Flexforming Şekillendirme Prosesinin Quintus Teknoloji firmasında Simülasyonu
Quintus Technologies, havacılık, otomotiv ve enerji gibi sektörlerde faaliyet gösteren müşterileriyle, yüksek basınç ile şekillendirme teknolojisinde bir dünya lideridir. Västerås İsveç`te bulunan sac metal bölümü, 2012`den beri hem müşterilerini hem de şirket içi satış süreçlerini desteklemek amacıyla yapılan simülasyonlarda AutoForm yazılımını kullanmaktadır.
Flexforming yaklaşık 50 yıldır uygulamada var olmasına rağmen hala göreceli olarak bilinmemektedir.
Flexforming, basınç ortamı ve sac arasında esnek bir kauçuk diyafram kullanarak bir taraftan yüksek basınçlı sıvı ile sac metali şekillendirme prosesidir. Bu yöntem birkaç avantaj getirmektedir. Şekil 1`de görülebileceği gibi, kalıbın sadece bir tarafının tasarlanıp imal edilmesi gerekmektedir. Kalıbın imal edilen bu tarafı sabittir ve hareketli bir elemanı genellikle yoktur. Bu, düşük kalıp maliyeti ve hızlı kalıp üretimi anlamına gelir. Bunun yanında bu yöntemde kullanılan kauçuk diyafram üzerinden basınç, sac malzemeye “nazik” davranan, yumuşak ilerleyiş gösteren bir şekillendirme prosesi oluşturur. Aynı zamanda çok az veya hiç iz oluşturmadan mükemmel bir sac parça yüzey kalitesi sağlar. Bu yöntemde parça veya kalıptaki ters açı bölgelerinin şekillendirilmesinde de daha yüksek serbestlik ve kolaylıklar sağlanmakta, tüm yüzeyde daha yakın ölçüsel toleranslar elde edilmektedir.
(Şekil1)
Flexforming’de sac parça üretim süreleri tipik olarak dakikada 1-2 adet arasında değiştiğinden yavaş bir prosestir ve otomotiv prototip parça üretimi veya özel araç üretimi gibi düşük sayıda üretim için kullanılır. Otomotiv parçaları taleplerinin dışında, birçok Quintus Technologies müşterisi havacılık yapısal parçaları ve motor bileşenleri üretimi için pres siparişi vermektedir. Özellikle havacılık endüstrisi bu preslere sürekli bir ilgi göstermekte ve bunun önümüzdeki yıllarda da devam etmesi beklenmektedir. Flexforming tekniği sac kalınlığının farklı olması durumunda da tek ve aynı kalıp ile şekillendirmeye imkan tanır.
Otomotiv düşük hacimli üretim ve prototipleme parçalarındaki artan talep özellikle çift fazlı çelik ve martensitik çelik parçalarda daha çok ortaya çıkmaktadır. Flexforming`in UHSS parçaların imalatında kullanılıp kullanılamayacağı ve bunun kolayca simüle edilip edilemeyeceği sorusu Quintus Technologies tarafından yayımlanan yakın tarihli bir bültende cevaplandırılmıştır.
Quintus Technologies, Flexforming sürecinin ne kadar doğru bir şekilde simüle edilebileceğini belirlemek için AutoForm R7`yi test etti. Teknolojik örnek olarak otomotiv yan koruyucu sac parçası kullanıldı ve testi yapılan kalınlıklarda martenzitik UHSS, alüminyum, titanyum, ve soğuk şekillendirme için yumuşak çelikleri içeren birkaç değişik malzeme için simüle edildi. UHSS çeliklerdeki gibi yüksek akma gerilmesi ve elastisite modülü olan sac malzemelerde geriyaylanma en önemli sorunlardan biri olduğundan şekillendirme operasyonunda sonra sacın eni(draw-in) ve geriyaylanma değerleri karşılaştırıldı. Şekillendirme operasyonu, kalıp ve şekillendirilecek sacın üzerinde olduğu ve presin içine diyaframın altına sürülen hareketli bir tabla ile yapılmaktadır (Şekil 2). Daha sonra diyaframın üstündeki basınç arttırılarak sacın alttaki kalıp üzerinde şekillendirilmesi sağlanmaktadır.
