Effect of pre-heating and processing parameters on the laser additive manufacturing via multiphysics simulation and experimentation
Çoklu fizik benzetimi ve deneysel yöntemi kullanılarak ön ısıtma ve işlem parametrelerinin lazer eklemeli imalat üzerindeki etkisi
- Tez No: 797802
- Danışmanlar: PROF. DR. METİN UYMAZ SALAMCI
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 167
Özet
Bir ergiyik havuzunun morfolojisi, lazer toz yatak füzyonunda (LPBF) kritik bir öneme sahiptir. Bununla birlikte, LPBF sırasında ergiyik havuzunu doğrudan karakterize etmek son derece zordur. Bu çalışmada, mezoskopik benzetim modelleri kullanarak tüm ergiyik havuzunun ergiyik havuzu akışı 3 boyutlu olarak sunulmaktadır. Benzetim sonuçlarını doğrulamak üzere, SS316L malzeme kullanılarak tek bir izdeki akış dinamikleri irdelenmektedir. Sayısal ve deneysel bulgular, aynı erime hattında bile, güçlü Marangoni kuvveti nedeniyle ergiyik havuzunun derinliğinin ve genişliğinin değişebileceğini ortaya koymuştur. Model, aynı erime hattı için yoğunluk ve hacimdeki değişimin, kusurların kritik nedenlerinden biri olduğunu göstermiştir. Ergiyik havuzu içinde meydana gelen fiziksel süreçler, In718 için de belirlenmiştir. Akış desenleri aynı şekilde ortaya çıkmakta ve aynı şekilde ölçülmektedir. Ayrıca, 500 °C ve 1000 °C'de ön ısıtmanın etkisi açıklanmıştır. Çalışma bulguları, LPBF'ye ilişkin ayrıntıları sunmaktadır. Seramik bazlı eklemeli imalatta katılaşma süreci ve morfoloji evrimi hala iyi anlaşılmamıştır. Bu çalışmada ayrıca, toz yataklı seçici lazer sürecini (PBSLP) daha iyi anlamanın bir yolu olarak, hidroksiapatit (HA) biyoseramik malzemenin termal davranışını tahmin etmek için dinamik bir üç boyutlu hesaplama modeli geliştirilmiştir. HA'nın konsolidasyon mekanizması, bir PBSLP cihazında işlenmesi sırasında tanımlanmış, ardından işleme penceresini nasıl etkilediğini görmek için lazer enerji yoğunluğunun (LED) etkisi incelenmiştir. Elde edilen bulgular lazer eklemeli üretim süreçlerine önemli bir ışık tutmakta ve yüksek derecede güvenilirliğe sahip sağlam, hesaplamalı modellerin geliştirilmesinin yolu açılmıştır.
Özet (Çeviri)
The morphology of a melt pool has a critical role in laser powder bed fusion (LPBF). Nevertheless, directly characterizing the melt pool during LPBF is incredibly hard. Here, we present melt pool flow of the entire melt pool in 3D using mesoscopic simulation models. The flow dynamics in a single track were exposed for SS316L. The numerical and experimental findings revealed that even in the same melting track, the melt pool's height and width can vary due to the strong Marangoni force. The model showed that the variation in density and volume for the same melting track was one of the critical reasons for defects. The physical processes occurring within the melt pool are pinpointed for In718 as well. The flow patterns throughout the same are exposed and measured for the same. Moreover, the impact of pre-heating at 500 °C and 1000 °C has been described. The study findings offer insights into LPBF. The solidification process and morphology evolution in ceramics-based additive manufacturing are still not well understood. As a way to better understand the powder bed selective laser process (PBSLP), a dynamic three-dimensional computational model was developed to forecast thermal behavior of hydroxyapatite (HA) bioceramic. Consolidation mechanism of HA was identified during its processing in a PBSLP device, then the effect of the laser energy density (LED) was studied to see how it affects the processing window. The acquired findings shed important light on laser additive manufacturing processes and pave the way for the development of robust, computational models with a high degree of reliability.
Benzer Tezler
- Elektron ışın kaynağı ve otomotiv endüstrisindeki uygulamaları
Başlık çevirisi yok
ERCAN CİHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELAHATTİN ANIK
- Jenerik denizaltı geometrisinin katsayı tabanlı manevrakarakteristiklerinin had ve analitik çözüm yöntemleri ile analizi
Analysis of coefficient-based maneuvering characteristics of generic submarine geometry by CFD and analytical solution method
OĞUZHAN KIRIKBAŞ
Doktora
Türkçe
2024
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞAKİR BAL
- FDDI tabanlı bir ağ sistemi için etkin bir gerçek zamanlı iletişim yapısının tasarımı
Design of an efficient real time communication structure for an fddi based network system
FEZA BUZLUCA
Doktora
Türkçe
1997
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilgisayar Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMRE HARMANCI
- Demiryollarında ray birleştirme yöntemlerinin incelenmesi, alüminotermit ve yakma alın kaynak yöntemlerinin karşılaştırılması
Investigation of rail joining methods, comparison of aluminothermic and flash-butt welding methods in railways
FATİH ÖZKUL
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZÜBEYDE ÖZTÜRK
- Polimer emdirme yöntemi ile titanyum esaslı açık hücreli köpük üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of open cell titanium based foams by polymer replication method
GÖKÇE ÇALIŞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZGÜL KELEŞ