Polimer kaplı metal sacların derin çekme davranışının incelenmesi

Abstract

İmalatta derin çekme işlemi sac metallere üç boyutlu şekil vermek için otomobil ve makinaların gövde sacları, beyaz eşyalar, jantlar, mutfak evyeleri, mutfak eşyaları, medikal kaplar ve içecek kutuları başta olmak üzere pek çok üründe yaygın kullanılan bir yöntemdir. Derin çekme işlemi büyük miktarda plastik deformasyonun gerçekleştiği; malzeme anizotropisi, parça geometrisi, malzemenin kimyasal bileşimi, ortam koşulları, zımba hızı ve etkin basınç başta olmak üzere pek çok parametrenin etkin olduğu ve matematiksel analizin son derece zor olduğu bir imalat yöntemidir. Yırtılma, kırışma, çizilme ve kulaklanma gibi hasarlar oluşmadan en yüksek derin çekme oranını yakalayabilmek için, baskı plakası basıncı ve sürtünme değerlerinin belirlenmesi çok önemlidir. Bu çalışmada sürtünmeyi azaltmak ve imalat verimliliğini arttırmak için polimer kaplamalı çelik sacların derin çekme işlemi deneysel olarak incelenmiştir. Deneylerde çekme oranı, baskı plakası basıncı ve çekme hızı parametreleri çeşitli aralıklarda değiştirilmiş ve elde edilen değerler grafikler yardımıyla değerlendirilmiştir. Derin çekme sırasında yukarıda belirtilen kusurları azaltmak ve ürün kalitesini yükseltmek amacıyla çeşitli yağlayıcılar kullanılmaktadır. Buna rağmen yüzeylerde plastik şekillendirme sonucunda yanma ve çizilmeler oluşmaktadır. Ayrıca derin çekilmiş bir ürüne imalat sonrası, her türlü kaplama ya da boyanın uygulanması mümkün olmamaktadır. Derin çekme işlemi öncesinde metal sacların polimer esaslı bir malzeme ile kaplanması; uzun ömür, dekoratif görünüm, korozyon direnci, aşırı aşınmanın engellenmesi, derin çekme esnasında sürtünmenin ve yağlama ihtiyacının azalması, bazı imalat yöntemlerinde şekillendirme sonrası boyama hattı gereksinimini ortadan kaldırması gibi avantajlar sağlamaktadır.

Deep drawing process in manufacturing is a widely used method for giving three dimensional shapes to sheet metals, such as automobile and machine body sheets, white goods, wheel rims, kitchen sinks, kitchenware, medical containers and beverage cans, etc. Deep drawing process is a manufacturing method in which large amount of plastic deformation occurs. Thus, mathematical analysis of deep drawing is extremely difficult due to lots of parameters effective during the process, such as material anisotropy, part geometry, chemical composition of material, environmental conditions, punch speed and effective pressure, etc. It is very important to determine the appropriate blank holder pressure and friction values in order to obtain the highest deep draw ratio without occurrence of damages such as tearing, wrinkling, scratching and earing. In this study, deep drawing process of polymer coated steel sheets was experimentally investigated to reduce friction and increase manufacturing productivity. In the experiments, drawing ratio, blank holder pressure and drawing speed parameters were varied at various intervals and the obtained values were evaluated via graphs. A variety of lubricants are used during deep drawing to reduce the mentioned problems above and to increase product quality. Nevertheless, burning and scratches occur as a result of plastic deformation on the surfaces. Furthermore, it is not always possible to apply some kinds of coatings or paint after manufacturing to a deep drawn product. Coating metal sheets with a polymer based material before the deep drawing process provides a number of advantages such as longevity, decorative appearance, corrosion resistance, prevention of excessive wear, reduction of friction and lubrication need during deep drawing, and removing painting line requirement after forming in some manufacturing methods.