Karbon Elyaf Takviyeli Kompozitlerin İstifli Delinmesinde Delik Çıkış Hasarının Deneysel Araştırılması

Year 2021, Volume: 7 Issue: 2, 152 - 159, 30.08.2021

Elif Özge Kırhasanoğlu Yakup Turgut

Abstract

Bu çalışmada, karbon elyaf takviyeli polimer kompozitlerin (KETPK) istifli delinmesinde delik çıkış hasarı; matkap uç açısı, matkap helis açısı, kesme hızı ve ilerleme oranına bağlı olarak deneysel araştırılmıştır. Çalışmada, KETPK malzeme Al 6013 malzeme ile alt-üst istifli olarak 90° ve 118° uç açısına ile 15° ve 22,5° helis açısına sahip kaplamasız HSS matkaplarla delinmiştir. Delme işleminde 0,05, 0,1, 0,2 mm/dev ilerleme oranı ve 45, 67, 100 m/dak kesme hızı değerleri kullanılmıştır. Delik delme işlemleri sonucunda belirtilen şartlarda delik çıkış hasarları (delaminasyonları) araştırılmıştır. Deneyler sonucunda, kesme hızının artması ile delaminasyon oranının azaldığı aynı zamanda ilerleme oranının artması ile delaminasyon oranının arttığı görülmüştür. Aynı zamanda kesme hızının artması ile metal talaş yapışması/sıvanması eğiliminin azaldığı bu da delaminasyon oranın azalmasını sağladığı görülmüştür. Çalışma ile 1180 uç açılı ve 22,50 helis açılı matkaplarla en yüksek kesme hızı 100 m/dak’da ve en düşük ilerleme oranı olan 0,05 mm/dev’de en düşük delaminasyon oranı elde edilmiştir.

