Eklemeli imalat ve kokil kalıba döküm teknikleri ile üretilen ısıl işlemsiz ve t6 ısıl işlemli durumdaki alsi10mg alaşımının yapısal, mekanik ve işlenebilirlik özelliklerinin araştırılması
Investigation of structural, mechanical and machinability properties of alsi10mg alloy in as-built/as-cast and t6 heat treated condition manufactured by additive manufacturing and permanent mold casting techniques
- Tez No: 1024033
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ŞENOL BAYRAKTAR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Alüminyum-silisyum alaşımlar, İşlenebilirlik, Aluminum-silicon alloys, Machinability
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Recep Tayyip Erdoğan Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, Eklemeli imalat (Eİ) ve kokil kalıba döküm yöntemi ile üretilmiş ısıl işlemsiz ve T6 ısıl işlemli durumdaki AlSi10Mg alaşımının yapısal, mekanik ve frezeleme işleminde işlenebilirlik özellikleri araştırılmıştır. Dökülmüş durumdaki AlSi10Mg alaşımının mikroyapısının, α-Al, birincil Si, Si ötektiği, Fe intermetalikleri içeren β-AlFeSi ve α- Al(FeMn)Si fazlarından oluştuğu gözlenmiştir. AlSi10Mg alaşımının Eİ ile üretimi için kullanılan toza ait parçacık geometrisinin genel olarak küresel ve toz boyut aralığının 20 ~ 70 μm olduğu tespit edilmiştir. Eİ ile üretilmiş AlSi10Mg alaşımında, ısıl işlemsiz numunelerin mikroyapısının anizotropik olduğu belirlenmiştir. Üretim yönüne paralel numunelerde, yarı dairesel ergiyik havuzu izleri ve balık pulu benzeri yapı gözlenirken, üretim yönüne dik numunelerde heterojen yönelimli, uzamış kolonlu yapıların oluştuğu tespit edilmiştir. Eİ ile üretilmiş AlSi10Mg alaşımın mikroyapısının, Si ötektik ağı ile çevrili α-Al hücrelerinden oluşan ultra ince bir morfoloji sergilediği gözlenmiştir. T6 ısıl işlemi ile birlikte kokil kalıba döküm ile üretilmiş AlSi10Mg alaşımda ötektik yapının çözünmesine bağlı olarak Si parçacıklarının küreselleşerek homojen dağılım sergilediği belirlenmiştir. T6 ısıl işlemi, Eİ ile üretilmiş AlSi10Mg alaşımında hücresel/dendritik yapının çözünerek dağılmasına ve ötektik Si fazının küreselleşerek büyümesine bağlı olarak anizotropinin ortadan kalkmasına neden olmuştur. Uygulanan T6 ısıl işleminin, üretim yöntemine bağlı olarak mekanik özellikler üzerinde farklı etkiler oluşturduğu belirlenmiştir. Kokil kalıba döküm numunelerde ısıl işlem sonrası sertlik, çekme ve akma mukavemetinde sınırlı artışlar gözlenirken, Eİ ile üretilmiş numunelerde ısıl işlem sonrası aynı özelliklerde belirgin azalmalar meydana gelmiştir. Ayrıca, kopma uzamasının genel olarak azaldığı tespit edilmiştir. İşlenebilirlik testlerinde kesme hızının artması ile kesme kuvveti, yüzey pürüzlülüğü, yığıntı katman (YK) ve yığıntı talaş (YT) azalırken, ilerlemenin artması ile artmıştır. Zirkonyum Nitrür (ZrN) kaplamalı karbür parmak frezeler ile yapılan işlenebilirlik deneylerinde daha düşük kesme kuvveti, yüzey pürüzlülüğü, YK ve YT elde edilmiştir. İdeal işlenebilirlik özellikleri, dikey yönde Eİ ile üretilmiş AlSi10Mg alaşımının 175 m/dak kesme hızı ve 0,05 mm/dev ilerleme şartlarında ZrN kaplamalı karbür parmak frezeler ile işlenmesinde elde edilmiştir. Yapay sinir ağı (YSA), karar ağacı (KA) ve rastgele orman (RO) makine öğrenmesi modellerinin yüzey pürüzlülüğü (Ra), kesme kuvveti (F), yüzey altı sertliği (HV0,5) ve kesme sıcaklık değişimi (ΔT) değerlerini tahmin etmede tutarlı bir performans sergilediği belirlenmiştir. ANOVA ile kesme hızı ve ilerleme değişkenlerinin % 95 güvenirlik seviyesinde deneysel çıktılar üzerinde istatistiksel olarak etkiye sahip olduğu ortaya konulmuştur.
