Bağlantı Elemanı Üretiminde Kullanılan Soğuk Dövme Kalıplarında Kalıp Ömrünü Etkileyen Parametrelerin Belirlenmesi ve Optimizasyonu

Yapılan bu tezde, soğuk şekillendirme yöntemiyle bağlantı elemanı üretiminde kullanılan eksenel simetrik soğuk dövme kalıplarının üretim hattı koşullarında en yakın kalıp ömür tahmininin yapılabilmesi için sayısal model kurulması ve bu modellerin optimizasyonu ile ilgili kalıp ömrünün maksimize edilmesine yönelik çalışmalar bütünü gerçekleştirilmiştir. Soğuk şekillendirme kalıp ömürlerinin tahmin edilmesinde yaygın olarak kullanılan Morrow denkleminin üretim hattı doğrulamalarında yüksek saçılımlara yol açması nedeniyle ilgili denklemin yorulma dayanım üssü (𝑏𝑏) ve yorulma dayanım katsayısı (𝜎𝜎′ 𝑓𝑓) revize edilmiştir. Çalışmada 4 farklı bağlantı elemanı ve kalıp geometrisinin üretim hattı ve sayısal simülasyon verileri kullanılarak Morrow denklemindeki yeni katsayılar belirlenmiş ve yapılan deneme çalışmaları ile ilgili modelin üretim hattını yeterince doğru yakınsadığı belirlenmiştir. Doğrulama ve optimizasyon çalışmaları kapsamında seçilen eksenel simetrik bir kafa dövme kalıp formunda D-Optimal deney tasarımı kullanılarak 4 farklı imalat parametresinin çeşitli seviyeleri için 3 boyutlu modelleme ve nümerik çalışmalar yürütülerek kalıp ömür tahminleri yapılmıştır. Çalışmada kullanılan DOptimal deney tasarımı Design Expert, tasarım ve modelleme çalışmaları Catia, soğuk
dövme malzeme akış ve kalıp ömür analizleri ise Simufact.forming yazılımında
gerçekleştirilmiştir. Mathematica yazılımı vasıtasıyla numerik çalışmalardan alınan
çıktılar kullanılarak sayısal modelleme aşamasına geçilmiş olup üretim hattını ve
nümerik çalışmaları temsil eden sayısal modeller elde edilmiştir. Rastgele belirlenen
10 farklı data grubu ile oluşturulan aday modellerin R2 training, testing, validation
değerleri ile mühendislik sınırları içerisinde kalması kriterleri açısından
değerlendirilmiştir. Mühendislik parametrelerine göre en uygun 2 model belirlenerek
soğuk dövme kalıp ömrünü maksimize etmeye yönelik çalışma gerçekleştirilmiştir.
Optimizasyon aşamalarında Rastgele Arama, Diferansiyel Evrim, Nelder Mead ve
Simüle Edilmiş Tavlama yöntemlerinin geliştirilmiş versiyonları ele alınmıştır. İkinci
dereceden trigonometrik çoklu doğrusal olmayan model (SOTN) ve ikinci dereceden
logaritmik çoklu doğrusal olmayan model (SOLN) modelleri için 5 farklı senaryoda
belirtilen 4 farklı algoritma ile sonuçlar elde edilmiştir. Optimizasyon çalışmalarında
kalıp imalat aşamaları da göz önünde bulundurularak SOLN modeli için maksimum
kalıp ömür değeri 497.299 olarak tespit edilmiştir. Gerçekleştirilen üretim hattı
doğrulama çalışmalarında 5 tane soğuk şekillendirme kalıbı test edilmiş olup ortalama
kalıp yorulma ömrü 560.800 olarak tespit edilmiştir. Elde edilen yeni kalıp ömrü ile
çalışma öncesindeki duruma kıyasla %74,2 oranında bir kalıp ömür artışı
belirlenmiştir. İlgili 5 adet K5 kalıbının üretim denemesinde en yüksek yorulma ömrü
631.200 iken en düşük yorulma ömrü de 456.400 olarak belirlenmiştir.