Eklemeli imalat yöntemi ile üretilmiş Ti6Al4V parçaların farklı ortam sıcaklıklarında mekanik özelliklerinin incelenmesi
Determining mechanical properties of Ti6Al4V additive manufactured parts at different test conditions
Yazar: TAYLAN OVACIK
Danışman: DOÇ. DR. BİNNUR SAĞBAŞ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Ana Bilim Dalı / İmal Usulleri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Katmanlı üretim = Additive manufacturing

Özet:
Eklemeli imalat (Eİ), bilgisayar destekli tasarım (CAD) verilerine dayanarak üç boyutlu geometrinin katman katman elde edilmesi işlemidir. Eklemeli imalat ile birlikte karmaşık geometrilerin üretimi kolaylıkla gerçekleştirilebilmektedir. Geleneksel yöntemler ile üretimi zor olan parçaların herhangi bir kalıp, takım ve fikstüre ihtiyaç duyulmadan üretilebilmesi eklemeli imalatın en önemli üstünlüklerindendir. Eklemeli imalatta polimer, metal, seramik ve kompozit esaslı olmak üzere pek çok malzeme kullanılabilmektedir. Titanyum alaşımları havacılık ve medikal uygulamalarda sıklıkla kullanılan bir malzemedir ve farklı çevresel koşullara maruz kalmaktadır. Bu çalışmada, lazer toz yatak füzyon (LTYF) eklemeli imalat yöntemi ile farklı oryantasyonlarda üretilen Ti6Al4V alaşımının farklı sıcaklık koşullarında mekanik davranışının incelenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla x, y ve z doğrultularında LTYF yöntemiyle imal edilen standart çekme test numuneleri oda sıcaklığında 22 °C, yüksek ortam sıcaklığı 200 °C ve düşük ortam sıcaklığı -50 °C koşullarında test edilmiştir. Ek olarak test numunelerinin yoğunluğu Arşimet prensibi ile ölçülmüştür, mikroyapı incelemeleri gerçekleştirilmiştir ve kopma yüzeyleri taramalı elektron mikroskopu ile görüntülenmiştir. Dayanım değerlerinin 200 °C sıcaklıkta farklı oryantasyonlarda %15-17 aralığında düştüğü gözlemlenirken, -50 °C sıcaklıkta %10-13 aralığında arttığı gözlemlenmiştir. Bununla birlikte, yoğunluk değerleri üzerinde oryantasyonun dikkate değer bir etkisi gözlemlenmemiştir. Sonuçlar daha detaylı bir biçimde birbirleriyle ve ilgili literatür çalışmaları ile karşılaştırılarak değerlendirilmiştir.

Abstract:
Additive manufacturing (AM) is the process of obtaining three-dimensional geometry layer by layer based on computer-aided design (CAD) data. With additive manufacturing, the production of complex geometries can be easily achieved. One of the most important advantages of additive manufacturing is that parts that are difficult to produce with traditional methods can be produced without the need for any moulds, tools and fixtures. Many materials can be used in additive manufacturing, including polymer, metal, ceramic and composite based. Titanium alloys are a material frequently used in aerospace and medical applications and are exposed to different environmental conditions. In this study, it was aimed to examine the mechanical behavior of Ti6Al4V alloy produced in different orientations with the laser powder bed fusion (LPBF) additive manufacturing method under different temperature conditions. For this purpose, standard tensile test samples produced by the LPBF method in x, y and z directions were tested at room temperature 22 °C, high ambient temperature 200 °C and low ambient temperature -50 °C. In addition, the density of the test samples was measured using the Archimedes principle, microstructural examinations were carried out and the fracture surfaces were imaged via a scanning electron microscope. It was observed that the strength values decreased by 15-17% in different orientations at 200 °C, while they increased by 10-13% at -50 °C. Moreover, no notable effect of orientation on density values was observed. The results were evaluated in more detail by comparing them with each other and with relevant literature studies.