Literatürdeki yöntemlerin karşılaştırılması

Deplasman ayar ve ileri esnetme yöntemlerinin karşılaştırılması literatürde en geniş kapsamda Gan ve Wagoner [99] tarafından gerçekleştirilmiştir. İlk olarak basit yay şeklinde bir geometri için formlama işlemi ile karşılaştırma gerçekleştirilmiştir. Karşılaştırmalar her iki yöntemin geri esneme telafisinde Ortalama Karesel Hata (OKT) ile yapılmıştır. OKT değeri,

N y OKT N 1 k 2 k



şeklinde hesaplanabilir. Burada yk, k. düğüm noktası için formlama yönündeki şekil bozukluğu miktarı ve N toplam düğüm noktası sayısıdır.

Sonlu elemanlar analizlerinde kiriş elemanlar kullanılmıştır. 51 integrasyon noktası ile simülasyonlar gerçekleştirilmiştir. Malzeme olarak FeAl alaşımı kullanılmış ve malzemeye ait mekanik özellikler Tablo 3.1’de verilmiştir. Formlama işleminde sürtünme katsayısı 0,2 olarak alınmıştır. Bu proses için her iki yöntem de benzer oranlarda iki iterasyon sonrasında başarılı bir şekilde telafiyi gerçekleştirmişlerdir. Kalıp geometrisi Şekil 3.16’da ve yöntemlerin karşılaştırılması Şekil 3.17’de verilmiştir.

Tablo 3.1. FeAl alaşımı mekanik özellikleri [99]

Elastisite modülü (GPa) 207

Poisson oranı 0,3

Holloman pekleşme kuralı 0,76

4460

307 

  

Şekil 3.17. (a) Telafili kalıp yüzeyleri (b) Kullanılan yöntemlerin telafi performansı [99]

Bir diğer proses olarak U-kanal çekme işlemi kullanılmıştır. U-kanal çekme sırasında parça tutucu kullanılmamış, yöntem serbest formlama olarak gerçekleştirilmiştir. Malzeme olarak önceki proses için kullanılan malzeme kullanılmıştır. Telafi sonrasında istenilen tolerans aralıklarına DA yöntemi 3 iterasyon sonrasında ulaşırken, ileri esnetme yöntemi benzer tolerans aralığına 20 iterasyon sonrasında ulaşabilmiştir. İleri esnetme yönteminde 20 iterasyon sonrasında hata oranları dalgalanma göstermeye başlamış ve daha düşük seviyelere inememiştir. Şekil 3.18’de yöntemin uygulandığı kalıp geometrisi ve hata oranlarındaki yakınsama miktarları verilmiştir.

Şekil 3.18. (a) U-kanal çekme prosesi için kullanılan kalıp geometrileri (b) Her iki yöntem için iterasyonlara göre hata oranları [99]

(a)

Şekil 3.19. (a) Simetrik olmayan çekme prosesi geometrisi (b) Yöntemlerin telafi performansları [99]

Şekil 3.20. Simetrik olmayan çekme prosesi geometrisi ve yöntemlerin telafi performansları [99]

(a)

Bir diğer formlama prosesi olarak, geometrisinde simetri barındırmayan ve basit analitik denklemlerle ifade edilemeyen bir çekme prosesi seçmişlerdir. Bu proses için, DA yöntemi 5 iterasyon sonrasında istenilen geometriye yaklaşırken, ileri esnetme yöntemi 25 iterasyon sonrasında bile herhangi bir yakınsama gösterememiştir. Karşılaştırma sonuçları Şekil 3.19’da verilmiştir. İleri esnetme yöntemi ile en iyi sonuç 13. iterasyon sonrasında elde edilmiştir fakat geometri hala istenilenden uzaktır. Simetrik olmayan bu geometri için DA yöntemi ile elde edilen yüzeyler deneysel olarak da doğrulanmıştır. Bu kapsamda DA yöntemi ile 5. iterasyon sonrası elde edilen kalıp geometrisi üretilmiş ve FeAl alaşımı malzemeler bu kalıplarda formlanmıştır. Formlama işlemi sonrasında parçalar optik lazer sistemlerle bilgisayar ortamına aktarılmış ve sonlu elemanlar sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma sonuçları Şekil 3.20’de verilmiştir.

