Toz yatağı katmanlı imalat prosesinde yüzey dokusu ve form karakterizasyonu
Yıl: 2019 Cilt: 34 Sayı: 3 Sayfa Aralığı: 1653 - 1664 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.17341/gazimmfd.461588 İndeks Tarihi: 04-01-2021
Toz yatağı katmanlı imalat prosesinde yüzey dokusu ve form karakterizasyonu
Öz: Toz yatağında lazer katmanlı (eklemeli) imalat sonrası elde edilen yüzey kalitesi, parçaların, boyutsal doğruluğuve herhangi bir yüzey işlemi olmaksızın kullanımını sınırlandıran etkenlerden biridir. Bu durumun temel sebebiprosesin doğası gereği ortaya çıkan ve diğer katmanlı imalat proseslerinde de görülen merdiven etkisidir. Merdivenetkisi görülen bir komponent yüzeyindeki geometrik ve form hataları montaj edilebilirlik, akış performans düşüşüve yorulma başta olmak üzere çok sayıda riski beraberinde getirmektedir. Bu sebeple merdiven etkisi ve buna bağlıolarak yüzey dokusunun karakterizasyonu büyük öneme sahiptir. Bu çalışmada sırası ile düz, açılı ve farklıyuvarlatma yarıçaplarına sahip yenilikçi numune geometrileri tasarlanmış ve Inconel 625 malzemeden tozyatağında lazer katmanlı imalat ile üretilmiştir. Üretilen numuneler üzerinde yüzey dokusu ve form karakterizasyonincelemeleri gerçekleştirilmiştir. Farklı unsur ve ölçüler için elde edilen sonuçlar sunularak, geometrik özelliklerebağlı yüzey kalitesi ve form değişim eğilimleri elde edilmiş, parametrelerin etkileri tartışılmıştır. Yarıçapdeğerlerinden kaynaklı eğrisel yüzeylerdeki dokunmalı yöntemin, probunun kısa örnekleme ve değerlendirmemesafesinde yaptığı ölçümlerin tüm eğrisel yüzeydeki değişimi karakterize etmeye yeterli olmadığı görülmüştür.Bu nedenle eğrisel yüzeyler için optik profilometre ile çalışmalar gerçekleştirilmiştir ve merdiven etkisi net birşekilde görülebilmiştir. Artan eğim açısı ile yüzey kalitesinin iyileştiği, artan yarıçap değeri ile konveks ve konkavyarıçaplardaki yüzey kalitesinin kötüleştiği tespit edilmiştir. Bu durum artan yarıçap değeri ile eğim açısınındeğişmesinin sonucu olarak da açıklanabilmektedir. Ayrıca katmanlı imalatta, yüzeydeki eğim açısının yüzeykalitesine olan etkisinin, konveks geometride konkav geometriye göre daha fazla olduğu ortaya çıkmıştır.
Anahtar Kelime: Surface texture and form characterization for powder bed additive manufacturing
Öz: The surface quality obtained after laser powder bed additive manufacturing is one of the factors that limits the use of part without any surface treatment. The main reason of this situation is the stair effect form as a result of the layered nature of the process. Geometric and form errors on a component surface with a stair effect bring numerous risks, especially in terms of assembly operations, flow performance and fatigue resistance decrease. For this reason, the characterization of stair effect and the resultant surface texture is of critical importance. In this study, innovative test artifacts with flat, angled and curved faces were designed and produced with laser powder bed additive manufacturing of Inconel 625 material. Surface texture and form characterization studies were performed on the artifacts. By presenting the results for different features and dimensions, surface texture and form change trends due to geometric properties were obtained and the effects of the parameters were discussed. It has been observed that the contact measurements on curved surfaces caused by radius values are not sufficient to characterize the change in the entire surface at the short sampling and evaluation distance of the probe. Therefore, studies were performed with an optical profilometer for curved surfaces and stair effect was clearly examined. It was determined that the surface quality improved with increasing inclination angle, and also it worsened in convex and concave surfaces with increasing radius value. This can be explained as a result of the change in the inclination angle with the increased radius value. Furthermore, the effect of the inclination angle on the surface quality in additive manufacturing was found to be higher in convex geometry than in concave geometry.
Anahtar Kelime: Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
- 1. ASTM F2792-12a, Standard Terminology for Additive Manufacturing Technologies, ASTM International, 2015.
- 2. Levy G.N., Schindel R., Kruth J. P., Rapid manufacturing and rapid tooling with layer manufacturing (LM) technologies, state of the art and future perspectives, CIRP Annals-Manufacturing Technology, 52 (2), 589-609, 2003.
