Soğuk ekstrüzyon prosesinin termo-mekanik bağlı sonlu elemanlar analizi ile incelenmesi
Yıl: 2020 Cilt: 35 Sayı: 1 Sayfa Aralığı: 323 - 335 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.17341/gazimmfd.466975 İndeks Tarihi: 07-01-2021
Soğuk ekstrüzyon prosesinin termo-mekanik bağlı sonlu elemanlar analizi ile incelenmesi
Öz: Endüstride farklı parçaların imalatında kullanılan soğuk ileri ekstrüzyon prosesi, Müller vd. [1] ile Klocke[2] tarafından gösterildiği gibi hammaddenin atık oluşmadan tamamen kullanılma, pekleşme nedeniylemalzeme mekanik dayanımındaki iyileşme ve dar toleranslarla imalat kabiliyeti özellikleri ile öneçıkmaktadır. Ekstrüzyon işlemine oda sıcaklığında başlanmasına rağmen iş parçası sıcaklıkları Groche vd.[3] tarafından belirtildiği gibi 200°C’ı bulabilmekte ve kalıp ile iş parçası arasındaki temas normalgerilmeleri yine Groche vd. [4] tarafından açıklandığı gibi 3,000 MPa’a kadar çıkabilmektedir.. Bu durumprosesin sonlu elemanlar analizlerinde sıcaklık etkilerinin de incelenmesinin zorunlu kılmaktadır. Termomekanik bağlı sonlu elemanlar analizlerinde iş parçası malzemesinin mekanik ve fiziksel özellikleri yanındakalıp ile olan ısı alışverişinin de önemli etkilerini olduğu bilinmektedir. Ancak bu ısı alışverişini modelleyenısı transfer katsayısının büyüklüğü konusunda fikir ayrılıkları bulunmaktadır. Yapılan çalışmada soğukekstrüzyon proseslerinin termo-mekanik bağlı sonlu elemanlar analizlerinde kullanılan iş parçası ile kalıparasındaki ısı transfer katsayısının, ekstrüzyon prosesinin termal ve mekanik özelliklerine etkisiincelenmiştir. Farklı transfer katsayıları ve şekillendirme hızları kullanılarak sayısal simülasyonlar yapılmışve aradaki farklar tartışılmıştır. Yapılan simülasyonlar deneyler vasıtasıyla doğrulanmıştır.
Anahtar Kelime: Investigation of cold extrusion process by coupled thermo-mechanical finite element analysis
Öz: As shown by Müller et al. [1] and Klocke [2], cold forward extrusion process which is widely used in the manufacturing of various parts in the industry is distinguished by its low material usage and improvesd mechanical strength due to strain hardening as well as manufacturing capabilities with narrow tolerances. Although extrusion process starts at room temperature, as stated by Groche et al. [3], the temperature on the workpiece can reach up to 200°C and as reported by Groche et al. [4], the contact normal stress between die and workpiece can reach up to 3.000 MPa. Therefore, it is necessary to examine the temperature effects while conducting finite element analysis. It is known that, besides mechanical and physical properties of workpiece material, heat transfer between sample and die is also of high importance. However, there is no consensus about the magnitude of this heat transfer coefficient. This study examines the effect of the heat transfer coefficient between die and workpiece on the thermal and mechanical properties of the extrusion process using coupled thermo-mechanical finite element analysis. Finite element simulations are conducted using various heat transfer coefficients and forming speeds and differences in the results are discussed. Simulation results are verified through experiments.
Anahtar Kelime: Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
- 1. Müller, C., Jahn, A. ve Groche, P., Lubrication of Cold Forging Tools with Single Layer Lubricants, Proceedings of 46th International Cold Forging Group Plenary Meeting, Paris – Fransa, 15-18 Eylül 2013.
- 2. Klocke, F., Manufacturing Processes 4 – Forming, 1. Basım, Springer, Heidelberg, Almanya, 2013.
- 3. Groche, P., Müller, C. ve Jahn, A., Effects of the Tool Lubrication in Cold Forging, Tribology Letters, 53 (3), 599-605, 2014.
- 4. Groche, P., Zang, S., Kramer, P., Müller, C., Rezanov, V., Influence of a heat treatment prior to cold forging operations on the performance of lubricants, Tribology International, 92, 67-71, 2015.
- 5. İmece, Y., Erdem, O., Tuç, B. “MOS2 ve grafit kaplamaların farklı ortam şartlarında tribolojik özelliklerinin araştırılması, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 33(3), 995-1012, 2018, https:// doi.or. /10.17341 /gazimmfd. 416401
- 6. Tiernan, P., Hillery, M.T., Draganescu, B., Gheorghe, M., Modelling of cold extrusion with experimental verification, Journal of Materials Processing Technology, 168 (2), 360-366, 2005.