Genel bir karşılaştırma yapıldığında ileri esnetme yönteminin DA yöntemine göre daha yavaş yakınsadığı görülmektedir ancak yakınsama sırasında DA yöntemi dalgalı bir seyir izlerken ileri esnetme yönteminde sürekli bir azalma gözlemlenmektedir. Ayrıca parça geometrileri simetrik olsa da olmasa da DA yöntemi başarılı bir şekilde çalışmasına rağmen simetrik olmayan parçalarda ileri esnetme yöntemi başarılı olamamaktadır. İleri esnetme yönteminde kuvvetlerin tespit edilmesi gerektiğinden bu süreç geri esneme miktarını tespit etmekten daha zordur. Ayrıca oluşan kuvvetler sonlu elemanlar analizlerindeki sınır koşullarına bağlıdır. Bu nedenle DA yönteminin uygulanması ileri esnetme yöntemine göre daha hızlıdır. Tüm bu karşılaştırmalar göz önüne alındığında endüstriyel uygulamalar açısından DA yönteminin kullanılması oldukça avantaj sağlamaktadır. Bu nedenle tez çalışması kapsamında gerçekleştirilen geri esneme telafi proseslerinde DA yönteminin kullanılması tercih edilmiştir.

3.3. Değerlendirme

Tez çalışmasının bu bölümünde anlatılanlar ışığında şekil bozukluğunun kalıp yüzey tasarımı sırasında göz önünde bulundurularak geliştirilmesi gerektiği görülmektedir. Proses parametreleri ile telafi özellikle endüstriyel uygulamalarda parça toleranslarını yakalamak adına özellikle yeni nesil gelişmiş yüksek mukavemetli

çelikler için başarılı olamadığı görülmektedir. Bu nedenle kalıp yüzeylerinin İleri Esnetme ya da Deplasman Ayar yöntemleri ile geri esneme davranışına göre geliştirilmesi gerekmektedir.

İleri Esnetme ve Deplasman Ayar yöntemlerinin karşılaştırması göz önüne alındığında ileri esnetme yönteminin parça yüzeyleri karmaşıklaştıkça iterasyonlar sonrası başarı oranı azalmaktadır. İleri Esnetme yönteminde kuvvetlerle çalışıldığından uygulama zorluğu bulunmaktadır. Deplasman ayar yöntemi ise literatürde genellikle basit geometrili formlama işlemlerine uygulanmış ve başarılı olmuştur. Endüstriyel prosesler açısından uygulamaları bulunsa da sonuçların detaylı incelendiği bir çalışmaya rastlanmamıştır. Tez çalışmasının bu yönden literatüre katkı sağlayacağı düşünülmektedir. Aynı zamanda tez çalışması kapsamında deplasman ayar yöntemi 3 boyutlu telafi faktörü dağılımı şeklinde geliştirilmiş ve endüstriyel uygulamalarda başarılı sonuçlar elde edilmiştir. Bu konularda detaylı anlatım Tez çalışmasının 5. ve 6. bölümlerinde yer almaktadır.

BÖLÜM 4. KARMAŞIK FORMLAMA YÜZEYLERİNİN

KARŞILAŞTIRILMASI

Tez çalışmasının bu bölümünde, karmaşık yüzeylerin sac metal formlama işlemlerinde kullanımı örneklerle gösterilmiş ve formlanan karmaşık geometrilerin sonlu elemanlar analizleri sonucunda elde edilen yüzeylerle karşılaştırılması amacıyla bilgisayar ortamına aktarılma yöntemleri anlatılmıştır. Sonrasında, sonlu elemanlar analizi sonuçları ile hassas karşılaştırma yapabilmek adına karmaşık yüzeylerin çalışma uzayında konumlandırılmasına ve son olarak karşılaştırmalarda kullanılan endüstriyel tolerans bantları ve yüzey uyumluluk analizlerine yer verilmiştir.