Seçici lazer ergitme işlemindeki ısı transfer modelinin geliştirilmesi

Bu çalışmada, toz malzemelerin üretim sürecinde kullanılan proses parametrelerinin seçici lazer eritme yöntemi ile belirlenmesine yönelik olarak 3-B zamana bağlı matematiksel bir model geliştirilmiştir. Çalışma kapsamında, Seçici Lazer Ergitme (SLE) yöntemi ile imalat sürecinde parça içerisinde oluşan sıcaklık dağılımı ve eriyik havuzu geometrisinin değişimi, işletim parametrelerinin etkisi altında incelenmiştir. Problem geometrisi, toz katman bölgesi, eriyik havuzu ve işleme sonucu oluşan katı bölgeyi içerecek şekilde yarım silindirik seçilmiştir. Laser kaynaklı ısı üretiminin geometri içerisinde olduğu düşünülerek 3B zamana bağlı non-homojen ısı denklemi, üç ardışık süreç – x-y düzleminde 2B kararlı durum ısı transferi, x-y düzleminde 2B zamana bağlı ısı transferi ve y-z düzleminde z-yönünde 1B zamana bağlı ısı transferi için tanımlanarak kartezyen koordinat sistemi üzerinde analitik olarak çözülmüştür. Analitik çözüm "Eigen fonksiyon açılım", "değişkenlerin ayrıklaştırılması" ve "değişken değiştirme" metodları kullanılarak elde edilmiştir. Geliştirilen analitik modelin doğrulaması, Ti6V4 malzemesi kullanılarak SLE metodu ile parça üretimi için literatürde mevcut deneysel veriler kullanılarak gerçekleştirilmiştir. 20-80 W ile 100-250 W aralıklarındaki lazer güç uygulamalarına yönelik parametrik çalışma gerçekleştirilerek farklı lazer gücü, lazer çapı ve metal tozu katman kalınlığı için sıcaklık dağılımları ve faz geçiş geometrileri belirlenerek kıyaslamalı olarak analizler gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın sonuçları göstermektedir ki, kurgulanan model, mevcut analitik modellere nazaran tahmin doğruluğu yüksek, çözüm süresi düşük ve çoklu taramaya uygundur.