, R. Rakotomalala, “Prediction of sheet metal formability (FLD) by using diverse method,” III European Conference on Computational Mechanics, 2006, pp. 532-541.
44 ÖZGEÇMİŞ
Rıza MARANGOZ 1979 yılında TEKİRDAĞ ’da doğdu. 1997-2000, 19 Mayıs Üniversitesi Bafra M.Y. O. Tütün Yetiştiriciliği Ve İşlemeciliği, 2001-2005, Dumlupınar Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Talaşlı Üretim Öğretmenliği, 2015 Trakya Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği bölümlerini başarı ile tamamlayarak, 2018 yılında yüksek lisans eğitimine Namık Kemal Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makine Mühendisliği Bölümüne başladı. 2017 yılından bu yana Dinex Egzoz Sistemlerinde Tasarım Sorumlusu olarak çalışmaktadır.