Geri Dön

Eklemeli imalat yöntemi ile üretilen paslanmaz çelik parçalarının mekanik özelliklerinin incelenmesi

Investigation of mechanical properties of stainless steel parts produced by additive manufacturing method

  1. Tez No: 860345
  2. Yazar: HARUN KAHYA
  3. Danışmanlar: PROF. DR. HAKAN GÜRÜN
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2024
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Gazi Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 120

Özet

Bu tez çalışmasında, Doğrudan Enerji ile Yığma (DED) yönteminde lazer gücü (2000, 2250, 2500 W), tarama hızı (0.6, 0.8, 1 m/dak) ve toz besleme hızı (10, 12.5, 15 g/dak) parametreleri kullanılarak üretilen 316L paslanmaz çelik malzemelerinin mekanik özellikleri araştırılmıştır. Optimum işlem parametreleri Flow 3D+Weld yazılımından faydalanılarak belirlenmiştir. Eklemeli imalat süreçlerinin uzun ve maliyetli olması sebebiyle; parametreler Taguchi L9 ortogonal test metodu kullanılarak optimize edilmiştir. Yapılmak istenen tüm testlerdeki etkileri görebilmek için numuneler, olduğu gibi (OG) ve yeniden ergitme (YE) metodları uygulanarak üretilmiştir. Üretilen numuneler, yoğunluk ve tomografi gibi test yöntemleri ile incelenmiştir Sonuçların değerlendirilmesinde mikro yapısal özelliklerin yanı sıra nicel ilişkiyi araştırmak için regresyon istatistiksel analizi kullanılmıştır. Tek çizgi yığma yüksekliklerinin deneysel ve analiz sonuçları kıyaslandığında birbirlerine yakın değerler elde edilmiştir. OG numunelerinin gözeneklilik oluşumlarını etkileyen parametrelerin, enerji yoğunluğu ve toz besleme hızı olduğu görülmüştür. YE numunelerinde ise, yeniden lazer uygulanması mevcut katmandaki bazı bileşenlerin buharlaşmasını sağlayarak gözeneklik artışını açıklamaktadır. İstatistiksel analizler de lazer gücünün gözeneklilik üzerinde etkisi olduğunu doğrulamaktadır. Mikro yapı analizlerinde OG numunelerinde tane büyüklükleri 5-10 µm olup eş eksenli şekildedir. YE numunelerinin yeniden ergitme bölgelerinde normal bölgelere göre 3 kat'a yakın tane büyümesi tespit edilmiştir. Mikro sertliği lazer gücü ve toz besleme hızı etkilemekte olup YE numunelerinde düşük lazer gücü ve tarama hızlarında daha yüksek mikro sertlik değerleri görülmüştür. OG numunelerinin darbe dayanımı sonuçları geleneksel imalat ile üretilenlere yakın değerler göstermiştir. YE numunelerinde ise darbe dayanımında azalma olmuştur. Darbe dayanımındaki bu düşüşe yeniden ergitme kaynaklı mikro yapıdaki mikro kırılma oluşumlarının sebep olduğu öngörülmüştür. Akma dayanımı, çekme dayanımı ve uzama açısından YE numunelerinin, OG numunelerine kıyasla daha yüksek mukavemet sağladığı bulunmuştur. Bu durum katmanlar arasında uygulanan ısıl girdilerin o bölgedeki tane yapısını değiştirmesinden kaynaklanmaktadır. Yapılan analiz ve deneysel çalışmaların sonuçları, etkin yığma parametrelerinin belirlenmesinde yol gösterici niteliktedir.

Özet (Çeviri)

In this study, the effects of producing 316L stainless steel using the Direct Energy Deposition (DED) method using laser power (2000, 2250, 2500 W), scanning speed (0.6, 0.8, 1 m/min) and powder feeding rate (10, 12.5, 15 g/min) on the mechanical properties were investigated. Optimum process parameters were determined using Flow 3D+Weld software. Due to the fact that AM processes are long and costly, parameters were optimized using Taguchi L9 orthogonal testing method. In order to see the effects of all the desired tests, the specimens were produced by applying the as-build (AB) and re-melting (RE) methods. The specimens, density and tomography were examined using test methods. Regression analysis was used to investigate the quantitative relationship in addition to the evaluation of the results of microstructural features. When experimental and statistical analysis results of single clad heights were compared, values were close. It has been observed that the parameters affecting the porosity formation of AB specimens are energy density and powder feeding. In RE specimens, the evaporation of some components in the existing layer due to RE explains the increase in porosity. Statistical analyses also confirm that laser power has an effect on porosity. In microstructure analysis, grain sizes in AB specimens are 5-10 µm and equiaxed. In RE specimen, approximately 3x the grain growth was detected in the RE regions compared to the AB regions. Microhardness is affected by laser power and powder feeding speed, and higher microhardness values were observed in RE specimens at low laser power and scanning speeds. Impact strength results of AB samples showed values close to those produced by traditional manufacturing. There was a decrease in charpy strength in YE samples. It was predicted that this decrease in charpy strength was caused by remelting-induced microfracture formations in the microstructure. It was found that RE samples provided higher strength compared to AB samples in terms of yield strength, tensile strength and elongation. This is due to the change in the grain structure in that region due to the thermal input applied between the layers. The results of the experimental and statistical analyses are promising for determining effective deposition parameters.

Benzer Tezler

  1. The influence of additive manufacturing process parameters on residual stress of 17-4 PH stainless steel parts manufactured by laser powder bed fusion additive manufacturing system

    Seçici lazer toz yatağı eklemeli imalat yöntemi ile üretilmiş 17-4 PH paslanmaz çeliğinde eklemeli imalat proses parametrelerinin kalıntı gerilimler etkisi

    GÖKHAN ÇELİK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. CEMİL HAKAN GÜR

    DOÇ. DR. CANER ŞİMŞİR

  2. High temperature mechanical properties of ceramic dispersoid reinforced 17-4 PH stainless steel produced by selective laser melting

    Seçici lazer ergitme ile üretilmiş seramik dispersoid takviyeli 17-4 PH çeliğinin yüksek sıcaklık mekanik özellikleri

    ANDAÇ ÖZSOY

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ARCAN FEHMİ DERİCİOĞLU

    DR. ÖĞR. ÜYESİ EDA AYDOĞAN GÜNGÖR

  3. Manufacturing of copper cold plates via metal fused filament fabrication and their characterization

    Bakır soğuk plakaların metal ergiyik filament ile imalat yöntemi ile üretilmesi ve karakterizasyonu

    MEHMET CANBERK BACIKOĞLU

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ULAŞ YAMAN

  4. Robotik tel ark eklemeli imalat yöntemi ile östenitik paslanmaz çelik ve sert dolgu kaynak teli kullanılarak üretilen bimetal parçanın karakterizasyonu

    Characterization of the bimetallic part produced using austenitic stainless steel hard facing welding wires by robotic wire arc additive manufacturing

    DENİZ EYLÜL AKPINAR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Makine Mühendisliğiİstanbul Gedik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SAVAŞ DİLİBAL

    DR. ÖĞR. ÜYESİ UĞUR GÜROL

  5. SLE yöntemi ile üretilen eklemeli imalat parçalarının seri ürtime uygunluğunun araştırılması

    Investigation of suitability of additive manufacturing parts produced by SLM methof for mass production

    MEHMET FATİH ŞAHİNER

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Otomotiv MühendisliğiGazi Üniversitesi

    Otomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. TOLGA TOPGÜL