DETERMINATION OF MATERIAL STRUCTURAL PARAMETERS OF ALSİ10MG MATERIAL PRODUCED WITH ADDITIONAL MANUFACTURING AND VERIFICATION BY FINITE ELEMENT METHOD

Abstract

ÖZET

Eklemeli imalat (Additive Manufacturing) temel olarak bilgisayar ortamında tasarlanmış bir parçanın plastik, seramik, metal veya kompozit gibi birçok farklı türde malzeme kullanılarak katmanlar halinde üretilmesi mantığına dayanan üretim şekillerini kapsamaktadır. Üretilecek parçanın özelliklerine bağlı olarak düşük maliyet ve yüksek hıza sahip olmasının yanısıra bazı özel tasarıma sahip parçaların sadece eklemeli imalat yöntemleriyle üretilebilmesi eklemeli imalatın yaygınlaşmasını sağlamıştır. Eklemeli imalat yöntemlerinden birisi olan lazer eklemeli imalat farklı metal tozlarının lazer ışınları yardımıyla ergitilerek/sinterlenerek birleştirilmesi işlemidir. Bu çalışma lazer eklemeli imalatta yaygın olarak kullanılan AlSi10Mg alaşımına ait malzeme yapısal parametrelerinin literatüre kazandırılmasını amaçlamaktadır. Bu amaç doğrultusunda öncelikle SLM teknolojisi kullanılarak AlSi10Mg alaşımlı numuneler uygun geometrik parametrelerde üretilmiştir. Ardından numunelere yarı-statik ve yüksek sıcaklık çekme testleri uygulanarak malzemeye ait Johnson-Cook malzeme modeli belirlenmeye çalışılmıştır. Yarı-statik çekme testleri oda sıcaklığında (24°C) ve 10-3, 10-2, 5x10-2 s-1 gerinim hızlarında; yüksek sıcaklık çekme testleri ise 10-3 s-1 referans gerinim hızında ve 24, 150, 300°C sıcaklıklarda yapılmıştır. Testlerden elde edilen veriler ile oluşturulmuş Johnson-Cook modeli sonlu elemanlar yöntemi (SEY) tabanlı Ansys programına yüklenerek oluşturulan çekme simülasyonu sonuçları ve deney sonuçları kıyaslanmıştır. Test ve simülasyon sonuçları arasında ortalama %7.5 fark olduğu görülmüştür. Bu sapma miktarı, oluşturulan yeni malzeme modelinin doğruluğunu ve uygulanabilirliğini ispatlayarak literatüre AlSi10Mg hakkında yeni bilgilerin kazandırılmasını sağlamıştır.

ABSTRACT

Additive Manufacturing basically covers production methods based on the logic of producing a part designed in computer environment in layers using many different materials such as plastic, ceramic, metal or composite. In addition to having low cost and high-speed depending on the characteristics of the part to be produced, the fact that some specially designed parts can be produced only by additive manufacturing methods has made additive manufacturing widespread. Laser additive manufacturing, one of the additive manufacturing methods, is the process of combining different metal powders by melting / sintering them with the help of laser beams. This study aims to bring material structural parameters of AlSi10Mg alloy, which is widely used in laser additive manufacturing, to the literature. For this purpose, AlSi10Mg alloy samples were produced with appropriate geometric parameters using SLM technology. Then, by applying semi-static and high temperature tensile tests to the samples, Johnson-Cook material model of the material was tried to be determined. Semi-static tensile tests at room temperature (24 ° C) and strain rates 10-3, 10-2, 5x10-2 s-1; high temperature tensile tests were performed at 10-3 s-1 reference strain rate and temperatures of 24, 150, 300 ° C. The results of the tensile simulation created by loading the Johnson-Cook model created with the data obtained from the tests into the finite element method based Ansys program and the results of the experiment were compared. It was found that there is an 7.5% difference between the test and simulation results. This amount of deviation proved the accuracy and applicability of the new material model created and provided new information about AlSi10Mg to the literature.