- 7. Dixit, U.S., Joshi, S.N., Davim, J.P., Incorporation of material behavior in modeling of metal forming and machining processes: A review, Materials & Design, 32 (7), 3655-3670, 2011.
- 8. Galan-Lopez, J. Kestens, L.A.I., Optimization of Crystallographic Texture for Sheet-forming Applications Using Taylor-based Models, Metallurgical and Materials Transactions A, 49A, 5745-5762, 2018.
- 9. Perlovich, Y., Isaenkova, M., Dobrokhotov, P., Zhuk, D., Rubanov, A., Modeling of Crystallographic Texture Formation in Hot-rolled Sheets of Ferritic Steel, in 15th International School-Conference “New materials – Materials of innovative energy: development, characterization methods and application’’, KnE Materials, 199–208, 2017, DOI 10.18502/kms.v4i1.2144.
- 10. Hu, P., Liu, Y., Zhu, Y., Ying, L., Crystal plasticity extended models based on thermal mechanism and damage functions: Application to multiscale modeling of aluminum alloy tensile behavior, International Journal of Plasticity 86, 1-25, 2016.
- 11. Adzima, F., Balan, T., Manach, P.Y., Bonnet, N., Tabourot, L., Crystal plasticity and phenomenological approaches for the simulation of deformation behavior in thin copper alloy sheets, International Journal of Plasticity 94, 171-191, 2017.
- 12. Kim, J.H., Lee, M.-G., Kang, J.-H., Oh, C.-S., Barlat, F., Crystal plasticity finite element analysis of ferritic stainless steel for sheet formability prediction, International Journal of Plasticity 93, 26-45, 2017.
- 13. Jayaseelan, V., Kalaichelvan, K., Vijay ananth, S., Lubrication effect on friction factor of AA6063 in Forward Extrusion Process, Procedia Engineering, 97, 166-171, 2014.
- 14. Farhoumand, A. ve Ebrahimi, R., Experimental investigation and numerical simulation of plastic flow behavior during forward-backward-radial extrusion process, Prog. Nat. Sci.: Materials International, 26 (6), 650-656, 2016.
- 15. Güley, V., Güzel, A., Jaeger, A., Ben Khalifa, N., Tekkaya, A.E., Misiolek, W.Z., Effect of die design on the welding quality during solid state recycling of AA6060 chips by hot extrusion, Materials Science and Engineering A , 574, 163-175, 2013.
- 16. Haase, M. ve Tekkaya, A.E., Cold extrusion of hot extruded aluminum chips, Journal of Materials Processing Technology, 217, 356-367, 2015.
- 17. Matsumoto, R., Hayashi, K., Utsunomiya, H., Experimental and numerical analysis of friction in high aspect ratio combined forward-backward extrusion with retreat and advance pulse ram motion on a servo press, Journal of Materials Processing Technology, 214 (4), 936-944, 2014.
- 18. Hosford, W.F. ve Caddell, R.M., Metal Forming Mechanics and Metallurgy, 4. Basım, Cambridge University Press, New York, A.B.D., 2014.
- 19. Schafstall, H., Verbesserung der Simulationsgenauigkeit ausgewahlter Massivumformverfahren durch eine adaptive Reibwertvorgabe, Schaker Verlag, Aachen, 1999.
- 20. Karwa, R., Heat and Mass Transfer, 1. Basım, Springer Science+Business Media, Singapur, 2017.
- 21. Malinowski, Z., Lenard, J.G., Davies, M.E., A study of the heat-transfer coefficiemt as a function of temperature and pressure, Journal of Materials Processing Technology, 41 (2), 125-142, 1994.
- 22. Chang, Y., Tang, X., Zhao, K., Hu, P., Wu, Y., Investigation of the factors influencing the interfacial heat transfer coefficient in hot stamping, Journal of Materials Processing Technology, 228, 25-33, 2016.
- 23. Liu, X., Ji, K., El Fakir, O., Fang, H., Gharbi, M.M., Wang, L., Determination of the interfacial heat transfer coefficient for a hot aluminum stamping process, Journal of Materials Processing Technology, 247, 158- 170, 2017.
- 24. Merklein, M. Wieland, M., Lechner, M., Bruschi, S., Hot stamping of boron steel sheets with tailored properties: A review, Journal of Materials Processing Technology, 228, 11-24, 2016.
- 25. Pietrzyk, M. ve Lenard, J.G., A Study of ThermalMechanical Modeling of Hot Flat Rolling, Journal of Material Shaping Technology, 7 (2), 117-126, 1989.
