Hidro Şekillendirme Nedir?

7790_idroformatura_3Hidroşekillendirme; temel olarak metal sac veya tüp malzemenin akışkan bir ortam vasıtasıyla (su, viskoz, polimerik malzeme, vs.) kapalı bir kapta şekillendirilmesidir. İlk olarak 1890’larda ortaya çıkmış ancak asıl kullanımı II. dünya savaşı sonrasında gerçekleştirmiş bir imalat yöntemidir. İlk araştırmalar Almanya’da havacılık sektöründe ve Japonya’da gerçekleştirilmesine rağmen günümüzde Amerika, Rusya, Fransa, İsrail gibi değişik ülkelerde gerek üniversite gerekse özel araştırma birimlerinde yoğun bir şekilde konu üzerinde çalışılmaktadır. Yöntem, yeterli bilgi birikimine ulaşılamamış olmasından ve bazı teknik zorluklardan ötürü 1990’lara kadar gereken ilgiyi görmemiştir. Bu yıllardan sonra ise özellikle otomotiv sanayinde hidro şekillendirme yönteminin kullanılmasıyla sıçrama yapmıştır.

7790_c_20130604_14659_9Otomotiv, beyaz eşya sektörleri başta olmak üzere seri üretim teknolojisinin kapsamına giren sac metal parçaların büyük kısmı kalıplama yöntemi ile üretilmektedir. Her parça için kalıp tasarımı ve imalatı; sac malzemenin geometrik karmaşıklığı ve şekillendirme parametrelerinin belirlenmesinin zorluğu açısından oldukça zaman kaybına yol açmaktadır. Özellikle bazı büyük boyutlu parçalar (otomotiv kaportaları, savunma sanayisinde kullanılan büyük gövdeler vb.) için kalıp tasarımı ve imalatı ve metal sacın şekillendirilmesi çok büyük altyapı ve yatırım maliyeti gerektirmektedir.

Şekillendirilmesi zor olan malzemelerin bu sınırlamalarının üstesinden gelmek için, uygulanan ileri üretim yöntemlerinden biri hidroşekillendirme prosesidir. Normal bir kalıplama yönteminde, parçalar iki kalıp arasında şekillendirilirken, sac hidroşekillendirme yönteminde tek bir kalıp kullanılmaktadır. Kalıp uyumuna gerek olmadığı için farklı kalınlıktaki saclar tek bir kalıpla şekillendirilebilmektedir. Klasik şekillendirme yöntemi ile birkaç adımda şekillendirilen parçalar, hidroşekillendirme ile tek adımda üretilebilmektedir. Ayrıca sıvıların basıncı her yönde eşit şekilde iletme özelliğinden yararlanılarak çok karmaşık şekillerin elde edilmesi mümkün olmaktadır. Bu yöntemde sac malzemenin tüm yüzeyinde homojen dağılmış bir yük dağılımı olduğu için sacda incelmeler daha az olmakta ve homojen bir kalınlık dağılımı elde edilebilmektedir. Dolayısıyla saclar daha fazla şekillendirilebilmektedir. Ayrıca hidroşekillendirme ile üretilen parçalar daha yüksek mukavemete, daha iyi boyutsal ve geometrik doğruluğa ve daha düşük yüzey pürüzlüğüne sahip olabilmektedir. Bu sayede hassas ve kaliteli üretiminin gerçekleştirilmesi için gerekli olan malzeme, zaman ve enerjiden ciddi anlamada kazançlar elde edilmektedir. Bu yöntemde; sac malzemeyi şekillendirmek için panç denilen hareketli kısım, sac metal parçayı kontrollü olarak yüksek basınçlı sıvı bir akışkana doğru hareket ettirmektedir. Baskı çember potu ise sacı kalıba bastırarak şekillendirme sırasındaki malzeme akışını kontrol eder. Panç sıvı içerisinde hareket ettirilirken sıvı basıncı artırılır. Ayrıca sac klasik derin çekme yöntemine göre daha üniform bir yapıda ve kırılma başlangıcı geciktirildiğinden dolayı da çekme derinlikleri % 30 kadar daha fazla olabilmektedir.

7790_fig1-2k8-6537Ülkemizde ise birkaç üniversite bünyesinde ve Anka insansız hava aracı, Atak taarruz helikopteri, Hürkuş temel eğitim uçağı ve Göktürk ve Göktürk-2 milli gözlem uydularını üreten TAI (Türk Havacılık ve Uzay Sanayi) tarafından karmaşık sac parçaların üretiminde kullanılmaktadır. Yayınlanan Türkiye 2023 vizyon raporunda ise hidroşekillendirme konusunda dünyada ilk 10 tedarikçi arasında yer alma hedefi bulunmaktadır.

ZD YouTube FLV Player

Kaynakça:
1- Şahin S. 2004 Hidrolik Şekillendirme Yönteminin Esasları ve Sınıflandırılması. Mühendis ve Makine cilt 45 sayı: 533, s. 35-39
2- Choi H., Koc M. And Ni J., 2007, Determination of optimal loading profiles in warm hydroforming of lightweight materials, Journal of Materials Processing Technology, 190(1–3), 230–242.
3- Karaağaç, İ., Gürün H., Özdemir A., 2009, AISI 304 Paslanmaz Çelik Sac Malzemenin Klasik Olarak ve Sıvı Basıncıyla Derin Çekilebilirliklerinin Sonlu Elemanlar Yöntemiyle Karşılaştırmalı Analizi, 5. Uluslararası İleri Teknolojiler Sempozyumu, Karabük-Türkiye.
4- Halkaci, M., Türköz, M., Dilmec, M., Halkaci, H. S., Dağhan, B., 2011, Increasing the Limiting Drawing Ratio of AA 5754 Aluminum Sheet by Hydromechanical Deep Drawing Process, 10th International Conference Technology Plasticity (ICTP 2011), Aachen Germany, 472-476.
5- Akay S.B, Investigation of Fluid Pressure and Blank Holder Force Curves on Hydromechanical Deep Drawing,Postgraduate Thesis, 2014

Yazar:  Burak