FARKLI TAKVİYE MALZEMELERİNİN KOMPOZİT MALZEME MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN İYİLEŞTİRİLMESİNE ETKİSİ

Benzer belgeler
SHEET MOLDING COMPOUND (SMC) YÖNTEMİ İLE KOMPOZİT MALZEME TASARIMI ve ÜRETİMİ ÖZET ABSTRACT

DOKUMA BAZALT-CAM VE FINDIK KABUĞU TAKVİYELİ POLİMER KOMPOZİTLERİNİN EĞİLME DAYANIMI VE ISI GEÇİRGENLİKLERİNİN İNCELENMESİ

KARBON ELYAF TAKVİYELİ POLİAMİT 6 KARMALARIN ISIL VE MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ

Kompozit Malzemeler. Polimer kompozit malzemeler reçine (Matrix) ve takviye (Reinforcement) bileşenlerinden oluşur.

İKİ BOYUTLU RASGELE DAĞILI E-CAM LİFİ/POLYESTER MATRİS KOMPOZİTLERDE YÜKLEME HIZININ MUKAVEMET ÜZERİNE ETKİSİNİN İNCELENMESİ

TAKVĠYELĠ PLASTĠKLERĠN KAYNAK KABĠLĠYETĠ VE DAYANIMININ ĠNCELENMESĠ

GERİ DÖNÜŞÜM CAM ELYAF TAKVİYELİ POLİMER (CTP) ATIK ORANININ SICAK PRES KALIPLAMA BİLEŞİMİNİN (BMC) MEKANİK ÖZELLİKLERİNE ETKİLERİNİN İNCELENMESİ

Faz Malzeme Oranının Polimer Beton Özellikleri Üzerindeki Etkisinin Araştırılması

BURSA TEKNİK ÜNİVERSİTESİ DOĞA BİLİMLERİ, MİMARLIK VE MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ 3 NOKTA EĞME DENEYİ FÖYÜ

Mert KILINÇ, Göknur BAYRAM. Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Kimya Mühendisliği Bölümü, 06531, ANKARA ÖZET

matris: a (Mo) (sünek) woven fibers cross section view fiber: g (Ni 3 Al) (kırılgan)

ELYAF TAKVİYELİ KOMPOZİT MALZEMELER İÇİN MİKROMEKANİK ESASLI KIRIM KISTASI EMRE FIRLAR KAAN BİLGE MELİH PAPİLA 0º 90º 90º 0º

BURSA TEKNĠK ÜNĠVERSĠTESĠ DOĞA BĠLĠMLERĠ, MĠMARLIK VE MÜHENDĠSLĠK FAKÜLTESĠ MAKĠNE MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ

Kompozit Malzemeler. Tanım:

matris: a (Mo) (sünek) woven fibers cross section view fiber: g (Ni 3 Al) (kırılgan)

Yoğun Düşük sürünme direnci Düşük/orta korozyon direnci. Elektrik ve termal iletken İyi mukavemet ve süneklik Yüksek tokluk Magnetik Metaller

ÇİNKO KATKILI ANTİBAKTERİYEL ÖZELLİKTE HİDROKSİAPATİT ÜRETİMİ VE KARAKTERİZASYONU

TABAKALI KOMPOZİT PLAKLARIN AĞIRLIK DÜŞÜRME TESTİ SONRASI BASI MUKAVEMETLERİNİN BELİRLENMESİ. Mehmet Aktaş, Yusuf Arman, Ramazan Karakuzu

Kompozit Malzemeler. Tanım:

CAM ELYAF TAKVĐYELĐ POLYESTER MATRĐSLĐ KOMPOZĐT MALZEMELERDE (CTP) ELYAF TABAKA SAYISINA BAĞLI MEKANĐK ÖZELLĐKLERĐN VE DARBE DAYANIMININ ĐNCELENMESĐ

