Eklemeli imalat yöntemiyle üretilen Ti6Al4V numunelerin kalıntı gerilme, içyapı ve mekanik özelliklerine üretim parametreleri ve ikincil işlemlerin etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of production parameters and post processes on residual stress, microstructure and mechanical properties of Ti6Al4V specimens produced by additive manufacturing
Yazar: SİNAN ÖNDER
Danışman: PROF. DR. NURŞEN SAKLAKOĞLU
Manisa Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Konstrüksiyon ve İmalat Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Ergitme = Smelting ; Kalıntı gerilmeleri = Residual stresses ; Katmanlı üretim = Additive manufacturing ; Lazerler = Lasers ; Mekanik özellikler = Mechanical properties ; Yorulma = Fatigue

Özet:
Seçici lazer ergitme; diğer üretim yöntemleriyle üretimi mümkün olamayan geometriye sahip parçaları dahi üretme yeteneğine sahip, yüksek dayanımlı ürünleri hızlı ve net şekle yakın üretebilen, önemi her geçen gün biraz daha artan bir prosestir. Proses, sahip olduğu avantajların yanı sıra bazı dezavantajlara da sahiptir. Üretilen ürünler, dövme malzemelerle karşılaştırıldığında genellikle daha düşük süneklik, daha yüksek porozite, yüksek kalıntı gerilme ve yüzey pürüzlülüğü verileri ile sonuçlanmaktadır. Ti6Al4V alaşımı, seçici lazer ergitme yöntemiyle parça üretiminde akademik ve endüstriyel uygulamalarda üzerinde çok çalışılan bir alaşımdır.
Çalışmanın ilk bölümünde bir parametre çalışması gerçekleştirilmiştir. Sabit enerji yoğunluğunda dört farklı parametre setinde numuneler üretilerek azalan lazer gücü ve tarama hızının numunelerin mekanik, içyapı, kalıntı gerilme ve bağıl yoğunluk özellikleri üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Sabit enerji yoğunluğunda azalan lazer gücü ve tarama hızının kalıntı gerilme, çekme dayanımı, yüzde uzama ve bağıl yoğunluk değerlerinin azalması veya artması üzerinde doğrusal bir etki göstermediği görülmüştür. Çalışmanın ikinci bölümünde, ilk bölümde en iyi sonuçların alındığı parametre setinde numuneler üretilmiş; ardından numuneler üzerinde talaş kaldırma, tavlama, bilyalı dövme işlemleri farklı kombinasyonlarda uygulanarak ikincil işlemlerin numunelerin yüzey pürüzlülüğü, kalıntı gerilme, yorulma, eğilme, içyapı ve sertlik özellikleri üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Gerçekleştirilen tavlama neticesinde içyapıda α+β dönüşümü gözlenmiştir. Geleneksel ve çoklu bilyalı dövme işlemleri numunelerde 0-250 µm derinlik aralığında mikro sertlikte belirgin bir artış sağlamıştır. Geleneksel ve çoklu bilyalı dövme, numunelerde 0-150 µm derinlik aralığında kalıntı gerilme tipinin basma tipi olmasını sağlamıştır. Yorulma dayanımı açısından en iyi sonuçlar tavlandıktan sonra talaş kaldırılan numunelerde elde edilmiştir.

Abstract:
Selective laser melting; is a process whose importance is increasing day by day, capable of producing even parts with geometry that cannot be produced with other production methods, producing high-strength products quickly and close to a net shape. The process has some disadvantages as well as its advantages. Manufactured products generally result in lower ductility, higher porosity, higher residual stress and surface roughness values compared to wrought materials. Ti6Al4V alloy is a much-study alloy in academic and industrial applications in the production of parts by selective laser melting.
In the first part of the study, a parameter study was carried out. At constant energy density, the effects of decreasing laser power and scanning velocity on the mechanical, microstructure, residual stress and relative density properties of the specimens were investigated by producing specimens in four different parameter sets. It was observed that decreasing laser power and scanning velocity at constant energy density did not have a linear effect on the decrease or increase in residual stress, tensile strength, percent elongation, and relative density values. In the second part of the study, specimens were produced in the parameter set which the best results were obtained in the first part; then machining, annealing, shot peening processes were applied on the specimens in different combinations and the effects of post-processes were investigated on the surface roughness, residual stress, fatigue, bending, microstructure and hardness properties of the specimens. As a result of the annealing, α+β transformation was observed in the microstructure. Traditional and multiple shot peening processes provided a significant increase in microhardness values of the specimens in the 0-250 µm depth range. Traditional and multiple shot peening ensured that the residual stress type was compression type in the depth range of 0-150 µm in the specimens. In terms of fatigue strength, the best results were obtained on the specimens that were machined after annealing.