EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF INFLUENCE PARAMETERS ON FORMING LIMIT DIAGRAMS OF ALUMINUM ALLOY-AL 2024

thumbnail.default.placeholder
Date
2013-04-22
Authors
ÇELİK, Gökhan
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Sheet metal forming is the key word for aerospace, automobile and aeronautics industry. To fulfill the customer expectations, safety requirements and market competitions, sheet metal forming processes must be well analyzed before production. At this stage, importance of material characterization and finite element (FE) simulations arise. This study is focused on combination of material characterization and FEA (Finite Element Analyses) of sheet metals to be able to make improvements of sheet metal while considering cost and quality. On the material characterization parts of the study, simple tension tests, hydraulic bulge tests (HBT) and forming limit diagrams are determined for Al2024 aluminum alloy. HBT is obtained using a new specialized code and compared to the simple tension tests. High accuracy mechanical extensometers are used to obtain instantaneous deformation during tensile test and similarly high accuracy CCD cameras are used to obtain material deformation during determination of FLDs and flow curves from HBT. FE studies are performed to validate experimental studies and to determine coefficient of frictions of different lubricants. Analyses are carried out using a commercial FE package, Marc Mentat 2007® . Material inputs are supplied from experimental uniaxial and hydraulic bulge tests. Flow curve validations are performed comparing HBT and uniaxial tensile tests up to 0.15 strains. Experiments revealed that initial material thickness and lubrication has a significant effect on formability window of aluminum sheets and speed of punch has no great effect on limits of aluminum formability since Al2024 is a strain rate independent material. Beside these, higher strains than uniaxial tensile test are obtained in HBT with new developed code.
Description
ALÜMİNYUM ALAŞIMI-AL 2024 İÇİN ŞEKİLLENDİRİLEBİLME SINIR DİYAGRAMLARINI ETKİLEYEN PARAMETRELERİN DENEYSEL OLARAK İNCELENMESİ
ÖZ: Sac metal şekillendirme, uzay, havacılık ve otomotiv sanayileri için anahtar kelime konumundadır. Sac metal işlemleri; imalat süreci öncesinde, müşteri isteklerini, güvenlik gereksinimlerini ve pazardaki rekabet ortamını karşılamak amacıyla, en iyi şekilde analiz edilmelidir. Bu aşamada malzeme karakterizasyonu ve sonlu elemanlar metodunun önemi ortaya çıkmaktadır. Bu çalışma, sac metal operasyonlarında kalite ve fiyat konularını göz önüne alarak yeni geliştirmeler yapılabilmesi için, malzeme karakterizasyonu ve sonlu elemanlar metodunu kullanan karma bir çalışma üzerine yoğunlaşmıştır. Çalışmaların malzeme karakterizasyonu kısmında, alüminyum malzeme için çekme testi, yağ ile şişirme testi ve şekillendirme sınır diyagramlarının tespiti çalışmaları yapılmıştır. Yağ ile şişirme testinden akma eğrisinin elde edilmesi, yeni geliştirilen kod ile yapılmış ve çekme testi sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Çekme testi esnasında, yüksek hassasiyetli mekanik uzama ölçerler kullanılırken, yağ ile şişirme ve şekillendirilebilme sınır diyagramları testlerinde yüksek hassasiyette optik kameralar kullanılmıştır. Sonlu elemanlar yöntemleri; farklı yağlayıcıların sürtünme katsayılarını tespiti ve deneysel çalışmaların doğrulanması amacıyla yürütülmüştür. Analizler, ticari bir sonlu elemanlar yazılımı olan Marc Mentat 2007® kullanılarak yapılmıştır. Analizler için gerekli olan malzeme verisi, yağ ile şişirme ve çekme testlerinden elde edilmiştir. Ayrıca, çekme testi verisi 0,15 gerinime kadar kullanılarak, yağ ile şişirme testinden elde edilen akma eğrisi doğrulaması yapılmıştır. Deneyler sonucunda, malzeme ilk kalınlığı ve yağlayıcının şekillendirilebilme sınır diyagramları üzerinde önemli etkisinin olduğu görülmüştür. Ancak, şekillendirme hızının alüminyum Al2024 malzeme şekillendirilebilmesi üzerinde büyük etkisi olmadığı kanısına varılmıştır. Bunlarla beraber, yeni geliştirilen kod ile yüksek gerinimlerde akma eğrisi başarıyla elde edilmiştir.
Keywords
manufacturing engineering
Citation