RTM YÖNTEMİYLE ÜRETİLEN CAM/POLYESTER KOMPOZİT PLAKALARDA CAM-DOKUMA TİPİ, İSTİFLEME SIRASI VE TABAKA SAYISININ MEKANİK ÖZELLİKLERE ETKİSİ

T.C. TRAKYA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ AŞIRI PLASTİK DEFORMASYON METOTLARININ ALÜMİNYUM ALAŞIMLARININ MEKANİK ÖZELLİKLERİNE ETKİSİ

İleri Teknoloji Bilimleri Dergisi Journal of Advanced Technology Sciences ISSN:

AŞINDIRICI PARTİKÜL KARIŞIMLARININ CAM KEÇE TAKVİYELİ POLİFENİLEN SULFİD MATRİSLİ KOMPOZİTLERİN KATI PARTİKÜL EROZYON DAVRANIŞLARINA ETKİLERİ

ÖZGEÇMİŞ VE YAYINLAR

Kocaeli Üniversitesi. Havacılık Malzemeleri Araştırma ve Geliştirme Laboratuvarı (HAMAG) 2017 yılı Faaliyet Raporu

CETP KOMPOZİTLERİN DELİNMELERİNDEKİ İTME KUVVETİNİN ANFIS İLE MODELLENMESİ MURAT KOYUNBAKAN ALİ ÜNÜVAR OKAN DEMİR

PETEK YAPILI SANDVİÇ YAPILARDA KÖPÜK DOLGUNUN KRİTİK BURKULMA YÜKÜNE ETKİSİNİN SAYISAL OLARAK TESPİTİ

Betonarme Kirişlerde Cam Elyaf Takviyeli Plastik Donatıların Kullanımının Araştırılması

DOKUMA E-CAM/POLYESTER NANO SİLİKA KOMPOZİTLERİN EĞİLME ÖZELLİKLERİ

İÇERİK Kompozit malzemeler

FARKLI ÇELİKLERE UYGULANAN DEĞİŞEN ISITMA HIZLARININ MEKANİK ÖZELLİKLERE ETKİSİNİN İNCELENMESİ

KOMPOZİTLER Sakarya Üniversitesi İnşaat Mühendisliği

CAM ELYAF TAKVİYELİ POLİMER KOMPOZİT MALZEMENİN DELİNMESİ ESNASINDA OLUŞAN YÜZEY HASARININ DENEYSEL OLARAK İNCELENMESİ

Müslüm KAPLAN Arş Gör. Tekstil Mühendisliği Bölümü Bartın Üniversitesi Tel.: ; E-posta:

6.1. Yüksek Lisans Tezleri 6.2. Doktora Tezleri. 7. Yayınlar

ARAMİD, NOVOLOİD VE POLİETİLEN LİFLERİNİN RADYASYON ETKİSİ ALTINDA MUKAVEMET DEĞERLERİNİN İNCELENMESİ

Karaelmas Fen ve Müh. Derg. 8(1): , Balıkesir Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makina Mühendisliği Bölümü, Balıkesir, Türkiye

Yrd. Doç. Dr. Ayşe KALEMTAŞ Araş. Gör. Taha Yasin EKEN

İki malzeme orijinal malzemelerden elde edilemeyen bir özellik kombinasyonunu elde etmek için birleştirilerek kompozitler üretilir.

SERİ ÇİFT PİMLİ SANDVİÇ KOMPOZİT PLAKALARDAKİ HASAR YÜKÜNÜN YAPAY ZEKÂ TEKNİKLERİ KULLANARAK BULUNMASI

COMPOSITES sokak no: 44 Kısıkköy Sanayi Sitesi Arkası Menderes/ Izmir Telefon: info@prokomcomposites.com info@prokomcarbon.

