- Bu yazıda AutoForm’dan kıdemli uygulama mühendisi Matt Kruithoff simülasyonda, kalıp deneme ve parça imalat sürecinde uygulanan kuvvetlerin aynısının uygulanmasının önemini işlemektedir. Denemede sadece gerekli büyüklükte kuvvetin kullanılmasına ve yazılımda gerçek ile en iyi korelasyonun sağlanmasına yardımcı olacak parametreleri araştırmaktadır.
Denemede gördüğüm en yaygın hatalardan biri, simülasyonda uygulanan kuvvetler ile preste gerçekte uygulanan arasındaki tutarsızlıktır. Bu nedenle simülasyon sonucu ile deneme arasında herhangi bir farklılık gördüğümde, her zaman öncelikle çekme pot çemberi kuvvetini kontrol ederim. Eğer önemli ölçüde farklılık varsa, çekme sonu sacı yırtılma ve/veya kırışıklık problemleriyle bunu yansıtır ve parça basım denemesi dijital mühendislikte elde edilen olumlu sonuçları vermez.
Başlangıçta netleştirelim, burada kastedilen kuvvetler pres kuvvetleri değil sac metali şekillendirme kuvvetleridir.
Uygulamada, simülasyon genellikle kalıbın tamamı için preste potansiyel olarak rol oynayabilecek tüm kuvvetleri dikkate almaz. Şekillendirme operasyonu sırasında üretilen birçok kuvvet vardır. Progresif bir kalıp veya hat ve transfer kalıbı yaparken, trim adımları, boş adımlar, kamlar gibi ilişkili operasyonlar eşzamanlı kuvvetler üretir. Simülasyon bu adımları içermeyebilir. Ayrıca, simülasyonda dikkate alınmayan kuvvetler üreten kaldırıcı ve taşıyıcı elemanlar gibi diğer kalıp bileşenleri de olabilir. Yani, tipik olarak dikkate alınmayan bazı kuvvetler vardır. Bunlardan birçoğunu simüle edebilmemize rağmen çoğu simülasyon mühendisi simülasyona dahil etmemeyi tercih etmektedir.
 Şekil 1. FD Dişideki sac kuvveti, FP Erkekteki sac kuvveti, FB pot çemberindeki sac kuvveti |
Genellikle simülasyon şekillendirme kuvvetlerinin çok yüksek olduğunu duyacaksınız. Bu sizin lehinize çalışabilir, çünkü en azından çekmede süzme kanallarını oluşturmak ve diğer formlama operasyonlarını tamamlamak üzere simülasyonun yeterli kuvvete sahip olmasını istersiniz. Bunu simüle etmek için yazılım sacı üst taraftan ve alt taraftan uygulanan kuvvetler açısından inceler ve toplam kuvveti hesaplar. Çekmede üst kalıp, alt pot çemberi ve alt erkek elemanların tamamı sacın şekillenmesine katkı vererek toplam kuvveti oluşturur.
Kuvvetleri Simülasyonda Kullanma:
AutoForm’da sabit rijid kalıp elemanları için ve hareketli kalıp elemanları için ayarlar bulunur. Üst hareketli kalıp ve alt sabit erkek rijiddir. Hareketli kalıp elemanı olarak pot çemberi için “boşluk kontrollü”(gap controlled), “yay kontrollü”(spring controlled) veya “kuvvet kontrollü”(force controlled) eleman tanımı yapabilirsiniz. Pot Çemberi, süzme kanalını tamamlamak ve daha sonra tüm şekillendirme operasyonuna devam etmek için yeterli kuvvet gerektirir.
Pot çemberi kuvveti için önerilerim aşağıdaki gibidir.
İlk simülasyonda boşluk kontrollü pot çemberi ile kurulum yapın ve herhangi bir ek boşluk ve açıklığa ihtiyacınız varsa, nominal malzeme kalınlığının yaklaşık % 5’i ile başlayın. Örneğin, 1 mm sac kalınlığınız varsa, boşluğu yaklaşık 1,05 mm olarak ayarlamanız gerekir. Simülasyon bu boşluğu koruyacaktır. Bu şekilde, pot çemberinin açılması veya süzme kanalının oluşmaması konusunda endişelenmenize gerek kalmaz. Süzme kanalını oluştturmak ve operasyonu tamamlamak için yeterli güce sahip olacaksınız. Çok yüksek veya çok düşük pot çemberi kuvvetlerinin şekillendirilebilirliği ve geri yaylanma sonuçlarını etkileyebileceğini belirtmek gerekir.