- 3. Ugla A.A., Yılmaz O., Almusawi Ahmed R.J., Development and control of shaped metal deposition process using tungsten inert gas arc heat source in additive layered manufacturing. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture, 232, 9, 1628-1641, 2016.
- 4. Poyraz Ö., Kuşhan M.C., Investigation of the effect of different process parameters for laser additive manufacturing of metals, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 33 (2), 730-742, 2018.
- 5. Kayacan M.C., Delikanli Y.E., Duman B., Ozsoy K., Examining of mechanical properties of transitive (variable) porous specimens produced by SLS using ti6Al4v alloy powder, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 33 (1), 127-143, 2018.
- 6. Yasa E., Poyraz O., Solakoglu E.U., Akbulut G., Oren S., A Study on the Stair Stepping Effect in Direct Metal Laser Sintering of a Nickel-based Superalloy, Procedia CIRP, 45, 175-178, 2016.
- 7. Herderick E., Additive manufacturing of metals: A review, Materials Science & Technology Conference, Ohio, ABD, 1413-1425, 16-20 October, 2011.
- 8. Hague R., Campbell I., Dickens P., Implications on design of rapid manufacturing, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science, 217 (1), 25-30, 2003.
- 9. Yasa E., Demir F., Akbulut G., Cızıoğlu N., Pilatin S., Benchmarking Of Different Powder-Bed Metal Fusion Processes For Machine Selection in Additive Manufacturing, Proceedings of Solid Freeform Fabrication Symposium, Austin, Texas, ABD, 390-403, August, 2014.
- 10. Townsend A., Senin N., Blunt L., Leach R.K., Taylor J.S., Surface texture metrology for metal additive manufacturing: a review, Precision Engineering, 46, 34– 47, 2016.
- 11. Zecchino M., How to choose the correct stylus for any application. Veeco; 2005.
- 12. Ross I., Kumstel J., Bremen S., Willenborg E., Laser polishing of laser additive manufactured surfaces made from Inconel 718 and ASTM F75. Achieving precision tolerances in additive manufacturing. In: ASPE 2015 Spring Topical Meeting, ASPE, 2015.
- 13. Beard M., Ghita O., Evans K.E. Using Raman spectroscopy to monitor surface finish and roughness of components manufactured by selective laser sintering. J Raman Spectrosc, 42, 744-8, 2011.
- 14. Krolczyk G., Raos P., Legutko S., Experimental analysis of surface roughnessand surface texture of machined and fused deposition modelled parts.Tehniˇcki VjesnikTech Gaz, 2014, 21, 217-21, 2014.
- 15. Gomez C., Su R., Thompson A., DiSciacca J., Lawes S., Leach R.K., Optimization of surface measurement for metal additive manufacturing using coherence scanning interferometry, Optical Engineering, 56 (11), 111714, 2017.
- 16. Król M., Kujawa M., Dobrzański L.A., Tański T., Influence of technological parameters on additive manufacturing steel parts in Selective Laser Sintering, Archives of Materials Science and Engineering, 67 (2), 84-92, 2014.
- 17. Taufik M., Jain P.K., Role of build orientation in layered manufacturing: a review, International Journal of Manufacturing Technology and Management, 27, (1-3), 47-73, 2013.
- 18. Strano G., Hao L., Everson R. M., Evans K. E., Surface roughness analysis, modelling and prediction in selective laser melting. Journal of Materials Processing Technology, 213 (4), 589-597, 2013.
- 19. Gibson I., Rosen D.W., Stucker B., Post-Processing in Additive Manufacturing Technologies, Springer, New York, US, 415-435, 2010.
- 20. Hague R., Mansour S., Saleh N., Material and design considerations for rapid manufacturing, International Journal of Production Research, 42 (22), 4691-4708, 2004.
- 21. Thomas D., Bibb R., Identifying the geometric constraints and process specific challenges of selective laser melting, In Proceedings of Time Compression Technologies Rapid Manufacturing Conference, Coventry, United Kingdom, 2008.
- 22. Over C., Generative Fertigung von Bauteilen aus Werkzeugstahl X38CrMoV5-1 und Titan TiAl6V4 mitSelective Laser Melting, PhD Thesis, RWTH Aachen, 2003.
