İleri Esneme Üzerine Yapılan Çalışmalar

Sac metal kalıpçılıkta, özellikle son yıllarda bükme işlemlerinde sac malzemelerde meydana gelen ileri esneme miktarının araştırıldığı görülmektedir. Araştırmacılar, sac malzemelerde meydana gelen ileri esneme değerlerini etkileyen parametreler olarak sac malzeme özellikleri (bakır, pirinç, paslanmaz çelik, 16Mo3 vb), bükme zımba yarıçapı, bükme derinliği, haddeleme yönü gibi özelliklerin ileri esneme değerini etkilediğini belirlemişlerdir [39-41].

Thipprakmas ve arkadaşları, V bükme işlemlerinde, Taguchi ve ANOVA tekniği kullanarak; geri ve ileri esnemede bükme açısı, malzeme kalınlığı ve zımba radyüsü, zımba bükme derinliği gibi işlem parametrelerinin sonlu elemanlar yöntemi kullanarak uygun kalıp tasarımı üzerine deneysel bir çalışma gerçekleştirmişlerdir. Uygun zımba inme derinliği uygulayarak gerekli bükme açısının elde edildiği tespit edilmiştir. Kalıp ve iş parçası arasındaki boşluğun iyi ayarlandığında ideal bükme işlemlerinin uygulanabileceği belirlenmiştir. ANOVA sonuçları göstermiştir ki, geri esneme miktarlarına en etkili işlem parametresinin malzeme kalınlığı olduğu tespit edilmiştir. İleri esneme değerleri için en etkili işlem parametresinin malzeme kalınlığı ve bükme açısı parametrelerinin olduğu

belirlenmiştir. Taguchi ve ANOVA tekniği; geri ve ileri esnemeye bağlı olarak işlem parametrelerinin etkisi belirlenmiştir. Zımba radyüs değeri arttıkça, ileri esneme değeri azalırken, geri esneme değerinin arttığı tespit edilmiştir [42-45].

Phanitwong ve Thipprakmas, V bükme işlemlerinde istenilen açıyı elde etmek ve geri esneme özelliklerini minumum seviyeye indirmek amacıyla V bükme uygulamalarında ezerek bükme tekniğinde zımba ucuna dikdörtgen profil vererek deneysel bir çalışma gerçekleştirmişlerdir. Gerçekleştirilen çalışmada, farklı zımba uç genişliği ve yüksekliği kullanılarak geri ve ileri esneme değerlerindeki farklılıklar deneysel ve SEY kullanılarak incelenmiştir. Zımba uç genişliği arttıkça, geri ve ileri esneme değerlerinde azalma ve artmalar meydana geldiği tespit edilmiştir. İleri ve geri esneme değerlerinde meydana gelen farklılıklar bükme parametreleri (bükme açısı, zımba profil genişliği, zımba profil yüksekliği ve malzeme özellikleri) ile doğrudan bağlantılı olduğu tespit edilmiştir. Sonuçlara göre, en küçük zımba uç ölçüsü ve bükme kuvvetiyle, gerekli bükme açısını elde etmek için, zımba ölçüleri, bükme bölgesi ve tersine bükme bölgesindeki uygun gerilim dağılımları arasında düzenli bir ayar sağlanarak optimize edilmesi gerektiğini belirtmişlerdir [46].

Dilipak ve arkadaşları, S235JR sac malzemenin ileri esneme miktarını incelemek amacıyla deneysel bir çalışma gerçekleştirmiştir. Farklı bükme yöntemlerinin ve zımba yarıçaplarının kullanıldığı çalışmada, ileri esneme değerini azaltmak amacıyla sac malzeme üzerine farklı ısıl işlemler uygulamışlardır. Isıl işlemler neticesinde, zımba sac malzeme üzerinde bekletilmeden uzaklaştırıldığı ve zımbanın sac malzeme üzerinde bekletildiği bükme deneyleri gerçekleştirmişlerdir. Deneyler neticesinde, zımbanın sac malzeme üzerinde bekleme süresi ve zımba yarıçapı arttıkça ileri esneme değerinin azaldığı belirlenmiştir. Ayrıca, artan menevişleme sıcaklığında ideal büküm açısını tespit etmişlerdir [47, 48].

