Tabanca Gövdeleri İçin Polimer Kompozit Malzeme Geliştirilmesi

Yıl 2020, Sayı: 38, 131 - 157, 02.11.2020

Mahmutcan Karslı Yaşar Sert Tevfik Küçükömeroğlu

Öz

Ülkemiz stratejik konumu itibari ile savunma sanayisine büyük önem vermektedir. Son yıllarda hafif silahlardan beklenen özelliklerin, gelişen teknoloji ve artan rekabet koşulları ile doğru orantılı olarak artması, yurtiçi ve yurtdışı silah alım şartnamelerinde silah atım ömürlerinin daha yüksek rakamlara ulaşmasını ortaya çıkarmaktadır. Bu doğrultuda kompozit malzeme kullanımı gibi malzeme teknolojisinde yaşanan gelişmelerin savunma sanayisine sürekli adapte edilmesi gerekmektedir. Bu çalışmada, tabanca gövdelerinde kullanılmak üzere optimum özelliklere sahip polimer kompozit malzeme seçiminin yapılması amaçlanmıştır. Hafif silahlar için uygun matris özelliklerine sahip olduğu belirlenen poliamid 66 (PA66) ve polikarbonat (PC) malzemeler cam ve karbon elyaf kullanılarak takviye edilmişlerdir. Enjeksiyon kalıplama yöntemiyle üretilen kompozit malzemelerde takviye oranı %15 - %40 aralığında kullanılmıştır. Kompozit malzeme numuneleri, bir silah malzemesinde aranan özellikler açısından, fiziksel, mekanik ve tribolojik olarak incelenmiş ve analizleri yapılmıştır. Gerçekleştirilen mekanik deneyler, kompozit malzemelerin mukavemet değerlerinin ve sertliklerinin elyaf takviyesinin artışıyla birlikte yaklaşık %50 oranında arttığını ve elyaf türünün kompozit malzemelerin elastik davranışı, mukavemet değeri ve sıcaklığa bağlılığını önemli oranda etkilediğini göstermiştir. İncelenen polimer kompozit malzemelerin su emme kabiliyetlerinin ve korozyon dirençlerinin elyaf türünden çok matris türüne bağlı olduğunu ortaya konulmuştur. Kompozit malzemelerde aşınma direncinin elyaf tipinden kısmen etkilenmesine rağmen baskın olarak matris türüne bağlı olduğu belirlenmiştir. Gerçekleştirilen incelemeler sonucunda hafif silahlarda gövde malzemesi olarak kullanılabilecek en uygun kompozit malzemenin %40 oranında karbon elyaf içeren PA66 olduğu sonucuna varılmıştır.

Anahtar Kelimeler

Tabanca Gövdesi, Poliamid 66, Polikarbonat, Cam Elyaf, Karbon Elyaf, Polimer Kompozit, Aşınma

Development of Polymer Composite Material for Gun Frames

Öz

Our country attaches great importance to the defense industry due to its strategic location. The increase in the properties expected from light weapons in recent years in direct proportion with the developing technology and increasing competition conditions reveals that the gun shooting lifetimes reach higher figures in domestic and international arms purchase specifications. Accordingly, developments in material technology, such as the use of composite materials, must be constantly adapted to the defense industry. In this study, it was aimed to select polymer composite materials with optimum properties to be used in gun bodies. Polyamide 66 (PA66) and polycarbonate (PC) materials determined to have suitable matrix properties for light weapons were reinforced using glass and carbon fiber. In composite materials produced by injection molding method, the rate of reinforcement was used in the range of 15% - 40%. Composite material samples were examined physically, mechanically and tribologically and analyzed in terms of the properties sought in a weapon material. In the mechanical experiments, it has been shown that the strength values and hardness of composite materials increase approximately 50% with the increase of fiber reinforcement, and the fiber type significantly affects the elastic behavior, strength value and temperature dependence of the composite materials. It has been revealed that the water absorbency and corrosion resistance of the polymer composite materials examined depend on the matrix type rather than the fiber type. It is determined that the abrasion resistance in composite materials is predominantly dependent on the matrix type although it is partially affected by the fiber type. As a result of the examinations carried out, it was concluded that the most suitable composite material that can be used as gun frame material in light weapons is PA66, which contains 40% carbon fiber.

