Plazma tel ark katmanlı imalat yöntemi ile malzeme üretimi ve mekanik özelliklerinin araştırılması
Material production with plasma wire arc additive manufacturing method and the investigation of its mechanical properties
Yazar: İSMAİL BAYAR
Danışman: DOÇ. DR. MUSTAFA ULUTAN
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Konstrüksiyon ve İmalat Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışma kapsamında plazma tel ark katmanlı imalat yöntemi (P-TAKİ) ve toz takviyesi ile oluşturulan özlü teller kullanılarak yeni bir uygulama ile kompozit malzeme üretimi gerçekleştirilmiştir. AISI 304 paslanmaz çelik ince borulara bor karbür, silisyum karbür ve ferrokrom karbür tozları takviye edilerek ve sade AISI 304 paslanmaz çelik tel kullanılarak malzeme üretimi gerçekleştirilmiştir. Bu malzemelerin mekanik özellikleri birbiri ile karşılaştırılmıştır. Toz takviyesinin mikroyapısı, çekme dayanımı, aşınma davranışı ve sertlik üzerine etkisi araştırılmıştır.
Deneysel çalışmalarda sade AISI 304 tel malzeme, SiC ve FeCrC toz takviyeli teller kullanılarak P-TAKİ yöntemi ile düz duvar şeklinde kompozit malzemeler başarılı bir şekilde üretilmiştir. Üretilen bu malzemelerin mikroyapıları incelendiğinde boşluk, porozite ve çatlak görülmemiştir. B4C takviyeli malzeme üretiminde ise ilk katmanlarda makro çatlaklar oluştuğu için çalışmaya devam edilmemiştir. Deney sonuçlarına göre toz takviyesi sertlik ve aşınma direncini arttırmıştır, fakat SiC takviyeli malzemede çekme dayanımı istenildiği ölçüde iyileştirilememiştir. FeCrC takviyeli malzemede çekme dayanımı, sertlik ve aşınma direnci özelliklerinde sade AISI 304 P-TAKİ malzemesine göre oldukça iyi sonuçlar elde edilmiştir. Üretilen AISI 304 P-TAKİ malzemesinin çekme dayanımı, sertlik, aşınma direnci ve tokluk değerleri döküm AISI 304 malzemesine göre gelişme göstermiştir. En iyi çekme dayanımı 978,7±45 MPa değeri ile FeCrC takviyeli yatay numunesinde elde edilmiştir. En iyi aşınma direnci ve sertlik değeri ise SiC takviyeli malzemelerde elde edilmiştir. SiC takviyeli malzemenin aşınma direnci sade AISI 304 P-TAKİ malzemesine göre 25,2 kat daha iyidir.

Abstract:
In this study, the composite material was produced with a new application using the plasma wire arc additive manufacturing method (P-WAAM) and powder-reinforced flux-cored wires. The materials were produced by reinforcing AISI 304 stainless steel thin pipes with boron carbide, silicon carbide, and ferrochromium carbide powders and using only AISI 304 stainless steel wire. The mechanical properties of these materials have been compared with each other. The effect of powder reinforcement on microstructure characteristics, tensile strength, wear resistance, and microhardness have been investigated. 
In experimental studies, using the AISI 304, the SiC reinforced, and the FeCrC reinforced wires were successfully produced the composite materials in the form of walls. When the microstructures of these produced materials were examined, no voids, porosity, and cracks were observed. In the production of the B4C reinforced material, work was not continued as macro cracks occurred in the first layers. According to the results, the powder reinforcement increased the hardness and wear resistance, but the tensile strength of the SiC reinforced material was not improved enough. In the FeCrC reinforced material, very good results were obtained in tensile strength, hardness, and wear resistance properties compared to the AISI304 P-WAAM material. The tensile strength, microhardness, wear resistance, and toughness values of the AISI 304 P-WAAM material have improved compared to the cast AISI 304 material. The highest tensile strength was obtained with the value of 978.7 ± 45 MPa in the FeCrC reinforced horizontal sample. The greatest wear resistance and hardness values were obtained in SiC reinforced materials. The wear resistance of the SiC reinforced material is 25,2 times better than AISI 304 P-WAAM material.