Mechanical characterization of additively manufactured Ti-6Al-4V aircraft structural components produced by electron beam melting
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Havacılık ve Uzay Mühendisliği Bölümü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: FATİH YILMAZ
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Melin Şahin
Eş Danışman: Ercan Gürses
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Hava ve uzay araçlarının yakıt verimi ve uçuş performansını iyileştirmek için yapısal parçaların topoloji optimizasyonu ile hafifletilmesi, tasarım ve analiz çalışmalarının en önemli amaçlarındandır. Bu noktada; karmaşık geometriye sahip daha hafif tasarımlar ortaya çıkmakta ancak konvansiyonel imalat yöntemleriyle üretilememektedir. Ortaya çıkan tasarım ise katman üzerine katman ekleyerek gerçekleştiren eklemeli imalat yöntemleriyle net şekle yakın olarak üretilebilmektedir. Ancak, eklemeli imalat ile üretilen malzemelerin özellikleri standardize edilmemiştir ve tam olarak da bilinmemektedir. Bu nedenle bu tez çalışmasında, bir toz yatağında metalik eklemeli imalat yöntemi olan elektron demeti ile ergitme (EBM) ile üretilen Ti-6Al-4V alaşımının çekme, yorulma ve pim-ezme malzeme özelliklerinin ASTM standartlarına göre gerçekleştirilen test kampanyaları ile elde edilmesi amaçlanmıştır. Test numuneleri üç üretim yönünde üretilmiştir ve üretim yönlerinin malzeme özelliklerine etkisi araştırılmıştır. Bunun yanında, bir ardıl işlem olan sıcak izostatik preslemenin (HIP) malzemedeki istenmeyen gözenekleri neredeyse tamamen giderdiği de gözlemlenmiştir. Test kampanyaları ile malzeme özellikleri elde edildikten sonra, bir insansız hava aracının pilon bağlantı parçasının ağırlığı topoloji optimizasyonu ile azaltılmıştır. Son olarak bilimsel katkıları özetlemek gerekirse; bu çalışma kapsamlı bir test kampanyasını içermektedir ve birçok çalışma sadece iki üretim yönüne odaklanırken bu çalışmada esas olarak birbirine dik üç üretim yönünün elastoplastik özellikler üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Bu çalışmanın bir diğer özgünlüğü de Poisson oranının değerlendirilmesidir. Bunlara ek olarak elde edilen bir diğer bulgu ise, mikro CT görüntüleme ile destek yapılarının uygulandığı yüzeylerde daha yoğun kusurlara yol açtığının gözlemlenmesidir; bu nedenle yapısal parçaların yüksek gerilimli bölgelerinde destek yapıları kullanmaktan kaçınılmalıdır.