Anahtar Kelimeler

Gun Frame, Poliamid 66, Polycarbonate, Glass Fiber, Carbon Fiber, Polymer Composite, Corrosion

Kaynakça

• Arıcasoy, O., (2006). “Kompozit Sektör Raporu”, İstanbul Ticaret Odası, 4-22.
• Yaşar H., (2001). Plastikler Dünyası, TMMOB Makine Mühendisleri Odası, Ankara.
• Burris, D.L, Boesl, B, Bourne, G.R., Sawyer, W.G. (2007). Polymeric nanocomposites for tribological applications. Macromol Mater Eng., 292, 387–402.
• Çakır, M., Berberoğlu, B. (2018). E-Cam Elyaf Takviyeli Epoksi Matrisli Kompozit Malzemelerin Elyaf Oranındaki Artış İle Mekanik Özelliklerindeki Değişimlerin İncelenmesi. El-Cezerî Fen ve Mühendislik Dergisi, 5 (3), 734-740.
• Eryıldız, E., Eker, A. (2015). Savunma Sanayinde Kullanılan İleri Kompozit Malzemeler ve Uygulama Alanları. International Journal of Engineering Research and Development, 7 (4), 8-12.
• Friedrich, K. (1986). Wear of Reinforced Polymers by Different Abrasive Counterparts. Composite Materials Series, 1, 233-287.
• Kim, J. W., Jang, H., Kim, J. W. (2014). Friction and Wear of Monolithic and Glass-Fiber Reinforced PA66 in Humid Conditions. Wear, 309, 82-88.
• Lingesh, B. V., Rudresh, B. M., Ravikumar, B. N. (2014). Effect of Short Glass Fibers on Mechanical Properties of Poyamide66 and Polypropylene (PA/PP) Thermoplastic Blend Composites. Procedia Materials Science, 5, 1231-1240.
• Pegoretti, A., Fidanza, M., Migliaresi, C. ve Di Benedetto, T. (1998). Toughness of the fiber/matrix interface in nylon-6/glass fiber composites. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 29 (3), 283-291.
• Sui, G., Wong, S. ve Yue, C. (2001). Effect of extrusion compounding on the mechanical properties of rubber-toughened polymers containing short glass fibers. Journal of Materials Processing Technology, 113 (1-3), 167-171.
• Thomason, J.L. (2008a). The influence of fibre lenght, diameter and concentration on the strength and strain to failure of glass fibre-reinforced polyamide 6.6. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 39 (10), 1618-1624.
• Thomason, J.L. (2008b). The influence of fibre lenght, diameter and concentration on the modulus of glass fibre-reinforced polyamide 6.6. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 39 (11), 1732-1738.
• Tsenoglou, J. C., Pavlidou, S., Papaspyrides, C. D. (2006). Evaluation of Interfacial Relaxation Due to Water Absorption in Fiber-Polymer Composites. Composites Science and Technology, 66, 2855-2864.
• Zhou, S., Zhang, Q., Wu, Chaoqun, Juang, J. (2013). Effect of carbon fiber reinforcement on the mechanical and tribological properties of polyamide6/polyphenylene sulfide composites, Materials and Design, 44, 493-499.
• ASTM D638, (2003). Standard Test Method for Tensile Properties of Plastics, ASTM International, United States.
• ASTM D256, (2004). Method B, Standart Test for Determining the Izod Pendulum Impact Resistance of Plastics, ASTM International, United State.
• Aksulu, M. (2007). Polimerlerin Aşınmasında Karşı Yüzey Pürüzlülüğünün Etkisi, Doktora Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
• Erbay, K. (2009). Silah Gövdeleri İçin Polimer Esaslı Kompozit Malzeme Üretimi ve Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi, Karadeniz Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Trabzon.
• Karslı, M. (2016). Hafif Silahlar İçin Polimer Kompozit Malzeme Seçimi. Yüksek Lisans Tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Trabzon.
• Rutci, A. T. (2019). Hafif Silahlarda Kullanılan Namlu Malzemesinin Geliştirilmesi ve İşleme Parametrelerinin İncelenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Sakarya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Sakarya, 75.
• Sabancı, Ş. (2005). Fiber Takviyeli Polimer Matrisli Kompozitlerin Enjeksiyon Yöntemi ile Üretim., Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
• http://girsan.com.tr/ 12.01.2016.........................................