Mechanical properties of ti6al4v parts produced by electron beam melting and topology optimization in different building directions
Elektron ışını ergitme yöntemi ile üretilen ti6al4v parçaların farklı kurulum yönlerindeki mekanik özellikleri ve topoloji optimizasyonu
- Tez No: 531460
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ERHAN İLHAN KONUKSEVEN, DR. ORHAN GÜLCAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 108
Özet
Titanyum ve alaşımları mekanik malzeme özellikleri sayesinde sanayinin birçok alanında tercih edilmektedir. Korozyon dayanıklılığı, yüksek mukavemet dayanımı ve düşük yoğunluk gibi iyi özelliklerinin yanında ham madde tedarik sürelerinin uzunluğu, işlenebilirliğinin zor ve maliyetli olması titanyum kullanımını sınırlandırmaktadır. Diğer yandan gelişen katmanlı imalat yöntemleri sayesinde karmaşık parçaların toz hammaddeden üretimi mümkün hale gelmiş ve günümüz araştırmaları bu yeni teknolojiler üzerinde yogunlaşmaktadır. Katmanlı imalat yöntemlerinden biri olan“Elektron Işını ile Ergitme”tasarımcılara geleneksel yöntemlerle üretilmiş parçaların malzeme özellikleri ile rekabet edebilecek, optimize edilmiş karmaşık parçaları geliştirmeleri konusunda olanak tanımaktadır. Bu tez çalışmasının ilk aşamasında elektron ışını ile ergitme yöntemi kullanılarak ASTM E8 standardına uygun olarak dokuz adet numune farklı kurulum yönlerinde (makine çalışma koordinatlarına göre X, Y ve Z yönlerinde) üretilmiştir. Yüzey pürüzlülügünün mekanik özellikler üzerindeki etkisinin görülmesi amacıyla, her yönde üretilen birer numune tornalama işlemine tabii tutulmuştur. Daha sonra her bir numuneye çekme testi uygulanmış, yüzey pürüzlülügü ölçülmüş ve kırılma yüzeyleri mikroskobik ortamda incelenmiştir. Sonuç olarak dikey olarak üretilen parçaların çekme özelliklerinin daha iyi olduğu gözlemlenmiştir. ˘ Çalışmanın ikinci aşamasında, aynı çalışma fonksiyonuna sahip daha hafif, karmaşık yapıların katmanlı imalat ile üretiminin mümkün oldugunu göstermek amacıyla, testlerle elde edilen veriler kullanılarak örnek bir uçak parçasının topoloji optimizasyonu yapılmıştır. Parça yatay ve dikey olarak üretilmek üzere iki adet optimizasyona tabii tutulmuştur. Parçanın konumlandırılması, yük koşulları ve karşılık gelen gerilim degerlerine göre belirlenmiştir. Optimizasyon sonucunda sistem performansında kayıp yaşamadan, yaklaşık olarak %40 daha hafif tasarımlar elde edilmiştir.
Özet (Çeviri)
Titanium and its alloys are used in various industries due to their mechanical properties such as high corrosion resistance, high strength and low-density. However, utilization of parts made of titanium are limited since the lead time for raw material is long, they are hard to machine, and the machining costs are high. On the other hand, it is possible to produce complex parts with powder material by additive manufacturing techniques, and there is a growing interest in research on these new technologies. Electron Beam Melting, one of the additive manufacturing methods, gives chance to designers to develop complex parts that have comparable mechanical properties to the parts produced by conventional methods. In the first part of this study, nine samples according to ASTM E8 standard were produced in different building directions (according to machine coordinate system X, Y and Z). To see surface imperfections effect on mechanical properties, one of the samples built in each direction were machined by lathe. After that, tensile test was performed, surface roughness was measured for each specimen and the fracture surfaces were examined. As a result, it was observed that the parts built in vertical direction have better tensile properties. In the second part of the thesis, to show that it is possible to produce light weight complex parts that satisfy the system function by additive manufacturing, topology optimization of an aircraft fitting was done with data from the experimental part. Two optimizations were performed for the parts to be manufactured in vertical and horizontal building directions. Location of the parts were determined according to the load cases and corresponding stress values. After optimization, newer designs with around 40% less weight were obtained without sacrificing the system performance requirement.
Benzer Tezler
- The effects of building direction on the mechanical properties of Ti6Al4V parts manufactured by electron beam melting
Üretim yönünün elektron ışını eritme ile üretilen Ti6Al4V parçalarının mekanik özelliklerine etkileri
AHMET ERDEM BOZGÜL
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Makine MühendisliğiBaşkent ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SAMİ KARADENİZ
- Tabla merkezine farklı uzaklıklarda elektron ışını ergitme (EBM) yöntemiyle üretilen ti6al4v parçaların mekanik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of mechanical properties of Ti6Al4V parts produced with electron beam melting (EBM) at different distances to the table center
SERPİL TABAK MEMİÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiMarmara ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BİLÇEN MUTLU MİTİL
- Effect of build direction on crack growth behavior of Ti6Al4V alloy manufactured by electron beam melting
Yapı yönünün elektron ışınıyla eritme yöntemiyle üretilen Ti6Al4V alaşımında çatlak büyüme davranışına etkisi
FEYZİYE ÇALIK
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RIZA GÜRBÜZ
- Katmanlı imalat yöntemi ile üretilen Tı6AL4V esaslı desenli yapılarda toz metalurjisi ile seramik katkısının mekanik performansa etkisi
The effect of ceramic reinforcement processed by powder metallurgy on mechanical performance in Ti6AL4V based patterned structures produced by additive manufacturing method
HASAN YALÇIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. GÖKHAN KÜÇÜKTÜRK
- Ti6Al4V alaşımının elektron ışını ile ergitme eklemeli imalatında proses parametrelerinin ve sonrasında uygulanan ikincil termal işlemlerin mikroyapı ve mekanik özelliklere etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of process parameters and secondary thermal treatments on the microstructure and mechanical properties in electron beam melting additive manufacturing of Ti6Al4V alloy
MUTLU KARAŞOĞLU
Doktora
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiEskişehir Osmangazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MELİH CEMAL KUŞHAN
DR. ÖĞR. ÜYESİ EVREN YASA