Özet (Çeviri)
In this study, the structural, mechanical and machinability properties of AlSi10Mg alloy produced by additive manufacturing (AM) and permanent mold casting, in both the asbuilt/ as-cast and T6 heat-treated conditions, were investigated. The microstructure of the ascast AlSi10Mg alloy was observed to consist of α-Al, primary Si, eutectic Si and β-AlFeSi and α-Al(FeMn)Si phases containing Fe intermetallics. The powder used for AM production of AlSi10Mg was generally spherical, with a particle size distribution ranging from 20 to 70 μm. The microstructure of the as-built AlSi10Mg alloy was found to be anisotropic. Samples parallel to the build direction exhibited semi-cylindrical, fish-scale patterned features, while those perpendicular to the build direction showed elongated, columnar structures with heterogeneous orientations. The microstructure of the as-built AlSi10Mg alloy exhibited an ultra-fine morphology consisting of α-Al cells surrounded by a eutectic Si network. Following T6 heat treatment, in the as-cast AlSi10Mg alloy, dissolution of the eutectic structure led to the spheroidization and more homogeneous distribution of Si particles. It was also observed that the anisotropic properties of the as-built AlSi10Mg alloy disappeared after heat treatment. The ultra-fine microstructure of the as-built alloy significantly changed and coarsened following heat treatment. The effect of heat treatment on mechanical properties was found to be dependent on the manufacturing method. In the as-cast AlSi10Mg samples, limited increases in hardness, tensile strength, and yield strength were observed, whereas in the asbuilt AlSi10Mg samples, heat treatment caused significant reductions in hardness, tensile strength, and yield strength, along with a general decrease in elongation. In machinability tests, cutting force, surface roughness, built-up layer (BUL) and built-up edge (BUE) decreased with increasing cutting speed, while they increased with increasing feed rate. Lower cutting force, surface roughness, BUL, and BUE were obtained in machinability experiments conducted with Zirconium Nitride (ZrN)-coated carbide end mills. Optimal machinability properties were achieved when as-built AlSi10Mg alloy with vertical build orientation was machined with ZrN-coated carbide end mills at a cutting speed of 175 m/min and a feed rate of 0.05 mm/rev. Artificial Neural Network (ANN), Decision Tree (DT), and Random Forest (RF) machine learning models and Response Surface Methodology (RSM) demonstrated consistent performance in predicting surface roughness (Ra), cutting force (F), subsurface hardness (HV0.5) and cutting temperature variation (ΔT). ANOVA analysis indicated that cutting speed and feed rate had a statistically significant effects on the experimental outputs at a 95% confidence level.
Benzer Tezler
- Bir metal kalıpta farklı geometrilerde soğutma kanallarına sahip kalıp çekirdeğinin nümerik analizi ve dmls yöntemiyle üretilerek deneysel olarak incelenmesi
Experimental investigation and numerical analyses of a metal mold that owned cooling channels with different geometries and manufactured by dmls
KARANİ KURTULUŞ
Doktora
Türkçe
2020
Makine MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiMakine Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ BOLATTÜRK
- Tel ark eklemeli imalat yöntemi ile üretilmiş parçalarda kavitasyon erozyon direncinin incelenmesi
Investigation of cavitation erosion resistance in parts produced with wire arc additional manufacturing method
MİRAY GÜLCE ATILKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Metalurji MühendisliğiManisa Celal Bayar ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜLYA DURMUŞ
- Helikopter kuyruk rotor hatve kolunun topolojik optimizasyon temelli eklemeli imalatı ve test edilmesi
Topological optimization-based additive manufacturing and testing of helicopter tail rotor pitch control arm
SÜLEYMAN DEMİR
Doktora
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiMarmara ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA KURT
PROF. DR. TEMEL KOTİL
- Eklemeli imalat destekli dereceli hassas döküm yöntemi ile bal peteği yapıların üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of honeycomb structures by additive manufacturing-aided investment flask mould casting method
FATİH GÜLER
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZGÜL KELEŞ
DR. LEVENT TURHAN
- Eklemeli imalat ve geleneksel yöntemle imal edilmiş titanyum alaşımlı biyomedikal malzemenin tribolojik özelliklerinin incelenmesi
The study of tribological properties of titanium alloy biomedical materials produced by additive manufacturing and traditional method
ELİF NUR SELÇUK
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERTUĞRUL DURAK