Eklemeli imalat ile üretilen kobalt krom alaşımlarının mikroişlenebilirliğinin araştırılması
Investigation of the micromachinability of cobalt chrome alloys made by additive manufacturing
Yazar: MEHMET AKİF OYMAK
Danışman: PROF. DR. İBRAHİM GEZER
İnönü Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
havacılık, otomotiv ve biyomedikal olmak üzere birçok farklı alanlarda eklemeli imalat kullanımı artmaktadır.  Biyomedikal alanda eklemeli imalatı geleneksel imalattan ayıran en önemli özellik hastanın durumuna ve vücudun kompleks anatomik bölgelerine uygun şekilde cihazların üretilmesine olanak sağlamasıdır. Bu nedenle tıbbi cihazların üretimi için eklemeli imalat ile üretim sürecinin incelenmesi bu uygulamalar için optimize edilmiş üretim sisteminin tanımlanması önemli bir araştırma konusudur. Eklemeli imalat, metal tozunun katman katman lazer ile eritilerek istenen parçanın oluşmasını sağlamaktadır. Katmanlı üretimin doğal bir sonucu olarak boyutsal hassasiyet, yüzey kalitesi ve sertliği ile ilgili problemler yaşanmaktadır. Özellikle yüksek hassasiyet gerektiğinde veya parçaların fonksiyonel mikro ölçekli özelliklere ihtiyaç duyduğu durumlarda eklemeli imalatın dezavantajları vardır. Bu nedenle parça eklemeli imalat ile oluşturulsa bile, bu işlem zincirinde özel nitelikler üretmek, pürüzsüzlük veya yüzey mekanik özellikleri gibi son parça karakteristiklerini geliştirmek için mikro işlemden faydalanılabilir. Son parçanın özelliklerindeki iyileşme nedeniyle mikro frezeleme bu işlem zincirinde önemli bir yer tutmaktadır.
Mükemmel mekanik özellikleri, yüksek korozyon direnci ve yüksek aşınma direnci nedeniyle CoCr alaşımları, etkili biyo malzemeler olarak kabul edilmiştir. Bu çalışmada mikro işleme yapacağımız CoCr alaşım numuneleri Seçici Lazer Ergitme (SLE) ve döküm yöntemleri kullanılarak üretilmektedir. Eklemeli imalat ile üretilen Co-Cr alaşımlarının mikro kesilmesinde yer alan temel mekanizmalar hakkında sınırlı araştırmalar bildirilmiştir. Bu nedenle Co-Cr alaşımlarının mikro işlenmesinde kesme mekanizmaları hakkında temel bilgiler sunmaya çalışılmaktadır. Ayrıca farklı parametrelerde oluşacak yapısal değişiklikleri sıcaklık, gerilme, yüzey kalitesi, çapak ve talaş oluşumu gibi üretim sürekliliğini etkileyen faktörler karşılaştırılıp yorumlanarak üretim optimizasyonu belirlenmiştir. Mikro frezeleme deneyi sırasında oluşan sıcaklıklar ve Von mises gerilmeleri sonlu elemanlar yöntemi ile analiz edilerek deneysel sonuçlarla karşılaştırılmıştır.

Anahtar Kelimeler: Mikro frezeleme, CoCr, Eklemeli İmalat, Seçmeli lazer ergitme, Sonlu elemanlar yöntemi

Abstract:
With the development of technology, the use of additive manufacturing in many different fields, especially aviation, automotive and biomedical, is increasing in order to produce materials in a flexible and efficient way. The most important feature that distinguishes additive manufacturing from traditional manufacturing in the biomedical field is that it allows the production of devices by the patient's condition and complex anatomical regions of the body. For this reason, examining the manufacturing process with additive manufacturing for the production of medical devices is an important research topic to define an optimized manufacturing system for these applications. Additive manufacturing provides the formation of the desired part by melting the metal powder layer by layer with a laser. As a natural consequence of additive manufacturing, there are problems with dimensional accuracy, surface quality, and hardness. Additive manufacturing has disadvantages, especially when high precision is required or parts need functional micro-scale features. Therefore, even if the part is created by additive manufacturing, micro-machining can be used to produce special properties in this process chain, improving end part characteristics such as roughness or surface mechanical properties. Micro milling has an important place in this process chain due to the improvement in the properties of the final part.
CoCr alloys have been recognized as effective biomaterials due to their excellent mechanical properties, high corrosion resistance, and high wear resistance. In this study, CoCr alloy samples, which we will micro-machining, are produced using Selective Laser Melting (SLM) and casting methods. Limited research has been reported on the fundamental mechanisms involved in the micro-cutting of Co-Cr alloys produced by additive manufacturing. For this reason, it is tried to present basic information about the cutting mechanisms in the micromachining of Co-Cr alloys. In addition, production optimization was determined by comparing and interpreting the structural changes that will occur in different parameters, factors affecting production continuity such as temperature, stress, surface quality, burr and chip formation. The temperatures and Von mises stresses occurring during the micro-milling experiment were analyzed by the finite element method and compared with the experimental results.

Keywords: Micro Milling,CoCr alloys, Additive Manufacturing, Selective Laser Melting, Finite Element Method