- 23. Gonzalez J.A., Mireles J., Stafford S.W., Perez M.A., Terrazas C.A., Wicker R.B., Characterization of Inconel 625 Fabricated Using Powder-Bed-Based Additive Manufacturing Technologies, Journal of Materials Processing Technology, https:// doi.org/ 10.1016/ j.jmatprotec. 2018.08.031
- 24. EOS material datasheet for Nickel Alloy IN625.
| APA | POYRAZ Ö, SOLAKOĞLU E, ÖREN S, TÜZEMEN C, AKBULUT G (2019). Toz yatağı katmanlı imalat prosesinde yüzey dokusu ve form karakterizasyonu. , 1653 - 1664. 10.17341/gazimmfd.461588 |
| Chicago | POYRAZ Özgür,SOLAKOĞLU Ezgi Uğur,ÖREN Soner,TÜZEMEN Cansinem,AKBULUT Güray Toz yatağı katmanlı imalat prosesinde yüzey dokusu ve form karakterizasyonu. (2019): 1653 - 1664. 10.17341/gazimmfd.461588 |
| MLA | POYRAZ Özgür,SOLAKOĞLU Ezgi Uğur,ÖREN Soner,TÜZEMEN Cansinem,AKBULUT Güray Toz yatağı katmanlı imalat prosesinde yüzey dokusu ve form karakterizasyonu. , 2019, ss.1653 - 1664. 10.17341/gazimmfd.461588 |
| AMA | POYRAZ Ö,SOLAKOĞLU E,ÖREN S,TÜZEMEN C,AKBULUT G Toz yatağı katmanlı imalat prosesinde yüzey dokusu ve form karakterizasyonu. . 2019; 1653 - 1664. 10.17341/gazimmfd.461588 |
| Vancouver | POYRAZ Ö,SOLAKOĞLU E,ÖREN S,TÜZEMEN C,AKBULUT G Toz yatağı katmanlı imalat prosesinde yüzey dokusu ve form karakterizasyonu. . 2019; 1653 - 1664. 10.17341/gazimmfd.461588 |
| IEEE | POYRAZ Ö,SOLAKOĞLU E,ÖREN S,TÜZEMEN C,AKBULUT G "Toz yatağı katmanlı imalat prosesinde yüzey dokusu ve form karakterizasyonu." , ss.1653 - 1664, 2019. 10.17341/gazimmfd.461588 |
| ISNAD | POYRAZ, Özgür vd. "Toz yatağı katmanlı imalat prosesinde yüzey dokusu ve form karakterizasyonu". (2019), 1653-1664. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.461588 |
| APA | POYRAZ Ö, SOLAKOĞLU E, ÖREN S, TÜZEMEN C, AKBULUT G (2019). Toz yatağı katmanlı imalat prosesinde yüzey dokusu ve form karakterizasyonu. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 34(3), 1653 - 1664. 10.17341/gazimmfd.461588 |
| Chicago | POYRAZ Özgür,SOLAKOĞLU Ezgi Uğur,ÖREN Soner,TÜZEMEN Cansinem,AKBULUT Güray Toz yatağı katmanlı imalat prosesinde yüzey dokusu ve form karakterizasyonu. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 34, no.3 (2019): 1653 - 1664. 10.17341/gazimmfd.461588 |
| MLA | POYRAZ Özgür,SOLAKOĞLU Ezgi Uğur,ÖREN Soner,TÜZEMEN Cansinem,AKBULUT Güray Toz yatağı katmanlı imalat prosesinde yüzey dokusu ve form karakterizasyonu. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol.34, no.3, 2019, ss.1653 - 1664. 10.17341/gazimmfd.461588 |
| AMA | POYRAZ Ö,SOLAKOĞLU E,ÖREN S,TÜZEMEN C,AKBULUT G Toz yatağı katmanlı imalat prosesinde yüzey dokusu ve form karakterizasyonu. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2019; 34(3): 1653 - 1664. 10.17341/gazimmfd.461588 |
| Vancouver | POYRAZ Ö,SOLAKOĞLU E,ÖREN S,TÜZEMEN C,AKBULUT G Toz yatağı katmanlı imalat prosesinde yüzey dokusu ve form karakterizasyonu. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2019; 34(3): 1653 - 1664. 10.17341/gazimmfd.461588 |
| IEEE | POYRAZ Ö,SOLAKOĞLU E,ÖREN S,TÜZEMEN C,AKBULUT G "Toz yatağı katmanlı imalat prosesinde yüzey dokusu ve form karakterizasyonu." Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 34, ss.1653 - 1664, 2019. 10.17341/gazimmfd.461588 |
| ISNAD | POYRAZ, Özgür vd. "Toz yatağı katmanlı imalat prosesinde yüzey dokusu ve form karakterizasyonu". Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 34/3 (2019), 1653-1664. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.461588 |