Bakhshi ve arkadaşları, V ve U bükme işleminde, 0º, 45º ve 90º haddeleme yönlerinde CK67 sac malzemenin geri ve ileri esneme miktarı üzerinde zımba yarıçapı, hadde yönü ve sac kalınlıklarını kapsayan önemli parametrelerin etkisi sayısal ve deneysel olarak tespit edilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, sac malzeme kalınlığı arttıkça, ileri ve geri esneme değerinin azaldığı tespit edilmiştir. Bükme işlemlerinde, en uygun zımba uç yarıçapında

geri esneme meydana gelmediği belirlenmiştir. Zımba uç yarıçapı arttıkça ileri esneme değeri azalırken, geri esneme miktarının arttığı tespit edilmiştir. Haddeleme yönünün geri ve ileri esneme değerlerine etkili olduğu belirlenmiştir [49].

Shukla ve Gautam, düşük karbonlu çeliğin ileri esneme davranışının deneysel ve sayısal analizi üzerine çalışma gerçekleştirmiştir. Sac metal şekillendirme işlemlerinde duyarlı faktörlerden birisi de yükün kaldırılması esnasında elastik geri dönüş sonucu meydana gelen geri esneme; bükme işlemleri neticesinde, bazı geometrik değişimleri meydana getirmektedir. Geri esneme; bükme açısı, bükme radyüsü, haddeleme yönü gibi değişkenlerden etkilenmektedir. Deneysel çalışmada, sac anizotropisinin etkisini araştırmak amacıyla 0°, 45° ve 90° haddeleme yönlerinde düşük karbonlu çelik sac malzeme kullanılmıştır. 90° V dip bükme kalıbında; 7,5 mm zımba uç yarıçapı kullanılarak deneyler gerçekleştirilmiştir. Deneyler neticesinde, sonlu elemanlar simülasyonu sonuçlarıyla deneysel verilerin birbirlerine yakın olduğu belirlenmiştir. Haddeleme yönlerinin bükme açısı üzerinde etkili olduğu tespit edilmiştir. Bükme işlemlerinde, geri esneme yerine ileri esneme değeri meydana geldiği belirlenmiştir [50].

Özdin ve arkadaşları, V dip bükme işleminde bükme açısı ve zımba radyüsüne bağlı olarak AISI 400 sac malzemenin geri ve ileri esneme davranışının incelenmesi üzerine deneysel çalışma gerçekleştirmiştir. Çalışmada; 0,9 mm kalınlığındaki AISI 400 sac malzeme 30º, 45º ve 60º bükme açılarında ve 2, 4 ve 6 mm zımba radyüsünde bükülmüştür. Bükme açısı ve zımba radyüsü açısından, malzemelerin geri ve ileri esneme özellikleri tespit edilerek grafikler ve şekiller oluşturularak literatüre katkıda bulunmuştur [51].

Özdemir ve arkadaşları, farklı ısıl işlemlerin 16Mo3 sac malzemenin ileri-geri esneme miktarına etkisinin incelenmesi üzerine deneysel bir çalışma gerçekleştirmişlerdir. Çalışmada, 16Mo3 malzemeler 90º V dip bükme kalıbında bükülerek, ileri-geri esneme miktarları arasındaki farklılıklar incelenmiştir. Bükme işlemlerinde malzemeler, ısıl işlem uygulanmadan, normalize edilerek ve (13 ve 30 dak) menevişleme işlemine tabi tutularak hazırlanmıştır. Deneyler, zımba parça üzerinde bekletilerek ve bekletilmeden direk uzaklaştırılarak gerçekleştirilmiştir. Deneyler sonucunda, ısıl işlemsiz ve normalize işleminde ileri esneme, menevişleme işleminde ise geri esneme meydana geldiği tespit edilmiştir. Zımbanın numune üzerinde 30 s bekletilmesi ileri ve geri esneme miktarını

azalttığı tespit edilmiştir. Menevişleme süresinin artmasının geri esneme değerlerini arttırdığı belirlenmiştir [52].

2.3. Literatür Çalışmalarının Değerlendirilmesi

Literatür çalışmaları değerlendirildiğinde, sac metal kalıpçılığında karşılaşılan geri ve ileri esneme davranışını araştırmak amacıyla çalışmalar yapıldığı tespit edilmiştir. Geri ve ileri esnemenin bilinmesi, hem ürün kalitesi hem de kalıp açısından önem arz etmektedir. Yapılan araştırmalar neticesinde, bükmede geri ve ileri esnemeye neden olabilecek etkenler belirlenerek en uygun kalıp tasarımı ve imalatı gerçekleştirilmiştir. İdeal kalıp tasarımı ve imalatı deneme-yanılma yöntemi ile harcanan zamanı ve iş gücü maliyetini de azaltmaktadır.

