Constitutive modelling and micro-machinability evaluation of wrought and additively manufactured Ti6Al4V alloys: Experimental characterization and numerical simulation

---

Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2023

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: NECATİ UÇAK

Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Adem Çiçek

Eş Danışman: Kubilay Aslantaş

Özet:

Bu çalışma, lazerle toz yatağında füzyon (LPBF) ile üretilen Ti6Al4V alaşımının Johnson-Cook (J-C) malzeme modeli katsayılarının deneysel olarak belirlenmesi ve ortogonal mikro işleme ve 2D/3D mikro frezeleme operasyonlarının nümerik simülasyonunu sunmaktadır. Ayrıca elde edilen bulgular dövme Ti6Al4V ile de kıyaslanmıştır. Bu amaçla, dövme ve LPBF Ti6Al4V malzeme davranışları, yarı statik çekme testleri ile farklı sıcaklıklarda (0.001 s−1; 20, 400, 600 °C) ve parçalı Hopkinson basma çubuğu (SHPB) testleri ile yüksek gerinim hızlarında (∼1000-5000 s−1; 20, 400 °C) incelenmiştir. İş parçası malzemeleri ve WC-Co arasındaki kayma hızına bağlı sürtünme katsayıları, açık tribometre koşulları altında testler ve nümerik simülasyonlar ile belirlenmiştir. Mikro işleme simülasyonları, dövme ve LPBF Ti6Al4V için deneysel olarak elde edilen J-C modelleri ile gerçekleştirilmiştir. Simülasyon sonuçları ile kıyaslamak amacıyla, farklı kesme hızı (75, 100, 150 m/dak) ve kesilmemiş talaş kalınlığı değerlerinde (2,5, 5, 7,5, 10 μm) bir dizi ortogonal mikro kesme testi gerçekleştirilmiş ve deneysel ve nümerik kesme kuvvetleri ve talaş sıkıştırma oranı (CCR) kıyaslanmıştır. Farklı ilerleme (2, 4 µm/diş) ve iş mili hızlarında (12000, 24000 dev/dak) mikro frezeleme testleri gerçekleştirilmiş ve kesme performansı yüzey bütünlüğü ve takım aşınması açısından değerlendirilmiştir. Kesme kuvvetleri, CCR ve ortalama yüzey kalıntı gerilmeleri için uygun tahminler elde edilmiştir. Test sonuçlarına göre, daha yüksek mukavemeti, daha gevrek davranışı ve kendine özgü mikroyapısı nedeniyle LPBF Ti6Al4V, dövme olana kıyasla daha yüksek kesme kuvvetleri, takım aşınması, üst çapak genişliği, basma tipi kalıntı gerilmeler, daha fazla etkilenmiş yüzey altı mikroyapısı ve daha düşük yüzey pürüzlülüğü göstermiştir.