Keywords

Karbon fiber takviyeli kompozit malzeme, Delik delme, Delik çıkış hasarı

References

• Ş. Bayraktar, “Karbon elyaf takviyeli polimer kompozit malzemelerin frezeleme işleminde işlenebilirliğinin deneysel araştırılması”, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, Türkiye, 2011.
• K. Erbay, “Silah gövdeleri için polimer esaslı kompozit malzeme üretimi ve özelliklerinin incelenmesi”, Yüksek Lisans Tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Trabzon, Türkiye, 2009.
• R. Teti, “Machining of composite materials”, Annals of the CIRP 51(2), 611-634, 2002. Doi:org/10.1016/S0007-8506(07)61703-X.
• Y.H. Guu, H. Hocheng, N.H. Tai, S.Y. Liu, “Effect of electrical discharge machining on the characteristics of carbon fibre reinforced carbon composites” Journal of Materials Science 36(8), 2037-2043, 2001. Doi:10.1023/A:1017539100832.
• Ş. Bayraktar, “Elyaf takviyeli polimer kompozit malzemelerin farklı delme yöntemleri ile delinmesinde kesme performansının değerlendirilmesi: Literaür taraması”, Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 33(2), 629-647, 2018. Doi:org/10.17341/gazimmfd.416371
• D. Asi, “Polimer matrisli kompozit malzemelerde ilave olarak kullanılan parçacıkların geometrisinin kompozit malzemelerin fiziksel ve mekaniksel özelliklerine etkisinin araştırılması”, Doktora Tezi, Uşak Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Uşak, 2018.
• H. Özer, “Sürekli cam elyaf takviyeli termoplastik kompozit malzemelerin geliştirilmesi ve mekanik özelliklerinin deneysel olarak belirlenmesi”, Yüksek Lisans Tezi, Uludağ Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Bursa, 10-37, 2015.
• K.L. Luthra, “Oxidation of carbon/carbon composites-a theoretical analysis”, Carbon, 26(2), 217-224, 1988. Doi:org/10.1016/0008-6223(88)90040-1
• V.N. Gaitonde, S.R. Karnik, J. Campos Rubio, A. Esteves Correia, A.M. Abrão, J. Paulo Davim “A study aimed at minimizing delamination during drilling of CFRP composites”, Journal of Composite Materials, 45(22), 2359-2368, 2011. Doi:org/10.1177/0021998311401087
• CW. Wern, M. Ramulu, A. Shukla, “Investigation of stresses in the orthogonal cutting of fibre-reinforced plastics”, Experimental Mechanics, 36, 33-41, 1996. Doi:org/10.1007/BF02328695
• S. Arul, L. Vijayaraghavan, S.K. Malhotra, R. Krishnamurthy, “The effect of vibratory drilling on hole quality in polymeric composites”, International Journal of Machine Tools and Manufacture, 46(3-4), 252–259, 2006. Doi:org/10.1016/j.ijmachtools.2005.05.023
• S.Y. Park, W.J. Choi, C.H. Choi, H.S. Choi, “Effect of drilling parameters on hole quality and delamination of hybrid GLARE laminate”, Composite Structures, 185, 684-698, 2018. Doi:org/10.1016/j.compstruct.2017.11.073
• S.R. Karnik, V.N. Gaitonde, J, Campos Rubio, A. Esteves Correia, A.M. Abrão, J. Paulo Davim, “Delamination analysis in high speed drilling of carbon fiber reinforced plastics (CFRP) using artificial neural network model” Materials & Design 29(9), 1768-1776, 2008. Doi:org/10.1016/j.matdes.2008.03.014
• A.T. Kuzu, “Kompakt grafitli dökme demirin delik delme işleminin incelenmesi ve sıcaklık modelinin oluşturulması”, Doktora Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 2016.
• T. Üstün, “Delik delmede farklı delme uygulamalarının takım performansı ve işleme ekonomisi açısından karşılaştırılması, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 2019.
• L.M.P. Durão, D.J.S. Gonçalves, J.M.R.S Tavares, V.H.C. Albuquerque, A.A. Vieira, A.T. Marques, “Drilling tool geometry evaluation for reinforced composite laminates”, Composite Structures, 92(7), 1545-1550, 2010. Doi:org/10.1016/j.compstruct.2009.10.035
• A.M. Abrão, J.C. Campos Rubio, P.E. Faria, J.P. Davim, “The effect of cutting tool geometry on thrust force and delamination when drilling glass fibre reinforced plastic composite”, Materials & Design 29(2), 508–513, 2008. Doi:org/10.1016/j.matdes.2007.01.016
• J. P. Davim, P. Reis, “Drilling carbon fiber reinforced plastics manufactured by autoclave-experimental and statistical study” Materials & Design, 24(5), 315-324, 2003. Doi:org/10.1016/S0261-3069(03)00062-1
• U. Heisel, T. Pfeifroth, “Influence of point angle on drill hole quality and machining forces when drilling CFRP”, Procedia CIRP 1, 471-476, 2012. Doi:org/10.1016/j.procir.2012.04.084
• J.P. Davim, P. Reis, C.C., Antonio, “Experimental study of drilling glass fibre reinforced plastics (GFRP) manufactured by hand lay-up”, Composites Science and Technology, 64(2), 289-297 (2004). Doi:org/10.1016/S0266-3538(03)00253-7
• N. Yaşar, M. Günay, “Experimental investigation on novel drilling strategy of CFRP laminates using variable feed rate”, Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, 41, 150, 2019. Doi:org/10.1007/s40430-019-1658-2
• G. Basmacı, A.S. Yörük, “Karbon Fiber Takviyeli Kompozit Malzemenin Kuru ve Kriyojenik Şartlarda Delinebilirliğinin Deneysel Araştırılması”, Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 11(2), 164-175, 2020. Doi:org/10.29048/makufebed.745998
• S.O. Ismail, H.N. Dhakal, I. Popov, J. Beaugrand, “Comprehensive study on machinability of sustainable and conventional fibre reinforced polymer composites”, Engineering Science and Technology, an International Journal, 19 (4), 2043-2052, 2016. Doi:org/10.1016/j.jestch.2016.07.010
• E. Aydın, “CFRP/Al istifli delmede matkap uç açısının itme kuvveti (Fz) ve takım aşınması üzerine etkilerinin araştırılması”, Iğdır Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 9(3): 1574-1583, 2019. Doi:10.21597/jist.521218
• O. Pecat, B. Ekkard, “Low Damage Drilling of CFRP/Titanium Compound Materials for Fastening”, Procedia CIRP 13, 1-7, 2014. Doi:org/10.1016/j.procir.2014.04.001