- 26. Maenz, T., Ermittlung von Werkstoffdaten zur Berechnung großer plastischer Verformungen mittels Finite-Elemente-Methoden, IMW-Institutsmittelung, 37, 57-64, 2012.
- 27. Görtan, M.O., Forming of Severe Plastic Deformed Wires by Cold Extrusion, Proceedings of 46th International Cold Forging Group Plenary Meeting, Paris – Fransa, 15-18 Eylül 2013.
| APA | Görtan M, türkbaş o, Yilmaz K, YILDIRIM B (2020). Soğuk ekstrüzyon prosesinin termo-mekanik bağlı sonlu elemanlar analizi ile incelenmesi. , 323 - 335. 10.17341/gazimmfd.466975 |
| Chicago | Görtan Mehmet Okan,türkbaş osman selim,Yilmaz Korhan Babacan,YILDIRIM BORA Soğuk ekstrüzyon prosesinin termo-mekanik bağlı sonlu elemanlar analizi ile incelenmesi. (2020): 323 - 335. 10.17341/gazimmfd.466975 |
| MLA | Görtan Mehmet Okan,türkbaş osman selim,Yilmaz Korhan Babacan,YILDIRIM BORA Soğuk ekstrüzyon prosesinin termo-mekanik bağlı sonlu elemanlar analizi ile incelenmesi. , 2020, ss.323 - 335. 10.17341/gazimmfd.466975 |
| AMA | Görtan M,türkbaş o,Yilmaz K,YILDIRIM B Soğuk ekstrüzyon prosesinin termo-mekanik bağlı sonlu elemanlar analizi ile incelenmesi. . 2020; 323 - 335. 10.17341/gazimmfd.466975 |
| Vancouver | Görtan M,türkbaş o,Yilmaz K,YILDIRIM B Soğuk ekstrüzyon prosesinin termo-mekanik bağlı sonlu elemanlar analizi ile incelenmesi. . 2020; 323 - 335. 10.17341/gazimmfd.466975 |
| IEEE | Görtan M,türkbaş o,Yilmaz K,YILDIRIM B "Soğuk ekstrüzyon prosesinin termo-mekanik bağlı sonlu elemanlar analizi ile incelenmesi." , ss.323 - 335, 2020. 10.17341/gazimmfd.466975 |
| ISNAD | Görtan, Mehmet Okan vd. "Soğuk ekstrüzyon prosesinin termo-mekanik bağlı sonlu elemanlar analizi ile incelenmesi". (2020), 323-335. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.466975 |
| APA | Görtan M, türkbaş o, Yilmaz K, YILDIRIM B (2020). Soğuk ekstrüzyon prosesinin termo-mekanik bağlı sonlu elemanlar analizi ile incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 35(1), 323 - 335. 10.17341/gazimmfd.466975 |
| Chicago | Görtan Mehmet Okan,türkbaş osman selim,Yilmaz Korhan Babacan,YILDIRIM BORA Soğuk ekstrüzyon prosesinin termo-mekanik bağlı sonlu elemanlar analizi ile incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 35, no.1 (2020): 323 - 335. 10.17341/gazimmfd.466975 |
| MLA | Görtan Mehmet Okan,türkbaş osman selim,Yilmaz Korhan Babacan,YILDIRIM BORA Soğuk ekstrüzyon prosesinin termo-mekanik bağlı sonlu elemanlar analizi ile incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol.35, no.1, 2020, ss.323 - 335. 10.17341/gazimmfd.466975 |
| AMA | Görtan M,türkbaş o,Yilmaz K,YILDIRIM B Soğuk ekstrüzyon prosesinin termo-mekanik bağlı sonlu elemanlar analizi ile incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2020; 35(1): 323 - 335. 10.17341/gazimmfd.466975 |
| Vancouver | Görtan M,türkbaş o,Yilmaz K,YILDIRIM B Soğuk ekstrüzyon prosesinin termo-mekanik bağlı sonlu elemanlar analizi ile incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2020; 35(1): 323 - 335. 10.17341/gazimmfd.466975 |
| IEEE | Görtan M,türkbaş o,Yilmaz K,YILDIRIM B "Soğuk ekstrüzyon prosesinin termo-mekanik bağlı sonlu elemanlar analizi ile incelenmesi." Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 35, ss.323 - 335, 2020. 10.17341/gazimmfd.466975 |
| ISNAD | Görtan, Mehmet Okan vd. "Soğuk ekstrüzyon prosesinin termo-mekanik bağlı sonlu elemanlar analizi ile incelenmesi". Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 35/1 (2020), 323-335. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.466975 |
