Yüksek dayanımlı düşük alaşımlı çelik sac üzerinde geri esnemenin şekillendirmeye etkisinin incelenmesi

Abstract

Metal sacların şekillendirilmesi sonrasında, malzeme özellikleri, parça ve takım geometrisi ve işlem parametreleri ile bağlantılı olarak, yük boşaltma ile birlikte ortaya çıkan geri esneme, parçaların kalitesini olumsuz yönde etkileyen ciddi geometrik kusurlara yol açabilmektedir. Yürütülen çalışma, esasen, tek eksenli çekme deneyinde yük boşaltma süreci için tanımlanan efektif modülün deformasyona bağlı değişimi ve bu değişimin geri esneme tahminleri üzerine etkisinin incelenmesine dayanmaktadır. Çalışmada, H 320 LA kalite ve 1.01 mm'lik nominal kalınlık ile üretilen, soğuk haddelenmiş ve tavlanmış yüksek dayanımlı düşük alaşımlı çelik sac, incelemeler için malzeme olarak seçilmiştir. Bazı temel deneylere ve sonlu elemanlar yöntemi (FEM) ile yürütülen simülasyonlara dayalı bir metodolojinin uygulanmasının sonucu olarak, geri esnemelere yönelik tahminlerde iyileştirilmeler hedeflenmiştir.Öncelikle, seçilen sacın tek eksenli çekme deneylerinde, çeşitli gerinim düzeylerinden itibaren yükleme ve yük boşaltma uygulamak suretiyle, haddeleme yönüne göre 0º, 45º ve 90º'lik doğrultulardaki efektif modül değerleri ölçülmüştür. Yük boşaltmada lineer regresyon yoluyla belirlenen efektif modül, geri esneme modülü olarak anılmıştır. Her iki süreçteki efektif modülün de gerinim ile azalmakta olduğu gözlenmiştir. Literatürde bu düşüşler, temel olarak, dislokasyonların küçük ölçekli hareketinden kaynaklanan ve gerilme - gerinim bağıntısını lineer davranıştan uzaklaştıran anelastik veya geri dönebilen mikroplastik gerinimlere dayandırılmıştır. Sac malzemenin belirgin akma davranışı, pekleşme değerleri ve normal anizotropi derecesi de uygulanan tek eksenli çekme deneyleri ile incelenmiştir. Deformasyon miktarını temsil etme adına, üniform deformasyon bölgesinde birim hacim için yapılan işe dayalı bir yaklaşım ile yönden bağımsız ve gerilme ile gerinimin tüm bileşenlerini dikkate alan bir parametre tanımlanmıştır. Malzemenin plastik anizotropisi Hill-1948 akma kriteri ile değerlendirilmiş ve tek eksenli çekme deneylerinde efektif gerilme - efektif gerinim eğrileri elde edilmiştir. Efektif eğri, dengelenmiş iki eksenli çekme gerilmesi halini oluşturan viskoz basınç ile şişirme deneylerinden de belirlenmiştir.Son adımda, deneylerden elde edilen sonuçlar, uygulama olarak seçilen konkav kenar bükme işlemlerinde kullanılmıştır. Pres altında kenarı konkav formlarda bükülen saclarda ölçülen ve PAM STAMP 2G kodu ile yapılan FEM işlem simülasyonlarından tahmin edilen geri esneme açıları karşılaştırılmıştır. Simülasyonlarda, tek eksenli çekme ve şişirme deneylerinden elde edilen akma gerilmesi eğrileri denenmiş ve simülasyon yazılımına tanıtılan elastiklik (Young) modülü, deformasyon parametresine göre hesaplanmış olan geri esneme modülü değerleri ile değiştirilmiştir. Bu yolla, geri esneme tahminlerinde % 26.5 ile % 41.5 arasında iyileştirmeler sağlanmıştır. Sağlanan iyileştirmenin, parçaların konkavlık derinliğine ve sonlu elemanlar analizinde kullanılan akma gerilmesi eğrisine bağlı olduğu gözlenmiştir.