Sıcak Pres-Prepreg Yöntemi ile Üretilmiş Aramit Takviyeli Polimer Matrisli Kompozitlerin Darbe Davranışlarının İncelenmesi

Öz

Bu çalışmada klasik autoklav yönteminden farklı olarak sıcak pres ile prepregten kompozit malzeme üretilebilirliği üzerinde çalışılmış ve elde edilen polimer matrisli kompozitlerin darbe davranışları incelenmiştir. Bunun için 3mm kalınlığında 90 mm çapında aramit takviyeli polimer matrisli kompozit malzemeler sıcak pres yöntemi ile üretilmiştir. Darbe davranışı karekterizasyonu içim 15, 30, 45J enerjiye sahip düşük hızlı darbe testleri gerçekleştirilmiştir. Darbe testlerinde 10 mm yarıçaplı yarı silindirik çelik uç kullanıldı. Kullanılan çelik ucun ağırlığı 5.045 kgdır. Darbe testlerinden elde edilen temas kuvveti-zaman ve enerji-zaman eğrileri dikkate alınarak kompozit malzemelerin darbe dirençleri yorumlanmıştır. Buna göre, darbe enerjisinin artması ile maksimum temas kuvvetinde bir artış gözlemlenirken temas süresinde bir azalma tespit edilmiştir. Enerji zaman eğrileri değerlendirildiğinde, darbe enerjisinin artması ile kompozit numunelerin absorbe ettikleri enerji miktarında bir azalış olduğu görülmektedir. Bunun yanında, absorbe edilen enerjinin uygulanan darbe enerjisine oranı dikkate alındığında darbe enerjisinin artması ile bu oranda ciddi miktarda düşüş olduğu gözlemlenmiştir. Son olarak kompozit numunelerin darbe sonrası görüntüleri sunulmuş ve sıcak pres ile üretilen bu aramit takviyeli polimer matrisli kompozitlerin yoğunlukları deneyes olarak Arşimet prensibini baz alarak çalışan yoğunluk olçme cihazı ile tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Aramid reinforced polymer matrix composite
• Density
• Low velocity impact
• Hot-Press
• Prepreg.

Impact Behavior of Aramid Reinforced Polymer Matrix Composites Produced By Hot Press-Prepreg Method

Abstract

In this study, the production of polymer matrix composite material from prepreg with a hot press, which is a different method from the classical autoclave method, was optimized. The impact behavior of the composite materials produced was investigated. For this, 3mm thick and 90mm diameter aramid reinforced polymer matrix composite samples were produced by hot press method. Impact tests were carried out at 15, 30, 45J energy values. For the impact tests, a 10 mm radius semi-cylindrical steel tip was used. The weight of this tip is 5,045 kg. With the impact tests, the contact force time and energy time curves of the composite samples were obtained and the impact behaviors were interpreted from there. Accordingly, as the impact energy increased, there was an increase in the maximum contact forces of the composite samples and a decrease in the contact times. Considering the energy time graphs, it was determined that there was a decrease in the amount of absorbed energy of the samples as the impact velocity applied to the composite samples increased. Besides, considering the ratio of absorbed energy to applied energy, it was observed that the energy absorption ability dramatically decreased as the impact velocity increased. Finally, the densities of the composite samples produced with the hot press were determined according to the Archimedes principle.

Keywords

• Aramid reinforced polymer matrix composite
• Density
• Low velocity impact
• Hot-Press
• Prepreg.

References

1. Aktas M., Atas C., Içten B M., Karakuzu R., 2009. An experimental investigation of the impact response of composite laminates. Composite Structures, 87, 307–313.
2. Bouvet C., Rivallant S., Barrau J.J., 2012. Low velocity impact modeling in composite laminates capturing permanent indentation. Composites Science and Technology, 72, 1977–1988.
3. Belingardi G., Vadori R., 2002. Low velocity impact tests of laminate glass-fiber-epoxy matrix composite material plates. International Journal of Impact Engineering, 27, 213–229.
4. Kosedag E., and Ekici R., 2019. Low-velocity impact performance of B4C particle-reinforced Al 6061 metal matrix composites. Materials Research Express, 6, no. 12, doi:10.1088/2053-1591/ab5815.
5. Ekici R., Kösedag, E., 2017. Comparison of the low-velocity impact behaviors of SiC and Pumice particle-reinforced metal matrix composites. International Journal of Mechanical and Production Engineering, 5 (10), 101-105.
6. Kösedağ E., Ekici R., 2019. Partikül Takviyeli Metal Matrisli Kompozitlerin Darbe Davranışları Üzerine Bir Derleme. Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 8, 384-393.
7. Berk B., Karakuzu R., Icten M., Arikan V., Arman Y., Ataş C., Gören A., 2016. An Experimental and Numerical Investigation on Low Velocity Impact Behavior of Composite Plates. Journal of Composite Materials, 50 (25), 3551–3559.
8. Xiaofei L., Hongneng C., Pengfei Y., FeiJiao, Xuecheng H., 2017. Failure Analysis of Composite Laminate under Low-Velocity Impact Based on Micromechanics of Failure. Composite Structures, 163, 238–247.

9. Sayer, M., 2009. Hibrit kompozitlerin darbe davranışlarının incelenmesi, Doktora Tezi, PamukkaleÜniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Denizli.
10. Belevi M., İnançer G., 2004. Darbe ve Ortam Şartlarının Kompozit MalzemelerinMekanik Özelliklerine Etkileri. Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi, 4, 9-31.
11. Gustin, J., Joneson, A., Mahinfalah, M., Stone, J., 2005. Low velocity impact of combination Kevlar/carbon fiber sandwich composites, Composite Structures, 69, 396–406.
12. Uyaner M., Kara M., Ataberk N., 2007. E-Camı/Epoksi Tabakalı Kompozitlerin Düşük Hızlı Darbe Davranışına Numune Boyutlarının Etkisi. 8. Uluslararası Kırılma Konferansı Bildiriler Kitabı, 361-368.
13. Yapıcı, İ., Yapıcı, A., 2012. E-Camı/epoksi tabakalı kompozitlerde düşük hızlıdarbe davranışının sonlu elemanlar yöntemiyle incelenmesi. Niğde Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 1(2), 48-60.
14. Salehi-Khojin A., Bashirzadeh R., Mahinfalah M., Nakhaei-Jazar R., 2006. The role of temperature on impact properties of Kevlar/fiberglass composite laminates. Composites: Part B, 37, 593–602.
15. Özes Ç., Taşkın A.E., 2016. Jüt Kumaş ve Yün Keçe Esaslı Kompozitlerin Darbe Davranışının Belirlenmesi. Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi, 18 (54), 513-520.
16. Danzi, M., 2017. Manufacturing of Polymer Composites OOA Prepreg Technology, Laboratory of Composite Materials and Adaptive Structures, ETH Zürich.