U kesitli metal körüklerin hidro şekillendirme ile imalatınındeneysel ve sayısal yöntemlerle incelenmesi

Körüklü metal borular; titreşimlerin sönümlenmesi, ısı iletiminin artırılması, sıcaklık değişimlerinden kaynaklanan genleşmelerin telafi edilmesi ve ölçme aletleri ile sensörlerde hassas boyut değişimlerinin algılanması gibi farklı amaçlarla yaygın olarak kullanılmaktadır. Körükler, çap, malzeme, cidar kalınlığı ve geometrik özelliklerine bağlı olarak çok çeşitli tiplerde üretilebilmektedir. Bu yüksek lisans tezinde, sanayide sıklıkla kullanılan körüklü boruların, ülkemizde yaygın olmayan hidro şekillendirme yöntemiyle üretilebilirliği araştırılmıştır. Tüp hidro şekillendirme yönteminde kritik proses parametreleri olan ön şekillendirme basıncı, katlama sıvı basıncı, eksenel ilerleme ve bunların birbirine bağlı değişimlerini ifade eden yükleme eğrileri incelenmiştir. Yapılan çalışmalarda ilk olarak 16 mm dış çap ve 0,4–0,5 mm cidar kalınlığına sahip ST 37 (S235JR) çelik borular kullanılarak ön deneyler yapılmıştır. Bunun sonucunda; kalınlık/çap oranının yüksek (0,025–0,03) olması, pres kuvvetlerinin yetersizliği nedeniyle başarılı sonuç elde edilmesi zorlaşmıştır. Bunun yanında; kıvrımlı yapıyı oluşturacak kalıp dilimlerinin ara mesafelerinin uzunluğunun borunun üst bölgesindeki yükleme ve basınçlandırma yapılan bölgeden daha kısa olması ilave burkulma yüklerine neden olmuş olup ön deneylerde boru çapında neredeyse 2/1 oranında şişmeler meydana gelmiştir. Aynı boyutlardaki 321 Paslanmaz numunelerde ise doğrudan üst bölgede yırtılmalar meydana gelmiştir. Bu durum sade karbon çeliği ile yüksek korozyon direncine sahip paslanmaz çelik arasındaki şekillenebilme kabiliyeti farkını ortaya koymaktadır. Yine sade karbon çeliği ile yapılan diğer denemelerde ise borunun boğaz bölgesinin genişlemesi önlenmiş ve körüklü yapının şekillenme başlangıcı elde edilebilmiştir. Son olarak; ön deneyler, yapılan çalışmalarda kalıp tasarımında, figür boşluğunu oluşturacak bölgelerdeki gereksiz hacimsel boşlukların basınçla şekillenme esnasında malzeme kaymasına ve kaçaklarına neden olacağı anlaşılmıştır. Ardından; ön deneylerin ardından çıkarılan sonuçlara göre hataları optimize etmek için genişletilmiş boru boyutlarına göre yeni kalıp tasarımı ve imalatı yapılmıştır. Önceki boyutlara nazaran kalınlık/çap oranı neredeyse 1/3 oranında düşürülmüş olan 0,011 kalınlık/çap oranına sahip olan 25 mm çap ve 0,28 mm kalınlığındaki AISI 316 paslanmaz çelik borular seçilerek başarıya ulaşmak istenmiştir. Körüklü boru üretimi için seçilen ve kısmen daha ince cidarlı olan 316 paslanmaz boru ile imal edilmek istenen boyutlarda ki borunun proses değişkenlerini belirlemek için imalat aşaması önden LS-DYNA sonlu elemanlar yazılımı ile modellenerek simüle edilmiş olup, yükleme eğrileri de benzetimlerde sınamayanılma yöntemiyle belirlenmiştir. Üretilen parçalar tel erozyon yöntemi ile simetri ekseni boyunca kesilmiş, körük profilleri ise optik komparatör, CMM, 2D optik ölçüm cihazı ve form tarayıcı sistemleri kullanılarak ölçülmüştür. Elde edilen sonuçlar, dip ve tepe kıvrımları ile cidar kalınlıklarındaki değişimlerin tekrarlanabilir olduğunu ve profillerin kabul edilebilir toleranslarda üretilebileceğini göstermiştir. Bir körüklü boru üretimindeki %10' un altı ideal ve kabul edilebilir belirlenen %10-15 kalınlık incelmesi, tepe noktalarında sonlu elemanlar yazılımı sonuçlarına göre %11,7 çıkarken proses sonrası üretilen ürünlerde ise %7-%14 arasında normal değerler arasında ölçülmüştür. Ayrıca; yapılan ölçümlere göre körük kıvrımlarının toplam genişliğinde; kalıp kapanma mesafesi / kıvrım boyu = %80 oranında bir geri yaylanma hareketi görülmüştür. Istampa kuvveti ile uygulanan kapanma yükü ile 14 mm olan genişlik, yük kaldırıldıktan sonra yaklaşık 18 mm' ye genişlemiştir