Doğrusal sürtünme kaynak yöntemi ile birleştirilen ti-6aı-4v titanyum alaşımının sonlu elemanlar yöntemi ile analizi
Analysis of ti-6ai-4v titanium alloy combined with linear friction welding method by finite element method
Yazar: HARUN YALÇIN
Danışman: DOÇ. DR. ENGİN ÜNAL
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Teknolojileri Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
İmalat endüstrisinin hızla ilerleyişi, özel özelliklere sahip malzemelerin oluşumu ve ekonomik faktörlerin önem kazanması doğrusal sürtünme kaynağının gerekliliğini ortaya çıkarmaktadır. Genellikle havacılık ve uzay endüstrilerinde blisk yapımında kullanılan doğrusal sürtünme kaynağı özellikle maliyeti azaltmak, sıcak ortamlarda çalışan malzemelerin ömürlerini uzatmak, motor ağırlığını hafifletmek vb. nedenlerden dolayı tercih edilmektedir. Bu yöntemin esası, sabit bir parça ile lineer salınım yapan bir parçanın frekans ve basıncın etkisiyle sürtünme ısısı oluşturarak birleştirilmesi işlemidir. Katı hal kaynağı olan yöntem metal ve alaşım malzemelerinde yüksek kaynak yapısına ulaştırmaktadır. Titanyum, titanyum alaşımları, süper alaşımlar, çelik, alüminyum, nikel, bakır gibi farklı kombinasyonlarla da uygulanabilmektedir. 
Uzay, gemi, uçak, otomotiv, savunma sanayi vb. endüstrilerde yüksek sıcaklık altında çalışan Ti-6Al-4V alaşımı, doğrusal sürtünme kaynağı metodu ile birleştirilerek kaynak sonucu malzemede oluşan mekanik davranışı öngörmek amacıyla ANSYS ortamında analizi yapılmıştır. Titanyum alaşımlarıyla birleştirilen parçaların daha düşük maliyet ve daha az hammadde tasarrufu sağlaması amacıyla yapılan bu çalışma doğrusal sürtünme kaynak yönteminin gerekliliği ortaya koymaktadır. Bu çalışmada sonlu elemanlar yöntemi ile Ti-6Al-4V titanyum alaşım çifti doğrusal sürtünme kaynak metodu ile basınç, yanma oranı, sürtünme hızı, frekans ve ısı akısı parametreleri ile birleştirilerek oluşacak sıcaklık, artık gerilme, toplam deformasyon gibi sonuçları incelenmiştir. Zamana bağlı sıcaklık ve yapısal analizlerinde, Ti-6Al-4V titanyum alaşımına kaynak parametreleri uygulanarak oluşan sıcaklık malzemenin cam geçiş sıcaklığını geçmiş olup ve toplam deformasyonların minimal düzeyde olduğu gözlemlenmiştir. Simülasyon sonuçları varyans analizi (ANOVA) metodu ile istatistiksel olarak da değerlendirilmiştir.

Anahtar Kelimeler: Doğrusal sürtünme kaynağı, Ti-6Al-4V, Sonlu elemanlar yöntemi

Abstract:
Rapid progress of the manufacturing industry, formation of materials with special properties and importance of economical factors reveal the necessity of linear friction welding. Linear friction welding generally preferred in aviation and aerospace industries especially for reducing cost, extending the service life of materials working in hot environments, lightening engine weights etc. The basis of this method is the process of combining a fixed part and a linear oscillating part with the effect of frequency and pressure by creating frictional heat. The method which is a solid state welding leads to high welding structure in metal and alloy materials. It can be applied in different combinations such as titanium, titanium alloys, superalloys, steel, aluminum, nickel and copper.
Space, ship, aircraft, automotive, defense industry and so on. Ti-6Al-4V alloy working under high temperature in industry, In order to predict the mechanical behavior of the material as a result of welding, it was analyzed in ANSYS environment by combining with linear friction welding method. This study demonstrates the necessity of linear friction welding method in order to provide lower cost and less raw material savings for the parts combined with titanium alloys. In this study, the finite element method and Ti-6Al-4V titanium alloy pair linear friction welding method with pressure, combustion rate, friction rate, frequency and heat flow parameters to be formed by combining temperature, residual stress, total deformation are investigated. Transient thermal and Static Structural analyzes showed that welding parameters were applied to Ti-6Al-4V titanium alloy and the temperature of the material passed the glass transition temperature and total deformations were observed to be minimal. The results of the simulation were also statistically evaluated using the variance analysis (ANOVA) method.

Keywords: Linear Friction Welding, Ti-6Al-4V, Finite Elements Method