CAM FĠBER TAKVĠYELĠ PLASTĠKLERĠN FĠZĠKSEL VE MEKANĠK ÖZELLĠKLERĠNĠN BELĠRLENMESĠ

DEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ FEN ve MÜHENDİSLİK DERGİSİ Cilt: 4 Sayı: 2 sh Mayıs (WEAR RESISTANCE OF POLIESTER- Al 2 O 3 COMPOSITES)

Effect of Glass Fiber Addition on the Compressive and Tensile Strength of Concrete

Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi

SÜREKLİ ELYAF TAKVİYELİ PA6 ve PP MATRİSLİ KOMPOZİTLERİN YAPISAL OTOMOTİV KOMPONENT UYGULAMALARINDA İNCELENMESİ

MMM 2011 Malzeme Bilgisi

Nanografi Nanoteknoloji Bilişim İmalat ve Danışmanlık Ltd. Şti.

Kompozit Malzemeler Polimer Matrisli Kompozitler

= σ ε = Elastiklik sınırı: Elastik şekil değişiminin görüldüğü en yüksek gerilme değerine denir.

SANDVİÇ PANEL MEKANİK DAYANIMI

AKÜ FEMÜBİD 16 (2016) Özel Sayı (5 10) AKU J. Sci.Eng.16 (2016) Özel Sayı (5 10)

UNİFORM SICAKLIK UYGULANMIŞ METAL MATRİSLİ KOMPOZİT DİSKİN ISIL GERİLME ANALİZİ

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

YAY TAKVİYESİNİN PLASTİK DİŞLİLERİN STATİK KOPMA DAYANIMLARINA ETKİSİ

THE PRODUCTION OF AA5049 ALLOY SHEETS BY TWIN ROLL CASTING

Cam Elyaf ile Güçlendirilmiş Pa66 nın Eğme ve Darbe Mukavemeti açısından Enjekiyon Parametrelerinin Etkisi

MAK 4087 KOMPOZİT MALZEME MEKANİĞİ

Halil Karakoç a, Hanifi Çinici b,ramazan Çıtak c

Doç. Dr. Buket OKUTAN BABA

KIRIK YÜZEYLERİN İNCELENMESİ

FRP Donatı Çekme Testlerinde Numune Başlık Özeliklerinin Çekme Test Sonuçlarına Etkilerinin Araştırılması

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

TERMOPLASTİK POLİMERLERİN SÜRTÜNME KARIŞTIRMA NOKTA KAYNAĞINA BAKALİT ARA TABAKA TOZUNUN ETKİSİ

Fiber Takviyeli Polimer (FRP) Uygulanan Betonarme Kirişlerde Moment-Eğrilik İlişkisi

T.C. BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MIM331 MÜHENDİSLİKTE DENEYSEL METODLAR DERSİ

ÖZGEÇMİŞ VE YAYINLAR

VAKUM DESTEKLİ REÇİNE TRANSFER KALIPLAMA (RTM) YÖNTEMİ İLE KOMPOZİT-PLAKA ÜRETİM PROSESİ ÜZERİNE ÇALIŞMALAR

Kürleşme sıcaklığı ve süresinin cam/polyester kompozit kirişlerin serbest titreşim ve burkulma davranışına etkileri

METAL MATRİSLİ KOMPOZİT ÜRETİMİ İÇİN SiC İÇERİKLİ ÖN ŞEKİL ÜRETİMİ

Öğrenim Durumu. Verdiği Dersler. İdari Görevler

POLİMER KOMPOZİT TEST YÖNTEMLERİ

YÜKSEK KARBONLU ÇELİKLERE SU VERME İŞLEMİNİN MEKANİK ÖZELLİKLERE ETKİSİNİN İNCELENMESİ

Dr. F. Can Akbaşoğlu, Serhat Adışen, Uğur Gürol, Eylem Subaşı (Akmetal) Prof. Dr. S. Can Kurnaz (Sakarya Üni.)

DEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ FEN ve MÜHENDİSLİK DERGİSİ Cilt: 6 Sayı: 2 s Mayıs 2004

Bütün termoplastik olefinlerle uyumludur. Dispersiyonu zor olan organik ve inorganik pigmentlerde dağılımı düzenler. Masterbatchte yüksek pigment

DOKTORA TEZİ PROTETİK DİŞ TEDAVİSİ ANABİLİM DALI

SERT LİF LEVHALARIN FİZİKSEL VE MEKANİK ÖZELLİKLERİNE SICAKLIK VE BASINCIN ETKİSİ

DEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ FEN VE MÜHENDİSLİK DERGİSİ Cilt: 9 Sayı: 3 sh Ekim 2010

Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi

MALZEME SEÇİMİ ve PRENSİPLERİ

TAHRİBATLI MALZEME MUAYENESİ DENEYİ

ALÜMİNYUM DÖKÜMDE MEKANİK ÖZELLİKLERİ ETKİLEYEN PARAMETRELER İÇİN DENEY TASARIMI

Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi Teknoloji Fak. Enerji Sistemleri Mühendisliği Böl. Muğla b

Kompozit Malzemeler Metal Matrisli Kompozitler

Erol KILIÇKAP Dicle Üniversitesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Diyarbakır ÖZET

ÇELİK LİFLERİN TAZE BETON ÖZELLİKLERİNE ETKİSİ EFFECT OF STEEL FIBERS ON FRESH CONCRETE PROPERTIES

Elyaf Sarma Tekniği İle Üretilen Kompozit Borularda Reçine Ve Cam Elyaf Türünün İç Basınç Dayanımına Etkisi

BURULMA DENEYİ 2. TANIMLAMALAR:

AISI 303 OSTENİTİK PASLANMAZ ÇELİKLERİN İŞLENMESİNDE KESME HIZI VE İLERLEMENİN TALAŞ BİÇİMİNE ETKİSİ

PLASTİK ŞEKİL VERME (PŞV) Plastik Şekil Vermenin Temelleri: Başlangıç iş parçasının şekline bağlı olarak PŞV iki gruba ayrılır.

THE EFFECT OF THE THERMOPLASTIC STARCH ON THE MECHANICAL PROPERTIES OF HIGH DENSITY POLYETHYLENE (HDPE) BASED POLYMER COMPOSITES

İKİZ MERDANELİ SÜREKLİ DÖKÜM TEKNİĞİ İLE AA5754 MALZEME ÜRETİMİ. Koray TURBALIOĞLU

BOR KATKILI HİDROKSİAPATİT ÜRETİMİ VE KARAKTERİZASYONU

BİLGİSAYAR DESTEKLİ TASARIM VE ANALİZ (ANSYS)

Kocaeli Üniversitesi. Havacılık Malzemeleri Araştırma ve Geliştirme Laboratuvarı (HAMAG) 2016 yılı Faaliyet Raporu

CAM ELYAF TAKVİYELİ PLASTİK KOMPOZİT MALZEMENİN İŞLENMESİ ESNASINDA KESME PARAMETRELERİNİN YÜZEY PÜRÜZLÜLÜĞÜNE ETKİLERİNİN İNCELENMESİ

ELYAF TAKVİYELİ POLİMER KOMPOZİTLERİN DELİNMESİNDE ÇİFT AÇILI MATKAP UÇLARIN İTME KUVVETİNE ETKİSİNİN İNCELENMESİ

El Freni Spiral Bağlantı Sacının Bükme Kalıbınında Üretilmesinin Teorik ve Uygulamalı İncelenmes (Hand Brake Spiral Mounting Plate)

Transkript:

Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, Cilt 21, Sayı 2, 2016 ARAŞTIRMA DOI: 10.17482/uujfe.35051 FARKLI TAKVİYE MALZEMELERİNİN KOMPOZİT MALZEME MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN İYİLEŞTİRİLMESİNE ETKİSİ Mahmut BİNGÖL * Kadir ÇAVDAR ** Alınma: 15.12.2015; kabul: 29.08.2016 Öz: Modern imalatlarda yüksek mekanik ve teknolojik özelliklere ihtiyaç olduğunda geleneksel malzemeler bunlara cevap veremez. Yüksek mukavemet ve hafiflik talepleri birbiri ile çelişen iki mühendislik isteği olup ancak kompozit malzemeler bunları sağlarlar. Bu nedenle kompozit malzemelerin endüstride kullanımları giderek zorunlu hale gelmiştir. Sheet Molding Compounds (SMC) yüksek mukavemetli parçaların seri olarak üretildiği başta otomotiv olmak üzere birçok alanda kullanılan termoset bir polimer kompozit yöntemidir. Bu çalışmada, mukavemeti artırmak için rasgele fiberler yerine dokuma cam fiberler kullanılarak elde edilen mekanik değerler irdelenmiştir. Sonuçlar incelendiğinde; rasgele cam fiber malzeme ile çekme gerilmesi değeri ortalama 67,58 MPa değerine ulaşırken, aynı şartlar ve ağırlık oranında dokuma cam elyaf takviye malzemesi kullanıldığında bu değer ortalama 137,29 MPa değeri sağlanmıştır. Mukavemet değerlerinde sağlanan artış yaklaşık iki kattır. Anahtar Kelimeler: Kompozit, SMC, Takviye Malzemesi, Dokuma Effects of Different Reinforcements for Improving Mechanical Properties of Composite Materials Abstract: The traditional materials are inadequate to the needs of modern manufacturing such as high mechanical and technological properties. There is a conflict with the demands of high-strength and lightweight, however the composite materials with diverse reinforcements provide each of the requests. Therefore, the use of the composite materials in industrial applications has become increasingly necessary. Sheet Molding Compounds (SMC) is a production method which the thermoset polymer composite parts with high-strengths can be manufacture in series for many areas, including automotive. In this study, the mechanical properties of two different SMC materials were examined which obtained using woven glass fibers and nonwoven (random) fibers as reinforcements to increase strengths of the resulting material. The experimental results showed that the tensile strength of the SMC specimen with random fibers reached an average value of 67.58 MPa, but the average value of the specimen with woven glass fiber reinforcement in the same conditions and a weight ratio was reached up to 137.29 MPa. With this new material, the tensile strength values were increased approximately to double. Keywords: SMC, Composites, Woven Fiber, Mechanical Properties * Uludağ Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Görükle Kampüsü, 16059 Bursa. ** Uludağ Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Görükle Kampüsü, 16059 Bursa. İletişim Yazarı: Kadir Çavdar (cavdar@uludag.edu.tr) 123

