ÇAPRAZ KAMALI HADDELEME KALIP TASARIMINDA UYGULANMASI GEREKEN KUVVET ÜZERİNE ETKİ EDEN PARAMETRELERİN İNCELENMESİ

Çapraz Kamalı Haddeleme (ÇKH), silindirik iş parçalarının zıt yönde hareket eden iki kalıp arasında yuvarlatılarak eksenel yönde şekil verme işlemidir. Kalıp üzerinde bulunan kamalar sayesinde işparçasına istenilen form verilebilmektedir. Ancak, bu işlemin sorunsuz gerçekleşebilmesi için uygulanması gereken kuvvetin iyi belirlenmesi gerekmektedir. Aksi takdirde işparçasının dönmek yerine kayması, boyun vermesi, iç çatlakların oluşması ve yüzeyde katmanların oluşması gibi sorunlarla karşılaşılmaktadır. Bu nedenle, ÇKH işleminde etkili olan parametrelerin kalıplara uygulanması gereken yük üzerindeki etkilerini ortaya çıkarmak, kalıp tasarımı ve imalatı için büyük önem arz etmektedir. Bu çalışmada, ÇKH kalıplarının tasarımı yapılırken uygulanması gereken kuvvetin belirlenmesinde gerdirme açısı (β), şekil verme açısı (α), haddeleme oranı (δ) ve kalıp hızı (V) gibi parametrelerin en önemli parametreler olduğu görülmüştür. Yapılan çalışmalarda DEFORM 3D paket programı ile benzetim ve analizler gerçekleştirilmiştir. Benzetimler sonucunda, ÇKH kalıbı üzerindeki kesme ve gerdirme bölgelerinde uygulanması gereken kuvvetin diğer bölgeler göre daha fazla olması gerektiği görülmüş ve bu iki bölgedeki radyal ve teğetsel kuvvetler üzerine yoğunlaşılmıştır. Elde edilen sonuçlar varyans analizi (ANOVA) metodu ile ele alınarak parametrelerin birbirleriyle olan etkileşimleri ortaya konulmuştur.

INVESTIGATION OF THE EFFECTING PARAMETERS ON LOAD REQUIREMENT OF CROSS WEDGE ROLLING DIE DESIGN

Cross wedge rolling (CWR) is a process that a cylindrical workpiece is plastically deformed into another axisymmetric shape by the action of two wedge tools moving relative to each other. As a result of the process, initial profile is transformed into round profile by the wedges mounted on the die. In order to perform the defect free process, rolling loads should be well determined in accordance with the movement. Otherwise, instead of rotation around its own axis workpiece may slide and also necking and internal cracks may occur. In this work, the most important process parameters influencing the loads such as stretching angle (β), forming angle (α), reduction ratio (δ) and die velocity (V) are determined as varying parameters. Within this work, different cross wedge rolling conditions have been simulated and analyzed by DEFORM 3D package program. It is realized that two most important zones are knifing and stretching zones. Considerable effort has been paid for the analysis of these two zones. Load requirement of knifing and stretching zones has been successfully identified by its radial and tangential components. Results are discussed by using analysis of variance (ANOVA) method to manifest the interactions of the parameters.

PDF

___

1. Da Silva, M.L.N., Regone, W., Button, S.T., Microstructure and Mechanical Properties of Microalloyed Steel Forgings Manufactured From Cross-Wedge-Rolled Preforms, Scripta Materialia, 54, 213217, 2006.
2. Li, Q., Lovell, M., Cross Wedge Rolling Failure Mechanisms And Industrial Application. Materials Processing Technology, 265-278, 2008.
3. Dong, Y., Lovell, M., Tagavi, K., Analysis of Slip in Cross-Wedge Rolling: An Experimentally Verified Finite-Element Model, Materials Processing Technology, 80/81 273, 1998.
4. Wang, M., Li, X., Du, F., Analysis of Metal Forming in Two-Roll Cross Wedge Rolling Process Using Finite Element Method, Iron and Steel Research, 16(1), 38-43, 2009.
5. Pater, Z., Finite Element Analysis of Cross Wedge Rolling, Materials Processing Technology, 173 201208, 2006.
6. Bai, Z., Ren, G., Zhang, C.J., The Calculation of Deformation Load on Cross Wedge Rolling, Journal of Jilin University of Technology, 3, 108-115, 1989.
7. Su, X., Zhang, K., Hu, Z., Yang, C., Factors Affecting Parameters of Force and Energy in Cross Wedge Rolling, Heavy Duty Machine, 4, 29-33, 2002.
8. Liu, G., Xu, C., Ren, G., Research on FEM Numerical Simulation of Three Dimension Deformation of Cross Wedge Rolling, Forging & Stamping Technology, 6, 32-35, 2001.
9. Minting, W., Xuetong, L., Fengshan, D., Yangzeng, Z., A coupled thermal mechanical and microstructural simulation of the cross wedge rolling process and experimental verification, Materials Science and Engineering A, 391, 305-312, 2005.
10. Pater, Z., Theoretical Method for Estimation of Mean Pressure on Contact Area Between Rolling Tools and Workpiece in Cross Wedge Rolling Processes, J Mechanical Sciences, 39, 233-243, 1997.
11. Cho, N.S., Na, K.H., Analysis of the Rotational Compression of a Cylindrical Billet in the Transverse Rolling J. Mechanical Working Technology, 28(22), 203-216, 1990.
12. Hayama, M., Estimation of Load and Contact With in Rotational Compression of Rod, J. Japan Society for Technology of Plasticity, 15 (157), 141-146, 1974.
13. Fu, X.P., Dean, T.A., Past Developments, Current Applications and Trends in the Cross Wedge Rolling Process, Machine Tools and Manufacture, 33, 367-400, 1993.
14. Yılmaz, N.F., Çelik, A.İ., Çapraz Kamalı Haddeleme Kuvvet Analizi, 6. Makine Tasarım ve İmalat Teknolojileri Kongresi, Konya/Türkiye, 2011.
15. Choi, S., Na, K.H., Kim, J.H., Upper Bound Analysis of the rotary Forging of a Cylindrical Billet Jornal of Materials Processing Technology, 67, 78-82, 1997.
16. Dong, Y., A Numerical, Experimental and Phenomenological Investigation of CrossWedge Rolling, PhD thesis, University of Kentucky, 1998.