Bundan sonra yukarıdaki boşluk kontrollü simülasyondan elde edilen kuvvet ile yay kontrollü simülasyona başlayabilirsiniz. Burada ayrıca istenen ön yük kuvveti ve yay katsayısı değerlerini de girebilirsiniz. Birçok simülasyon “Başlangıç basıncı” girilerek kurulmaktadır. Fakat gazlı yaylar sabit bir kuvvet sağlamaz, çünkü silindir kapandıkça ve gaz sıkıştıkça basınç artar. Yay kontrollü kalıp elemanı kullanarak azotlu silindir hesaplayıcısından verileri kullanabilirsiniz. Bu silindir modeli tipini, strokunu ve şekillendirme operasyonu stroku içinde hangi basıncı oluşturduğunu gösterir. Yeterince büyük bir strok gerekir ve maks. bir basıncı geçmemek üzere daha düşük basınç değerlerinden başlayabilirsiniz. Ardından, şekillendirmeyi optimize etmek üzere gerekirse yaylarınızı ekleyebilirsiniz. Strokun başlangıcındaki ve sonundaki kuvvetler hesaplanır.
Şekil 2 Gazlı Silindir Hesaplayıcı
Kuvvet kontrollü pot çemberi, kuvvetleri gereğinden yüksek değerlere artırabilir ve uygun kurulmazsa aşırı incelmeye veya yırtılmaya neden olabilir. Kuvvet kontrollü bir kalıp elemanı daima kapanmaya yetecek kadar kuvvet üretmeye çalışacaktır.
Şekil 3 Pot Çemberi altında belirgin kalınlaşma olması durumunda Boşluk kontrollü ile Kuvvet kontrollü tanımlama sonuçların karşılaştırılması
Sonuçlar büyük ölçüde doğru basınca sahip olmakla ilgilidir. Deneme sonuçları simülasyonla eşleşmediğinde bu çekme pot çemberinin veya tampon kuvvetlerinin doğru olduğunu kontrole geri döner. Daha önce de söylediğim gibi, bir üretici şirkete deneme sırasında gidersem ve “Denemede simülasyonda yaptığımızla aynı sonuçları alamıyoruz” diyorlarsa o zaman kontrol listemizdeki ilk madde “pot çemberi veya tampon kuvvetleri doğru mu? ”’ olur.
Form/Kesme Kalıbı Sıyırıcı Tanımı Önerileri:
Simülasyon mühendisleri çekme pot çemberi veya tutucuları için üretilen kuvvetlere baktığında, kuvvetleri strok sonunda almamalısınız. Burada kuvvetler aşırı yükselme eğilimindedir. Gerçekte kalıplar, genellikle strokun sonunda istenen boşluğu korumak için blokaj alanları(spacer) kullanılarak üretilmektedir. Bir sıyırıcı veya pot çemberinin, strokun tabanından yaklaşık 0,25 mm ila 0,50 mm’lik açıklığı genel olarak kabul edilebilir. Bu nedenle, şekillendirmede sac metal belirli alanlarda yaklaşık % 10 oranında kalınlaşıyorsa boşluk kontrollü veya yay kontrollü kalıp elemanı önerilir.
Kuvvet kontrollü veya yay kontrollü kalıp elemanlarının form veya kesme tutucu kalıp elemanlarında kullanılması önerilir, ancak tutma tonajını ve sac üzerinde istenmeyen deformasyonları azaltmak için “içbükey yarıçapları kaldır” seçeneği uygulanmalıdır. Ayrıca, üretim sürecinde kalıpta temizlenecek veya boşaltılacak bölgeleri de kaldırabilirsiniz. Bu, sıyırıcı kuvvetlerini azaltmaya ve parçanın gereksiz veya olası yeniden şekillendirmesini önlemeye yardımcı olur.
Şekil 4 Solda boşaltma olmadan kuvvetler ve Sağda içbükey filletler kaldırıldıktan sonra kuvvetler
Yukarıdaki şekilde verilen örnekte parça zaten şekillendirilmiştir ve tekrar formlanması gerekmemektedir. Sadece kesme veya flanş bükme için kalıpta yerinde tutulmalıdır. Yüzeydeki içbükey filletleri temizlemezseniz simülasyon sacı tutmak için 42 ton kuvvet hesaplayacak ve uygulayacaktır. Bu filletleri, kalıp imalatta olduğu gibi, temizlerseniz 27 ton hesaplayacaktır; oldukça büyük bir fark.
Çok az değil, çok fazla da değil
Doğru miktarda kuvvet uygulamak, şekillendirilebilirliğe ulaşmada fark yaratacak ve geriyaylanma sonuçlarına olumlu katkıda bulunacaktır. Hedefimiz simülasyonda ve gerçekte elde edilenler arasında güçlü bir korelasyon sağlamaktır. Mühendisler yeterli kuvvet uyguladıklarından emin olmalı ve kalıp deneme aşaması simülasyonda yapılanları yansıtmalıdır. Gazlı yay manifoldunun çok yüksek veya çok düşük ayarlanıp ayarlanmadığı konrol edilerek kuvvetlerin korelasyonu hızlı bir şekilde ayarlayanabilir. Mühendisler ayrıca yeniden şekillendirlimesi gerekmeyen alanları kalıp yüzeylerinden temizlemeli ve sadece gerekli kuvveti kalıpta kullanmalıdır.
Güç seninle olsun!. Metal şekillendirmenizin tadını çıkarın!.
www.formingworld.com’dan çevrilmiştir.