Polimer Kompozitlerin Üretiminde Elyaf Oryantasyonunun Etkileri

Yıl 2021, , 109 - 124, 01.05.2021

Cemil Çetinkaya , Ruşen Sözer

https://doi.org/10.5281/zenodo.4911437

Öz

Bu çalışmada, tek yönlü karbon elyaf malzeme olan reçine emdirilmiş prepreg karbon kumaşlar kullanılmıştır. Prepreg karbon kumaşlardan laminat plaka üretimi için, alüminyum 7075 kalıp malzemeleri kullanılarak ve prepreg karbon elyaf standartlarına göre belirlenen otoklav reçetesi uygulanarak, kürleme işlemi yapılmıştır. Otoklav süreci tamamlanan kompozit plakalar ile 8 kat kumaş kullanılarak 1.9±1 mm kalınlıkta ve yaklaşık %58 lif hacimsel oranına ulaşacak şekilde kompozit karbon elyaf laminatların üretimi gerçekleştirilmiştir. Test işlemleri için 5 adet farklı elyaf dizilimleri içeren kompozit plakaların her birinden 12 adet numune alınmıştır. Toplam olarak 60 numune ASTM D953 standartlarına uygun olarak hazırlanmış ve yine bu standartlara göre test aparatları üretilerek test işlemleri yapılmıştır. Kompozit plakaların içerdikleri elyaf dizilimlerine göre gruplandırılması yapılan numuneler ilk olarak tahribatsız muayeneye tabi tutulmuştur. Tahribatsız muayene işleminde SEM (Taramalı Elektron Mikroskobu) görüntüleri alınan numunelerde serim süreci ve sonrası oluşabilecek hatalar gözlenmiştir. Ayrıca, kompozit malzemelere ASTM D953 standartlarına uygun olarak çekme testi uygulanmış ve dizilim farklılıklarının oluşturduğu grafikler yorumlanmıştır. Yapılan çalışmalar sonucunda elyaf oryantasyonunun istif açılarının değiştirilmesi ile mekanik dayanımın arttırılabileceği gösterilmiştir.

Anahtar Kelimeler

Prepreg, Kompozit, Karbon Elyaf, Otoklav, Reçine

Kaynakça

• [1] Karagöz, S. (2008). Malzeme Bilgisi, Adnan Menderes Üniversitesi, AYMYO Yayınları Ders Notu No: 00, Aydın.
• [2] Sönmez, M. (2009). Polimer matrisli kompozitlerin endüstri ürünleri tasarımında önemi ve geleceği: Türkiye’den dört örnek firma üzerine bir inceleme, Fen Bilimleri Enstitüsü.
• [3] Mills, N. (2007).Polymer foams handbook: engineering and biomechanics applications and design guide.: Elsevier.
• [4] Camanho, P.P. and Lambert,M. (2006). A design methodology for mechanically fastened joints in laminated composite materials. Composites Science and Technology. 66(15): p. 3004-3020.
• [5] Wang, J., Lotts, C., and Davis Jr, D.D. (1993). Analysis of bolt-loaded elliptical holes in laminated composite joints. Journal of reinforced plastics and composites. 12(2): p. 128-138.
• [6] Xiao, Y. and Ishikawa, T. (2005). Bearing strength and failure behavior of bolted composite joints (part I: Experimental investigation). Composites Science and Technology. 65(7-8): p. 1022-1031.
• [7] Zhou, Y. and Fei, Q. (2017). Evaluation of opening-hole shapes for rivet connection of a composite plate. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science. 231(20): p. 3810-3817.
• [8] Akil, H., Omar, M.F., Mazuki, A.M., Safiee, S.Z.A.M., Ishak, Z.M. and Bakar, A.A. (2011). Kenaf fiber reinforced composites: A review. Materials & Design. 32(8-9): p. 4107-4121.
• [9] Deborah, D.C. (1994). Carbon fiber composites. Waltham, MA: Butterworth-Heinemann Publisher.
• [10] Durgun, İ. (2014). El Yatırma Yöntemi İle Kompozit Parça Üretimi, 7. Mühendislik ve Teknoloji Sempozyumu, Ankara.
• [11] Işık, A. (2008). Kompozit malzemeden imal edilmiş bir takviye elemanının eğilme ve burulma yükü altında deneysel ve sayısal olarak incelenmesi. Fen Bilimleri Enstitüsü.
• [12] Kaya, A.İ. (2016). Kompozit malzemeler ve özellikleri. Putech & Composite Poliüretan ve Kompozit Sanayi Dergisi. 29: p. 38-45.
• [13] Uusitalo, K. (2013). Designing in carbon fibre composites.
• [14] Aktaş, A. (2005). Bearing strength of carbon epoxy laminates under static and dynamic loading. Composite Structures. 67(4): p. 485-489.
• [15] Aktas, A. and Dirikolu, M.H. (2004). An experimental and numerical investigation of strength characteristics of carbon-epoxy pinned-joint plates. Composites science and technology. 64(10-11): p. 1605-1611.
• [16] Bardakçi, R. (2020). Ortasında eliptik yarık bulunan cam-karbon/epoksi hibrit kompozit plakların burkulma davranışının incelenmesi. Batman Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü.
• [17] Dano, M.-L., G. Gendron, and A. Picard. (2000). Stress and failure analysis of mechanically fastened joints in composite laminates. Composite structures. 50(3): p. 287-296.
• [18] Dursun, T. and Özbay, M. (2008). Tabakali kompozit levhalarda hasar ilerleme modellemesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 23(1).
• [19] Echavarría, C., Haller, P. and Salenikovich, A. (2007). Analytical study of a pin–loaded hole in elastic orthotropic plates. Composite Structures. 79(1): p. 107-112.
• [20] İçten, B.M. and Sayman, O. (2003). Failure analysis of pin-loaded aluminum–glass–epoxy sandwich composite plates. Composites Science and Technology. 63(5): p. 727-737.
• [21] McCarthy, M.A., McCarthy, C.T., Lawlor, V.P. and Stanley, W.F. (2005). Three-dimensional finite element analysis of single-bolt, single-lap composite bolted joints: part I—model development and validation. Composite structures. 71(2): p. 140-158.
• [22] Tserpes, K.I., Papanikos, P. and Kermanidis, T. (2001). A three‐dimensional progressive damage model for bolted joints in composite laminates subjected to tensile loading. Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures. 24(10): p. 663-675.
• [23] Turan, K., Kaman, M.O. and Gür, M. (2010). Pim bağlantılı tabakalı kompozit levhalarda fiber takviye açısının hasar tipine etkisi. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi. 16(2): p. 213-220.
• [24] Atlı, İ., Kurt, R., Yeşil, M. (2020). Karbon Fiber Takviyeli Epoksi Matrisli Kompozitlerin Bağlantı Bölgelerinin Mekanik Davranışlarının İncelenmesi. Journal of Materials and Mechatronics: A. 1(2): p. 66-75.
• [25] Collings, T., (1982). On the bearing strengths of CFRP laminates. Composites. 13(3): p. 241-252.
• [26] Collings, T. and Beauchamp, M. (1984). Bearing deflection behaviour of a loaded hole in CFRP. Composites, 15(1): p. 33-38.
• [27] Kiral, B.G. (2010). Effect of the clearance and interference-fit on failure of the pin-loaded composites. Materials & Design. 31(1): p. 85-93.
• [28] Agarwal, B. (1980). Static strength prediction of bolted joint in composite material. AIAA journal. 18(11): p. 1371-1375.