Lazerli toz beslemeli metal eklemeli imalat yöntemiyle (DED) fonksiyonel dereceli malzeme üretimi için tasarlanan nozulların altlıklı olarak partikül yakınsama veriminin hesaplamalı akışkanlar dinamiği analizleri ve deneysel olarak doğrulanması
Computational fluid dynamics analysis and experimental validation of particle convergence efficiency of nozzles with a substrate designed for functionally graded material fabrication by laser powder-fed metal DED additive manufacturing
- Tez No: 979713
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET ERMURAT
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, metal eklemeli imalat yöntemlerinden Toz Beslemeli Metal Eklemeli İmalat (DED) süreci için fonksiyonel dereceli malzeme üretimine uygun sürekli eşeksenli (continuous coaxial) bir nozul sistemi tasarlanmış ve analizleri gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın temel amacı, DED sürecinde toz partiküllerinin lazer odak noktasına daha kararlı ve homojen biçimde yönlendirilmesini sağlayarak toz yakalama verimini ve ergi bölgesi stabilitesi artırmaktır. Bu kapsamda geliştirilen iki farklı açıya sahip nozullar, çoklu toz besleme kanalları ve egzoz çıkışları içeren yenilikçi bir tasarıma sahip olarak tasarlanmıştır. Tasarım sürecinde talaşlı imalatla üretilebilirlik, akış simetrisi ve yakınsama bölgesi geometrisi dikkate alınmıştır. Nozulun performansı Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) analizleri ile değerlendirilmiştir. Çalışmada, akış alanı, hız ve basınç dağılımları, türbülans bölgeleri ve toz yoğunluğu profilleri incelenmiştir. Analizler sonucunda akışın türbülanslı rejimde gerçekleştiği belirlenmiş ve v²–f türbülans modeli kullanılarak daha kararlı ve yüzey yakın çözünürlüklü sonuçlar elde edilmiştir. Ayrıca, modelleme sürecine altlık etkisi dahil edilerek, nozul–altlık etkileşimi gerçeğe yakın şekilde simüle edilmiştir. 9 farklı gaz debisi kombinasyonunda yapılan deneysel ve sayısal çalışmalarda şekillendirici gazın belirgin bir etkisi bulunmadığı, toz taşıyıcı gaz debisinin belirleyici olduğu ve buna bağlı olarak daha yüksek toz yakalama verimi elde edildiği tespit edilmiştir.
Özet (Çeviri)
In this thesis study, a continuously coaxial nozzle system suitable for the production of functionally graded materials in the Directed Energy Deposition (DED) process, one of the metal additive manufacturing methods, was designed and analyzed. The main objective of this study is to improve powder capture efficiency and melt pool stability by ensuring that powder particles are directed more stably and homogeneously toward the laser focal point during the DED process. Two nozzles with different inclination angles were developed, featuring an innovative design that includes multiple powder feeding channels and exhaust outlets. During the design phase, factors such as manufacturability, flow symmetry, and convergence zone geometry were taken into consideration. The performance of the nozzle was evaluated through Computational Fluid Dynamics analyses. The flow field, velocity and pressure distributions, turbulence regions, and powder concentration profiles were examined. Analyses revealed that the flow occurred in a turbulent area, and more stable, near-wall resolved results were obtained using the v²–f turbulence model.Additionally, the effect of the substrate was incorporated into the modeling process, allowing for a more realistic simulation of the nozzle–substrate interaction. Experimental and numerical studies conducted under nine different carrier and shielding gas flow rate combinations showed that the shaping gas had no significant effect, while the powder carrier gas flow rate was the affective parameter, resulting in higher powder catchment efficiency.
Benzer Tezler
- Eklemeli imalat prosesi ile fonksiyonel dereceli malzeme üretilebilmesi için elektronik kontrollü iki bileşenli toz besleyici geliştirilmesi
Development of electronically controlled two component powder feeder to build functional grade materials with additive manufacturing process
SERHAT ZIBA
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Makine MühendisliğiKahramanmaraş Sütçü İmam ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET ERMURAT
- Atomizasyon ünitesi imalatı ve kalay tozu üretimi
The manufacture of atomization unit and production of tin powders
ŞEHMUZ OĞUZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Teknik EğitimKarabük ÜniversitesiMetal Eğitimi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA BOZ
- Nd katı lazerle metallerin yüzeylerinin sertleştirilmesi
Başlık çevirisi yok
GÜRSEL ÇINAR
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
Metalurji MühendisliğiErciyes ÜniversitesiMakine Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BEKİR SAMİ YILBAŞ
- The design and construction of a tea molecular nitrogen laser system
Başlık çevirisi yok
ADNAN KURT
Yüksek Lisans
İngilizce
1988
Fizik ve Fizik MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
Y.DOÇ.DR. A. J. WETHERİLT
- Çok katlı yarı iletken yapıların darbeli lazerle ışınlanmasının nümerik modellenmesi
Başlık çevirisi yok
CAFER TOPAÇLI
Yüksek Lisans
Türkçe
1988
Fizik ve Fizik MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ATİLLA AYDINLI