Tel ark eklemeli imalat yönteminde masif ve özlü tellerle üretilen yüksek mukavemetli çeliklerin boyutsal, termal, mekanik ve metalurjik özelliklerinin incelenmesi
An investigation into dimensional, thermal, mechanical and metallurgical properties of high strength steels produced by solid and flux cored wires in wire arc additive manufacturing methods
- Tez No: 984264
- Danışmanlar: PROF. DR. CEMİL ÇETİNKAYA
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Metalurji Mühendisliği, Mechanical Engineering, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, tel ark ergitmeli eklemeli imalat (WAAM) yöntemiyle yüksek mukavemetli masif (ER120S-G) ve metal özlü teller (E120C-GH4) kullanılarak düşük ve yüksek ısı girdisinde ince duvarlar ile düşük ısı girdisinde kalın duvarlar üretilmiştir. Çalışma 4 aşamalı olacak şekilde kurgulanmıştır. İlk aşamada WAAM proses parametreleri Taguchi L18 optimizasyon metodu yardımıyla, prototip dikiş üretimi yapılarak belirlenmiştir. 2. aşamada En düşük ısı girdisinde, yüksek metal yığma oranı ve en kısa imalat süresine sahip ikişer adet optimium parametre seti ile duvar üretimleri (tek dikiş ince duvar, bitişik dikiş kalın duvar) gerçekleştirilmiştir. 3. aşamada duvarlara mekanik testler (çekme testi, çentik darbe testi, sertlik incelemesi) ve mikroyapı incelemeleri (optik mikroskop, SEM, EDS), XRD analizi ile dijital radyografik görüntüleme işlemleri uygulanmıştır. Son aşamada ise duvarlarda termal değişimin ısıl çiftlerle doğrulanması, EBSD analizleri ile mekanik özelliklerin doğrulaması yapılmıştır. İlk aşama olan proses optimizasyonunda Taguchi yöntemiyle yapılan analizlerde minimum yığma süresi ve maksimum yığma oranı için en ideal parametre çiftleri Ö5-M2 ve Ö11-M9 olarak belirlenmiştir. 2. aşamada testlerinde E120C-GH4'te esas malzeme çekme mukavemetinin 1,05 katı çekme mukavemeti, ER120S-G'de ise esas malzeme çekme mukavemetinin 0,88 katı çekme mukavemeti değerine ulaşılmıştır. 3. aşamada Atex EBSD analizi yazılımında ise mekanik test sonuçları tane boyutu, tane sayısı, dislokasyon yoğunluğu, tane sınırı boyutları, çekirdek yönelimleri ve ters kutup şekilleri analizleri ile doğrulanmıştır. Son aşama olan termal analizlerde, t8/5 soğuma süresi t8/5=11,5 sn, masif telde t8/5=11,23 sn olarak ölçülmüştür. Özetle bu çalışma, WAAM ile üretilen yüksek mukavemetli çeliklerin mekanik ve mikroyapı özelliklerini deneysel verilerle sonuçlarını ortaya koyarken, aynı zamanda savunma sanayi başta olmak üzere, benzer birçok sektörde (basınçlı kapların üretimi gibi) yol gösterici niteliktedir.
Özet (Çeviri)
In this study, thin walls at low and high heat input and thick walls at low heat input were produced using high-strength solid (ER120S-G) and metal cored wires (E120C-GH4) by wire arc melting additive manufacturing (WAAM) method. The study was designed to have four stages. In the first stage, WAAM process parameters were determined by performing prototype seam production with the help of the Taguchi L18 optimization method. In the 2nd stage, wall productions (single seam thin wall, adjacent seam thick wall) were carried out with two optimum parameter sets with the lowest heat input, high metal deposition rate, and shortest manufacturing time. In the 3rd stage, mechanical tests (tensile test, notch impact test, hardness examination), microstructure examinations (optical microscope, SEM, EDS), XRD analysis, and digital radiographic imaging were applied to the walls. In the last stage, thermal change in the walls was verified with thermocouples and mechanical properties were verified using an EBSD analysis. In the first stage of process optimization, the ideal parameter pairs for minimum deposition time and maximum deposition ratio were determined as Ö5-M2 ve Ö11-M9 in the analyses performed with the Taguchi method. In the second stage tests, a tensile strength of 1,05 times the base material tensile strength was achieved in E120C-GH4, and a tensile strength of 0,88 times the base material tensile strength was achieved in ER120S-G. In the 3rd stage, the mechanical test results were verified by grain size, grain number, dislocation density, grain boundary dimensions, core orientations, and reverse pole figures analysis in the Atex EBSD analysis software. In the last stage, thermal analyses, the t8/5 cooling time was measured as t8/5=11,5 sec and t8/5=11,23 sec in solid wire. In summary, this study presents the mechanical and microstructural properties of high-strength steels produced with WAAM with experimental data, while at the same time being a guide for many similar sectors (such as the production of pressure vessels), especially the defense industry.
Benzer Tezler
- Robotik tel ark eklemeli imalat yöntemi ile östenitik paslanmaz çelik ve sert dolgu kaynak teli kullanılarak üretilen bimetal parçanın karakterizasyonu
Characterization of the bimetallic part produced using austenitic stainless steel hard facing welding wires by robotic wire arc additive manufacturing
DENİZ EYLÜL AKPINAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine Mühendisliğiİstanbul Gedik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SAVAŞ DİLİBAL
DR. ÖĞR. ÜYESİ UĞUR GÜROL
- Tel ark eklemeli imalat yönteminde proses parametrelerinin etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of process parameters in wire arc additive manufacturing method
MEHMET NURİ ERTEKİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Mekatronik MühendisliğiBursa Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ CELALETTİN YÜCE
- Tel ark eklemeli imalat yönteminde ısıl çevrimlerin mikroyapı oluşumuna etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of the thermal cycles on microstructural evolution in wire arc additive manufacturing
ADEM KAYADELEN
Doktora
Türkçe
2026
Metalurji MühendisliğiGazi Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN ATEŞ
PROF. DR. OĞUZHAN YILMAZ
- Robotik tel ark eklemeli imalat yönteminde parametrik modelleme yaklaşımıyla takım yolu geliştirilmesi
Tool paths development with parametric modeling approach in robotic wire arc additive manufacturing method
ENES FURKAN ARSLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OĞUZHAN YILMAZ
- Tel ark ergitmeli eklemeli imalatta harici ısıtıcı kullanımının mekanik ve metalurjik özelliklere etkisinin araştırılması
Investigation of the effect of external heater use on mechanical and metallurgical properties in wire arc additive manufacturing
EBUBEKİR DOĞAN
Doktora
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OĞUZHAN YILMAZ