Metal eklemeli imalat yöntemi ile üretilen Ti-6Al-4V humerus plağının eğilme davranışının deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of the bending behavior of Ti-6Al-4V humerus plates produced by metal additive manufacturing method
- Tez No: 714996
- Danışmanlar: PROF. DR. YUSUF USTA, DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET FATİH AYCAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Üretim ve Teknoloji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 132
Özet
Bu çalışmada metal eklemeli imalat yöntemiyle üretilmiş mekanik parçaların eğilmeye karşı dayanıklı olacak şekilde daha düşük maliyetle üretilmesi amaçlanmıştır. Bu doğrultuda, Ti-6Al-4V malzemeden imal edilen test numunelerinin ve bunun yanı sıra bir de humerus kemik plağının, eklemeli imalat değişkenlerinden olan lazer gücü ve tarama aralığının farklı değerleri için eğilmeye karşı olan davranışları incelenmiştir. Eklemeli imalat sonrasında parçalara iki farklı ısıl işlem uygulanarak eğilme dayanımına etkileri araştırılmıştır. Isıl işlem farklılığı sebebiyle oluşan eğilme dayanımı farkı, standart imalat değişkenleri temel alınarak üretilen numunelerin mikro yapı incelemeleriyle açıklanmıştır. Malzeme karakterizasyonu, pürüzlülük ve yoğunluk ölçümleriyle eklemeli imalatların karşılaştırması yapılmıştır. Yapısal eniyileme çalışması yapılarak eklemeli imalatla üretilen humerus kemik plağının daha yüksek eğilme dayanımını sağlayan ve daha düşük maliyetli bir muadili elde edilmiştir. Sonuç olarak, eklemeli imalat tezgâhının standart değişkenleri yerine daha kısa imalat süresi sonunda aynı seviyede eğilme dayanımı elde edilebilen değişken takımları bulunmuştur. Farklı ısıl işlem süreçlerinin sonuçlarına göre daha düşük maliyetli olan ısıl işlem yöntemi de belirlenmiştir. Sonlu elemanlar yöntemi yardımıyla test gereksinimleri azaltılarak benzetim ortamında doğrulama ve geçerleme çalışmaları mümkün kılınmıştır. Humerus kemik plağı için gerçekleştirilen eniyileme çalışması sonucunda referans alınan kemik plağına nazaran daha hafif ve eğilmeye karşı daha dayanıklı bir kemik plağı tasarım, eklemeli üretim, analiz ve test çalışmalarıyla ortaya konulmuştur. Başarım testleri, kurulan sonlu elemanlar modelinin yeni tasarım ve üretim şeklinin daha iyi sonuçlar verdiğini doğrulamış ve ağırlıkça %21,6 azalma, dayanım olarak da %23,3'e varan artışların olduğunu göstermiştir.
Özet (Çeviri)
In this study a lower cost manufacturing of bending resistant mechanical parts produced by metal additive method was aimed. Accordingly, bending strength characteristics of Ti-6Al-4V test specimens and also a humerus bone plate were investigated for different values of laser power and hatch spacing which are among the additive manufacturing parameters. The effect of two different heat treatment types on bending strength was also researched. The difference in bending strength resulting from the different heat treatment processes was explained by microstructural examinations of the specimens produced based on a standard manufacturing parameters set. The comparison of additive manufactures was made by the material characterization, roughness and density measurements. A lower cost equivalent of the humerus bone plate which would provide higher bending strength was obtained through a structural optimization study. As a result, instead of the standard parameters of the additive machine, parameter sets which can achieve the same level of bending strength at the end of a shorter manufacturing period were found. The lower cost heat treatment method was determined according to the results of different heat treatment procedures. With the help of the finite element method, testing requirements were reduced and verification and validation studies in the simulation environment were made possible. As a conclusion of the optimization study carried out for the humerus plate, a lighter and more bending resistant plate compared to the reference plate has been demonstrated by design, additive manufacturing, analysis and testing studies. Performance tests verified new design and manufacturing type of the finite element model with better results and showed 21,6% reduction in weight and 23,3% increase in strength.
Benzer Tezler
- Titanyum alaşımına uygulanan bilyalı sertleştirme işlemi parametrelerinin sayısal yöntemler ile incelenmesi
Numerical investigation of the effect of shot peening parameters on the titanium alloy
BURCU PINAR ŞENGÜL
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiTOBB Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURİ DURLU
DR. İLHAN ŞEN
- Seçici lazer ergitme yöntemi ile üretilen Ti-6Al-4V malzemelerinin sürüklenerek yüzeylerinin iyileştirilmesi ve aşınma karakteristiklerinin incelenmesi
Improvement of the surfaces of Ti-6Al-4V samples produced by selective laser smelting method by drag finishing method and examination of wear characteristics
EMRAH GÜNEŞSU
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Makine MühendisliğiMarmara ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YUSUF KAYNAK
- Ti-6Al-4V alaşım tozlarından elektron ışını ile ergitme yöntemiyle üretilen parçalar için vibrasyonlu yüzey işlem süreçleri geliştirme
Developing vibratory surface finishing processes treatment for electron beam melted Ti-6Al-4V alloy powders
NİHAL YAMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiMarmara ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YUSUF KAYNAK
- Developing surface treatment processes by drag finishing for parts produced from Ti-6Al-4V alloy powders by electron beam melting
Ti-6Al-4V Alaşım Tozlarından Elektron Işını İle Ergitme Yöntemi Kullanılarak Üretilen Parçalar İçin Sürüklemeli Yüzey İşlem Süreçleri Geliştirme
KÜBRA YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiMarmara ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YUSUF KAYNAK
- Eklemeli imalat yöntemi ile Tİ6AL4V alaşımından trabeküler omurlararası füzyon kafesi tasarımı, üretimi ve biyomekanik karakterizasyonu
Design, production and biomechanical characterization of trabecular intervertical fusion cage from TI6AL4V alloy by additive manufacturing
MERVE ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Makine MühendisliğiTOBB Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TEYFİK DEMİR