Geri ve ileri esneme üzerine yapılan deneysel ve teorik çalışmaların yanı sıra, bazı araştırmacılar matematiksel modellemeler geliştirerek bu konudaki eksiklikleri gidermeye çalışmışlardır. Genellikle, deneysel ve teorik çalışmalarda yaygın olarak V bükme, L kenar bükme ve V serbest bükme teknikleri kullanılmıştır. Deneysel çalışmalar neticesinde, elde edilen geri ve ileri esneme sonuçları bazı araştırmacılar tarafından yeterli bulunurken, bazıları ise, farklı matematiksel modeller (SEY, YSA, Patran, Abaqus/Standart, Abaqus/CAE, Taguchi tekniği, vb.) geliştirmiş ve bunlardan faydalanılmıştır. Uygun bükme parametrelerine bağlı olarak geliştirilen modellerin ana amacı, bükme işlemi esnasında oluşan geri ve ileri esnemeyi en aza indirgeyerek istenilen boyutlarda üretim yapılabilmesini sağlamaktır.

Gerçekleştirilen literatür incelemesinde, malzemeye uygulanan ısıl işlemlerin geri ve ileri esneme davranışı üzerindeki etkilerinin incelenmediği tespit edilmiştir. Uygulanan normalizasyon ve menevişleme işlemi neticesinde, malzeme özelliklerinin bükmede geri ve ileri esneme davranışına olan etkisi deneysel, mikro yapısal ve matematiksel olarak incelenmiştir. Çalışmada, ısıl işlemler uygulanmış sac malzemelerin bükme parametrelerine bağlı olarak, geri ve ileri esneme davranışına olan etkilerini incelemek amacıyla, deneysel çalışma gerçekleştirilmiştir. Deneysel çalışma neticesinde, elde edilen deney verileri yardımıyla matematiksel modeller geliştirilerek literatüre katkıda bulunmak amaçlanmıştır.

Yapılan bu tez kapsamında; Isıl işlemsiz (II), normalize (NI) ve menevişleme işlemi (MI) uygulanmış 3, 4, 5 ve 6 mm kalınlıktaki 16Mo3 sac malzemeler farklı bükme açılarında (30º, 60º ve 90º) ve 4,5 mm zımba uç radyüsünde bükülmesi neticesinde sac malzeme kalınlığının ileri ve geri esneme değerlerine olan etkisi deneysel olarak incelenmiştir. Ayrıca, bükme parametrelerinden birisi olan, zımba uç yarıçapının, malzeme özelliklerine bağlı olarak, geri ve ileri esneme davranışlarına olan etkileri incelenmiştir. 90º bükme işleminde, farklı zımba uç radyüsleri (R2, R3, R4, R5 ve R6 mm) kullanılarak, 4 mm kalınlığındaki ısıl işlemsiz (II), normalizasyon (NI) ve menevişleme işlemi (MI) uygulanmış sac malzemeler üzerine bükme işlemi uygulanmıştır. Bükme işlemleri, zımbanın sac malzeme bükme deformasyon bölgesinde bekletilmeden direk ve 30 saniye (30 s) bekletilmesi neticesinde kaldırılarak gerçekleştirilmiştir. Isıl işlemsiz (II), normalize (NI) ve menevişlenmiş (MI) sac malzemelerin bükülmesi neticesinde, bükme deformasyon bölgelerinden parçalar çıkartılarak deformasyona bağlı tane yönlenmesi ve deformasyon bantlarının oluşumu elektron ve optik mikroskopta mikro yapısal (ferrit fazı, perlit ve martenzit yapısı) olarak karakterize edilmiştir. Çekme deneyleri uygulanarak, ısıl işlemsiz (II), normalize (NI) ve menevişleme (MI) işlemi neticesinde; çekme, akma ve % uzama değerlerindeki değişimler ve kırık yüzeyler incelenerek sünek ve gevrek kırılmanın oluşum mekanizmaları incelenmiştir.

Deneyler neticesinde elde edilen geri ve ileri esneme değerleri kullanılarak polinom eğri denkleri türetilmiş ve deneysel çalışmada kullanılan bükme parametrelerinin geri ve ileri esneme üzerine olan etkilerini incelemek amacıyla ‘’minitab ile analiz’’ programı yardımıyla malzeme özellikleri, bükme açısı, bükme uç yarıçapı ve sac malzeme kalınlığı arasındaki ilişki matematiksel olarak modellenerek ve her bir parametrenin etkisi ayrı ayrı değerlendirilerek literatüre katkıda bulunulmuştur.