Metallerin lazer katmanlı imalatında kullanılan proses parametrelerinin etkisinin, modelleme ve simülasyon yöntemleri kullanılarak incelenmesi

Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2018

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: ÖZGÜR POYRAZ

Danışman: Melih Cemal Kuşhan

Özet:

Son yıllarda katmanlı (eklemeli) imalat teknolojilerinin kullanıldığı ve metal malzemeden fonksiyonel parça üretimini amaçlayan çalışmalar artarak devam etmektedir. Sundukları farklı avantajlar sebebi ile yaygınlaşan katmanlı imalat teknolojileri; kullanılan malzeme formu, malzeme ekleme tekniği, enerji girdisi çeşidi ve proses konfigürasyonu gibi pek çok konuda farklılıklar göstermektedir. Bunlar arasından toz yatağında lazer ile birleştirme yöntemi, ince geometrik unsurların üretilebilmesi, yüzey kalitesinin diğer yöntemlere kıyasla iyi olması ve yeni malzeme çeşitleri açısından sunduğu esneklik sebebi ile çeşitli endüstri kolları tarafından tercih edilmektedir. Bununla beraber söz konusu yöntemin doğası gereği meydana gelen, metal tozunun hızlı ergime ve katılaşma süreçleri sebebi ile artık (kalıntı) gerilmeler oluşmaktadır. Oluşan bu artık gerilmelere bağlı olarak parçada deformasyonlar meydana gelebilmekte ve dolayısıyla, parça geometrisi veya malzemesine bağlı olarak hedeflenen kalitede üretimler elde edilememektedir. Bahsi geçen zorlukların üstesinden gelmek, ancak toz yatağında lazer ile birleştirme yönteminin imalat / proses parametreleri açısından optimize edilmesi ile mümkün olmaktadır. Bununla beraber proseste yer alan çok sayıda farklı parametrenin etkisinin tek bir araştırmacı veya kurum tarafından anlaşılması, zaman ve maliyet açısından uygulanabilir değildir. Bu çalışmada aktarılan zorlukların üstesinden gelmek için metallerin lazer katmanlı imalatında kullanılan proses parametrelerinin etkisinin, modelleme ve simülasyon yöntemleri kullanılarak incelenmesi amaçlanmıştır. Çalışma kapsamında toz yatağında lazer ile birleştirme için sonlu elemanlar yöntemi ile nümerik bir model oluşturulmuştur. Termal ve mekanik sonuçların öngörülebildiği model ile simülasyonlar gerçekleştirilerek temel proses parametrelerinin etkileri numune geometrileri üzerinde incelenmiştir. Model hızlandırma çalışmalarının da yer aldığı tez içerisinde üç boyutlu karmaşık geometriler için de simülasyonlar yapılmış ve deneysel verilerle karşılaştırılmıştır.