Tel ark ergitmeli eklemeli imalatta harici ısıtıcı kullanımının mekanik ve metalurjik özelliklere etkisinin araştırılması
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, -, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2024
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: EBUBEKİR DOĞAN
Danışman: Oğuzhan Yılmaz
Özet:Bu çalışmada, tel ark ergitmeli eklemeli imalat (WAAM) yöntemi ile üretilen parçaların kalıntı gerilme ve çarpılma kontrolü ele alınmıştır. WAAM, yüksek üretim hızına sahip olup büyük ve yoğun parçalar üretme kapasitesi sunan bir katmanlı imalat teknolojisidir. Bununla birlikte, WAAM sürecinde, ergitme sırasında oluşan yüksek ısı girdisi, termal şoklara neden olmakta ve bu durum çarpılmalar, kalıntı gerilmeler, yüzey morfolojisi kusurları ile düzensiz makro ve mikro yapılar gibi çeşitli sorunlara yol açabilmektedir. Bu çalışma, harici ısıtıcıların WAAM üretiminde kullanımını önermekte ve bu yöntemi uygulamaktadır. Harici ısıtıcıların kullanımı, termal davranışın daha etkin kontrolünü sağlayarak üretilen parçaların kalitesini artırmayı amaçlayan yenilikçi bir yaklaşımdır. Bu bağlamda, harici ısıtıcıların parça kalitesi üzerindeki etkilerini değerlendirmek için deneysel çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Deneylerde ER70S-6 kaynak teli kullanılarak beş farklı geometri üretilmiş ve geleneksel WAAM ile harici ısıtıcılı WAAM yöntemleri karşılaştırılmıştır. Deneysel çalışmalara paralel olarak sayısal analizler de referans amaçlı yapılmıştır. Sonuçlar, harici ısıtıcılı WAAM ile üretilen parçaların daha düzenli geometrilere, rafine edilmiş iç yapılara ve daha kararlı mekanik özelliklere sahip olduğunu göstermiştir. Optik ve SEM görüntüleri, harici ısıtıcılı WAAM yönteminin asiküler ve poligonal ferrit yapılarını azalttığını, beynit oluşumunu ise engellediğini ortaya koymuştur. Ayrıca, gözenekler, füzyon eksikliği ve katmanlar arası süreksizlikler gibi kusurların oluşumunda azalma tespit edilmiştir. Geleneksel WAAM yönteminde mikrosertlik değişimi %30 seviyesindeyken, harici ısıtıcılı WAAM yönteminde bu değişim %12'ye düşmüştür. Bu bulgu, harici ısıtıcıların mikroyapısal homojenliği artırarak malzemenin sertlik dağılımını daha tutarlı hale getirdiğini göstermektedir. Bununla birlikte, harici ısıtıcı kullanılan numuneler, standart WAAM numunelerine kıyasla yaklaşık %17 daha yüksek çekme mukavemeti sergilemiştir. Harici ısıtıcı kullanımının, kalıntı gerilme ölçümlerinde belirgin bir azalma sağladığı ve üretilen parçaların CAD verisi ile uyumunun ortalama %20 oranında arttığını göstermiştir. Bu bulgular, harici ısıtıcıların WAAM süreçlerinde termal kontrolü sağlayarak malzeme kalitesini ve mekanik performansı artırmada etkili bir yöntem olduğunu ortaya koymaktadır.