(Şekil2)
Üretim ekipmanlarında uygulanan basınç 140 MPa’ya kadar çıksa da bu denemede flexform prosesi 700×1800 mm pres tablasında maksimum 80 MPa basınç uygulayabilen bir preste yapıldı. Kullanılan sac ölçüleri 140x620mm’dir. Şekillendirilen her sac için geriyaylanmadan sonra yükseklik ve şekillenmiş sacın ortasındaki en değeri ölçüldü (Şekil 3). 1.25mm kalınlıktaki UHSS Docol 1400M’den 10 parça ve diğer malzemelerden(Al 6061-O t=1.27mm, Titanyum Grade 2 t=1.6mm, DC04 t=2.9mm) 3’er parça üretildi. Hiçbirinde şekillendirilebilirlik olarak bir sorun yaşanmadı, yırtık/çatlak oluşmadı.
AutoForm’da kalıbı kapatmak, kapalı tutmak ve saca basınç uygulanmasını modellemek mümkündür. Bununla beraber diyafram ve koruyucu pad’ler simülasyonda modellenmemiştir. Simülasyonda basıncın arada herhangi bir eleman olmadan direkt saca uygulandığı varsayılmıştır. Diyaframın katılığının(tüm testlerde 10mm kalınlık) sac metale göre çok düşük olması da bu varsayımı motive etmiştir. Bu varsayımın geçerli olduğu denemelerde de görülmüştür.
(Şekil3)
Şekil 4 flexforming operasyonundan sonra farklı malzemeler için düşey doğrultuda ölçülen(yeşil ok) maksimum geriyaylanma değerlerini göstermekte ve simülasyon sonuçları ile karşılaştırmaktadır. Docol 1400 M, Titanium grade 2 ve DC04 soğuk şekillendirme çeliği için simülasyonda basınca bağlı sürtünme modeli kullanıldığında test ve simülasyondan gelen geriyaylanma değerleri arasında yakın bir korelasyon görülmektedir. Tüm testlerde sacın her iki tarafında 0.1 mm yağlama folyosu kullanıldığında simülasyonla gerçek durum arasında en iyi uyum görülmüştür. Test ekipmanı ile alt-üst kalıp arasında direkt formlama (crashforming) da yapılabildiğinden, sadece Docol 1400M malzeme için, bu tarz şekillendirme sonuçlarının simülasyonla karşılaştırması da yapılmıştır (Şekil 5).
(Şekil4-5)
Sonuç olarak, bu çalışma UHSS ve diğer zor şekillendirilen sac malzemelerin flexform presleme kullanılarak başarıyla formlanabildiğini göstermiştir. Şekillendirme sonu sac eni(draw-in) değerinin tekrarlanabilirliği ve buna paralel olarak yapılan standart sapma hesaplamalarının gösterdiği gibi, flexforming ve crashforming operasyonları sonuçları karşılaştırılabilir yakın değerlerdedir. Dahası, flexforming ile sac metal şekillendirme operasyonları simülasyonda diyaframı dikkate almadan dahi AutoForm R7 ile doğru olarak simüle edilebilmektedir. Docol 1400M için simülasyondan elde edilen geriyaylanma sonuçları crashform’dan çok flexform ile parça basım sonuçlarına daha uyumlu olarak elde edilmiştir. Bu durum flexform ile basımda kırışmaların oluşmaması ile açıklanabilir. Bu çalışma göstermiştir ki flexform teknolojisi, UHSS sac malzemeler dahil, sac metalde karmaşık formları şekillendirmeye uygundur ve AutoForm R7 ile simülasyon sonuçları gerçek basım sonuçları ile oldukça iyi korelasyon sağlamaktadır. Son olarak, belirtilen test koşulları altında titanyum ve yumuşak soğuk şekillendirme çeliği DC04 için sonuçlar, umut vermeden de öte, oldukça iyi görünmektedir.
Quintus Teknoloji’den Björn Carlsson “Quintus Technologi Flexforming proseslerimizi simüle etmek için birkaç yıldır AutoForm kullanıyoruz. Gerçek şekillendirme ile AutoForm simülasyonları arasında iyi bir korelasyon görüyoruz. Sonuçları, yazılımın kullanım kolaylığı ve hızı, müşterilerimize verdiğimiz hizmetlerde bize önemli fayda sağlamaktadır” demektedir.
Kaynak: ‘Flex Flexform hidroform teknolojisi ile şekillendirme simülasyonlarının korelasyonu’ Dr. Björn Carlsson, Mikael Bergkvist, Roger Andersson, Sture Olsson Quintus Technologies AB, Västerås, İsveç.
formingworld.com ’dan çevrilmiştir.
Turkish 
English