Çelik borularda hidrolik şekillendirme davranışının deneysel ve numerik olarak incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada egzoz bağlantı sistemlerinde kullanılan bağlantı ekipmanları hidrolik şişirme yöntemi ile üretilmiştir. Malzeme olarak aluzink kaplanmış düşük karbonlu çelik kullanılmıştır. Çalışmada hidrolik şişirme ile üretilmiş bağlantı parçasının deformasyon özellikleri incelenmiştir. Hidrolik şişirme ünitesi dizayn parametrelerinin etkileri sonlu elemanlar analizi (Ansys LsDyna) kullanılarak incelenmiştir. Çalışmada basınç artış hızı, basınçlandırılmış bölge uzunluğunun etkisi, artık gerilmelerin etkisi ve elastik geri gelmelerin etkisi incelenmiştir. Deneylerden elde edilen minimum kalınlık değerleri sonlu elemanlar analizi ile karşılaştırılmıştır. İncelme etkileri, artan basınca bağlı olarak deformasyon etkileri ortaya konulmuştur. Deformasyon sertliği etkileri sonlu elemanlar malzeme modeline eklenmiştir. Tüp parçalarının hasarı şekillendirme sınır eğrileri diyagramında Hill-Swift kriterlerine göre değerlendirilmiştir. Bağlantı ekipmanlarının deformasyon karakteristikleri ayrıca elektron mikroskopu görüntüleri ve mikro vickers sertlik ölçümleri ile incelenmiştir. Hidrolik şişirmeyle üretilmiş numunelerde plastik genlemenin ve sertliğin en yüksek değeri form verilen bölgenin orta kısımlarında elde edilmiştir. Bu bölgede maksimum çekme artık gerilmeleri ve en yüksek cidar incelmesi belirlenmiştir.

In this work exhaust pipe clamp adaptors are produced by hydrobulge forming. Aluzinc coated low carbon steel pipes are used in forming. Deformation behaviors of galvalume exhaust pipe connectors at the hydrobulge process are studied. The effects of design parameters on hydrobulge process is analysed by using explicit type finite element analysis (Ansys LsDyna). Pressure rate, unconstraint length, residual stresses, and spring back effect are considered in the analysis. Minimum thickness values obtained from the experiments are compared with finite element analysis (Fem). Relation between percentage of thinning and increasing pressure is studied. Strain hardening effects of galvalume cold-formed steel are implemented to Fem study. Failure of tubular parts is evaluated at forming limit diagram according to Hill- Swift criteria. The deformation characteristics of the produced connector headings are also discussed by scanning electron microscopy and microvickers hardening measurements. Maximum plastic strains and hardness are obtained at the middle of the form at the hydrobulge process. The ultimate tensile residual stresses and thickness reduction are determined at this region.