Show simple item record

Δημιουργία στρωματικών δομών με τεχνικές συγκόλλησης. Τριβολογικές ιδιότητες

dc.contributor.advisorΜουρλάς, Αθανάσιος
dc.contributor.authorΚαλογερής, Κωνσταντίνος
dc.date.accessioned2023-08-30T08:01:50Z
dc.date.available2023-08-30T08:01:50Z
dc.date.issued2023-07-28
dc.identifier.urihttps://polynoe.lib.uniwa.gr/xmlui/handle/11400/4967
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.26265/polynoe-4805
dc.description.abstractΗ τεχνολογία της προσθετικής κατασκευής, γνωστή ως τρισδιάστατη εκτύπωση αποτελεί μια πρωτοποριακή τεχνολογία, η οποία χρησιμοποιεί σήματα υπολογιστή για τη δημιουργία διαδοχικών στρωμάτων υλικού για την παραγωγή τρισδιάστατων εξαρτημάτων σε διάφορες μορφές σε αντίθεση με της παραδοσιακές μεθόδους στις οποίες έχουμε αποκλειστικά και μόνο αφαίρεση υλικού. Αυτού του είδους οι τεχνολογίες έχουν γνωρίσει τα τελευταία χρονια τεράστια ανάπτυξη. Μια από τις πρωταρχικές κατηγορίες προσθετικής κατασκευής αποτελεί η Direct Energy Deposition · κατηγορία την οποία απαρτίζουν αρκετές τεχνικές τρισδιάστατης εκτύπωσης με βασικότερη όμως -και με αυτή που ασχολείται η παρούσα μελετη- την τεχνική Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM). Υπάρχουν αρκετές ερευνητικές εργασίες οι οποίες μελετούν τη δημιουργία εξαρτημάτων με την χρήση υλικών που παρασκευάζονται για εφαρμογές τρισδιάστατης εκτύπωσης, ωστόσο δεν υπάρχουν μελέτες που να ερευνούν την κατασκευή δείγματος από το συγκεκριμένο παραγεμιστό υλικό πλήρωσης με εμπορική ονομασία ΟΑ 4923, το οποίο ενδείκνυται για εφαρμογές αναγόμωσης σε σκαπτικά μηχανήματα από τον κατασκευαστή. Με την ανάπτυξη της αριθμητικής ανάλυσης η μέθοδος των πεπερασμένων στοιχείων (Finite Element Method, FEM) βρήκε σημαντικές εφαρμογές και στον κλάδο των συγκολλήσεων, δημιουργώντας έτσι προβλέψεις για σημαντικές παραμέτρους που την αφορούν, όπως της παραμένουσες τάσεις και της παραμορφώσεις. Αυτή η μέθοδος της μοντελοποίησης δίνει πληροφορίες σχετικά με την λήψη βάσης δεδομένων και αποτελεσμάτων από την εκτέλεση του εικονικού πειράματος για την βελτιστοποίηση της τεχνικής WAAM, αλλά και των παραμέτρων συγκόλλησης για την ομαλή εναπόθεση των στρώσεων και το συντονισμό των θερμικών κύκλων που προκαλούνται από το τόξο της συγκόλλησης, ώστε να μην επηρεάζουν αρνητικά τις ιδιότητες του προς δημιουργία εξαρτήματος. Στην παρούσα εργασία αξιολογούνται οι τριβολογικές ιδιότητες δύο διαφορετικών υλικών, ενός χάλυβα Hardox και του υλικού του δείγματος που κατασκευάσαμε, χρησιμοποιώντας την τυποποιημένη δοκιμή τριβής τύπου στυλίσκου - δίσκου (pin-on-disk). Σαν ανταγωνιστικό υλικό (στυλίσκος) χρησιμοποιήθηκε σφαίρα από Al2O3, η οποία ολισθαίνει πάνω στην επιφάνεια των υλικών. Η μεταβολή του συντελεστή τριβής μ και του όγκου φθοράς καταγράφηκαν συναρτήσει του εφαρμοσμένου κάθετου φορτίου (5N και 10N) και του αριθμού περιστροφών, με σταθερή ταχύτητα ολίσθησης (0,3 m/s). Η εξέλιξη του όγκου φθοράς και του συντελεστή τριβής μ µαζί µε τις πρόσθετες µικροσκοπικές παρατηρήσεις των φθαρμένων επιφανειών οδηγούν στην αξιολόγηση της αντίστασης στη φθορά και στην αποκάλυψη των εμπλεκομένων µηχανισμών φθοράς, με αποτέλεσμα να γίνεται εφικτή η σύγκριση των τριβολογικών ιδιοτήτων των δυο εξεταζόμενων υλικών με σκοπό την χαρτογράφηση της τριβολογικης συμπεριφοράς του δείγματος που δημιουργήθηκε κατά την πειραματική διαδικασία. Καθώς κρίνεται αναγκαίο να καλυφθεί το συγκεκριμένο βιβλιογραφικό κενό, δημιουργώντας το κίνητρο για την έρευνα αυτής της επίδρασης, το αντικείμενο της παρούσας εργασίας αφορά την κατασκευή δείγματος με την χρήση τεχνικής τρισδιάστατης εκτύπωσης WAAM από υλικό πλήρωσης που χρησιμοποιείται κυρίως για εφαρμογές αναγόμωσης. Έπειτα πραγματοποιείται προσομοίωση της εκτύπωσης μέσω κατάλληλου λογισμικού FEΜ με σκοπό την πρόβλεψη των θερμομηχανικών φαινομένων που λαμβάνουν χωρά κατά την κατασκευή του δείγματος. Τέλος, κομμάτι του δείγματος που κατασκευάστηκε επεξεργάστηκε κατάλληλα, ώστε να μπορέσουμε να εξετάσουμε την τριβολογική του συμπεριφορά αλλά και να την συγκρίνουμε με την αντίστοιχη συμπεριφορά ενός χάλυβα Hardox.el
dc.format.extent107el
dc.language.isoelel
dc.publisherΠανεπιστήμιο Δυτικής Αττικήςel
dc.rightsΑναφορά Δημιουργού - Μη Εμπορική Χρήση - Παρόμοια Διανομή 4.0 Διεθνές*
dc.rightsΑναφορά Δημιουργού 4.0 Διεθνές*
dc.rightsΑναφορά Δημιουργού 4.0 Διεθνές*
dc.rightsΑναφορά Δημιουργού 4.0 Διεθνές*
dc.rightsΑναφορά Δημιουργού 4.0 Διεθνές*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/*
dc.subjectΤρισδιάστατη εκτύπωσηel
dc.subjectWire Arc Additive Manufacturingel
dc.subjectWAAMel
dc.subjectΜέθοδος πεπερασµένων στοιχείωνel
dc.subjectΤριβολογικές ιδιότητεςel
dc.titleΔημιουργία στρωματικών δομών με τεχνικές συγκόλλησης. Τριβολογικές ιδιότητεςel
dc.title.alternativeElaboration of stratified structures with welding techniques. Tribological propertiesel
dc.typeΔιπλωματική εργασίαel
dc.contributor.committeePsyllaki, Pandora
dc.contributor.committeePanayiotatos, Yerassimos
dc.contributor.facultyΣχολή Μηχανικώνel
dc.contributor.departmentΤμήμα Μηχανολόγων Μηχανικώνel
dc.description.abstracttranslatedThe technology of additive manufacturing, known as 3D printing is a pioneering approach that uses computer signals to create successive layers of material, in order to produce 3D parts in various forms, as opposed to traditional methods, which are solely limited to material removal. This type of technology has gained enormous growth recently. One of the primary categories of additive manufacturing is the Direct Energy Deposition one. It is composed of several 3D printing techniques, with Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) -this will be the topic of the present paper- being the most essential one. There are several research papers that study the creation of components by using material designed for 3D printing applications, but there are no studies that examine the construction of a sample of the specific filled filler material with the trade name OA 4923. The latter is suitable for building up applications in excavators designed by the manufacturer. Due to the development of numerical analysis, the Finite Element Method (FEM) was intensively applied to the welding industry, giving important parameters related to it (e.g. residual stresses and deformations) field to flourish. This modeling method provides information on obtaining a database and tracking the results that occur after the completion of the virtual experiment, which aimed to optimize the WAAM technique. The method also caters for the welding parameters related to the smooth deposition of the layers and the coordination of the thermal cycles caused by the arc braze welding, so that they do not negatively affect the properties of the component to be designed. The present paper evaluates the friction properties of both two different materials of a Hardox steel and the material of the sample we created using the standard pin-on-disk friction test. A sphere made of Al2O3, which slides on the surface of the materials, was used as the competitive material (stylus), while the variation of the friction coefficient μ and the attrition volume were recorded, according to the applied vertical load (5N and 10N) along with the number of rotations, with a fixed sliding speed (0.3 m/s). In order to examine both the microstructure and the attrition track surfaces of the materials under investigation, we used optical microscopy. The evolution of the attrition volume and the coefficient of friction μ along with the additional microscopic observations of the worn out surfaces lead to the evaluation of the attrition resistance and the revelation of the involved attrition mechanisms, thus enabling the comparison of the friction properties of the two examined materials, in order to map the tribological behavior of the sample created during the experimental process. As it is deemed necessary to cover the literature gap mentioned above, creating the motivation for the research of this effect, the thesis of this work concerns the construction of a sample using WAAM 3D printing technique from a filler material used for retreading applications. Then, through the appropriate FEM software, a simulation of the printing is carried out, in order to predict the thermomechanical phenomena that take place during the manufacturing of the sample. On a final note, part of the manufactured sample was properly processed, so that we could examine its friction behavior but also compare it to the corresponding behavior of a Hardox steel.el


Files in this item

Thumbnail
Thumbnail

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Αναφορά Δημιουργού - Μη Εμπορική Χρήση - Παρόμοια Διανομή 4.0 Διεθνές
Except where otherwise noted, this item's license is described as
Αναφορά Δημιουργού - Μη Εμπορική Χρήση - Παρόμοια Διανομή 4.0 Διεθνές