Bingöl M., Çavdar K.: Farklı Takviye Malzemelerinin Kompozit Mekanik Özelliklerinin İyileştirilmesine Etkisi 1. GİRİŞ Polimer esaslı kompozit malzemeler yüksek dayanım, sertlik, hafiflik ve kimyasal dayanım gibi özelliklerin istendiği otomotiv, uzay, deniz araçları, inşaat, elektrik gibi birçok endüstri alanında yaygın biçimde kullanılmaktadır. SMC üstün özelliklerinden dolayı bahsi geçen alanlarda kullanılan bir polimer kompozit yöntemidir. SMC iki adımda üretilir. Birinci adımda özel olarak hazırlanan cam fiber, doymamış polyester, dolgu ve katkı maddeleri bir araya getirilip karıştırılarak pestil (prepreg) biçiminde malzemeler hazırlanır. İkinci adımda da olgunlaşması için bir süre bekletilen pestiller yüksek basınçlı ısıtmalı kalıplarda istenen şekle getirilir (Rosato ve Rosato, 2004; Voorn ve diğ., 2001). SMC yönteminde üretim süreci uygun şekilde gerçekleştirildiğinde üstün nitelikli malzemeler elde edilebilir. Daha iyi mekanik özellikler, kısa çevrim süresi, mükemmel yüzey kalitesi, estetik, korozyon dayanımı, düşük maliyet gibi özellikler SMC ile üretimin tercih edilmesinin nedenlerindendir. Bu özelliklerinden dolayı özellikle otomotiv sanayiinde saç malzeme yerine kullanımı giderek artmaktadır (Merle ve diğ., 1998; 10-18; Kim ve diğ., 2014). SMC üretim aşamalarını başarılı bir şekilde tamamlamak için prosesin hem kimyasal hem de mekanik olarak kontrolünün sağlanması gerekmektedir. Bu da ancak üretim süreci hakkında çok iyi bir bilgi birikimi sayesinde mümkündür. Örneğin üretim süreci esnasındaki hatalardan dolayı malzeme yüzeyinde veya içerisinde boşluk oluşursa, bu hem yüzey kalitesini düşürecek hem de son ürünün mekanik özelliklerini olumsuz etkileyecektir (Le ve diğ., 2008). Yine matris ve fiber arasındaki etkileşimler ile fiber oranı ve homojen dağılımı düzgün sağlanamazsa mekanik özellikler ve yüzey kalitesi olumsuz etkilenir [4-12]. Pestil içerisinde malzemelerin oranı fiberlerin dağılımı ve olgunlaşması da yine mekanik özellikleri etkileyen etkenlerdendir (Guiraud ve diğ., 2013). 2. MATERYAL-YÖNTEM SMC yöntemi ile kalıplama sonucu elde edilen nihai ürünün mekanik özellikleri genellikle takviye malzemelerinin cinsine, hacimsel oranına, matris içerisindeki dağılımına doğrudan bağımlıdır. Hazırlanan pestil için özel bir formülasyon kullanılmıştır. Bu formülasyonda yaklaşık olarak %36 polyester, %10 termoplastik reçine, %30 kalsit (CaCO 3 ), %20 elyaf takviye malzemesi, %4 ise diğer katkılar yer almaktadır. Formülasyonlarda malzemelerin cinsi, oranı ve dağılımı değiştirilerek malzemenin mekanik özellikleri değiştirilebilir. SMC levhaların üretimi için gerekli olan pestillerde genellikle rasgele fiber dağılımları kullanılmaktadır. Bu çalışmada ise hem çeşitli boyutlarda kırpılmış elyaflarla rasgele dağılımlı pestiller hem de dokuma fiber malzemesi takviye malzemesi olarak pestil hazırlanmış, bir süre olgunlaşması için bekletilmiştir. Burada R24-48-65 ile ifade edilen pestillerde, R; fiberin rasgele dağılımlı olduğunu 24-48 ve 65 sayıları ise elyafın mm olarak uzunluğunu ifade etmektedir. Dokuma elyafla yapılmış pestilde ise 6W, W; dokuma (woven) elyafı 6 sayısı ise dokuma elyafın kat sayısını ifade etmektedir, Şekil 1. Ağırlıkça aynı oranda takviye malzemesi olabilmesi için 500 gr/cm 2 lik cam elyaf dokuma takviye malzemesinden 6 kat üst üste konularak dokuma pestil elde edilmiştir (6W). SMC parçalar sıcaklık ve yüksek basınç etkisi altında üretildiği için kullanılan kalıbın bu şartlara uygun olması gerekmektedir. Bu şartlara uygun çalışabilmesi için ısı ve yüksek basınca dayanıklı özel çelik bir kalıp yaptırılmıştır. Isıtmanın sağlanabilmesi için kalıba rezistans bağlanmış ve bu rezistansların sıcaklık kontrolü için özel bir elektrik panosu hazırlanıp sıcaklıklar istenen değerde sabit tutulmuştur. Basıncı sabit değerde sürekli sağlayabilmek için ise kalıp hidrolik prese sabitlenmiştir Şekil 2-a. 140-150ºC sıcaklık ve basınç altında pestiller kalıba yerleştirildikten sonra Şekil b) deki plakalar elde edilmiştir. Üretilen bu plakalar, çekme deneyi numunesi için ISO 527, eğilme deneyi numunesi için ise ISO 178 standartlarına uygun olarak elmas testere ile kesilmiştir. Çekme deneyi için 124

Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, Cilt 21, Sayı 2, 2016 hazırlanmış numuneler 5 mm/dk hızla Shimadzu marka çekme cihazında test edilmiştir. Eğilme deneyi için hazırlanmış numuneler ise 2 mm/dk hızla Zwick eğilme test cihazında deneye tabi tutulmuştur, Şekil 3. Şekil 1: a) Rasgele cam elyafla hazırlanmış, b) Dokuma cam fiberlerle hazırlanmış pestil c) Pestillerin son hali Şekil 2: a) Kalıbın prese bağlanması, b) Üretilmiş plakalar Şekil 3: a) Numunenin çekme cihazında teste tabi tutulması, b) Numunenin eğilme cihazında teste tabi tutulması 125

Bingöl M., Çavdar K.: Farklı Takviye Malzemelerinin Kompozit Mekanik Özelliklerinin İyileştirilmesine Etkisi 3. SONUÇLAR Mekanik değerleri etkileyen en önemli malzeme takviye malzemeleridir. Takviye malzemesi olarak kullanılan elyaf malzemelerinin cinsi, oranı ile parça içindeki dağılımı ve yönelimi malzeme mukavemetini önemli ölçüde etkilemektedir. Bu çalışmada farklı tip elyaf malzemeler kullanılarak üretilen SMC malzemelerin mekanik özellikleri belirlenmeye çalışılmıştır. Bu nedenle testi yapılmak istenen her takviye malzemesi için altı adet plaka üretilmiş bunların içinden beş tanesi seçilerek elmas testere ile standartlara uygun olarak kesilmiştir. Normalde rasgele dağılımlı fiberlerin mekanik değerleri literatürde mevcuttur. Yalnız elde edilen bu değerler literatürden alınmak yerine bizzat yapılmıştır. Bunun sebebi literatürde verilen mekanik değerlerin hangi elyaf oranları ve pestil formülasyonu ile elde edildiği yani üretim şartları açık olarak verilmemektedir. Dokuma ile rasgele elyaf arasındaki kıyaslamanın daha gerçekçi ve sağlıklı olabilmesi için tüm çalışmadaki numunelerin aynı şartlarda üretilmesi gerekmektedir. Ayrıca takviye malzemesinin kompozit malzeme üzerindeki etkisinin daha açık görülebilmesi için sadece reçineden elde edilen plakalardan elde edilen numunelerde aynı şartlarda teste tabi tutulmuş ve tüm sonuçlar Tablo 1. de verilmiştir. Bu sonuçlar aynı zamanda grafik üzerinde Şekil 4. te gösterilmiştir. Bu tablo ve grafikler incelendiğinde reçinenin mukavemet değeri ile en düşük mukavemet değerine sahip elyaf katkılı kompozit malzeme arasında bile yaklaşık 10 kat bir mukavemet değeri olduğu görülmektedir. Buradan asıl mukavemeti sağlayan malzemenin takviye malzemesi olduğu bir kez daha görülmüştür. Kompozit malzemelerin üretim sürecindeki kontrolün tam olarak sağlanamamasından dolayı elde edilen değerlerde bir miktar sapma olmaktadır. Bu sapmalar Şekil 4. teki grafikler incelendiğinde açıkça görülmektedir. Kompozit malzemelerle üretilen malzemelerin testlerinde bu sapmalar genellikle beklenen bir sonuçtur. Bu durumun fiziksel ve kimyasal birçok nedeni olması ile birlikte en önemli üç tanesi aşağıda verilmiştir: - Malzemenin pestil üretimi esnasında fiberin istendiği gibi yönlendirilip homojen olarak dağıtılamaması - Reçine ile elyaf arasındaki bağlanmanın sağlanamaması - Üretim esnasında örneğin pestil malzeme içindeki fiberlerin kalıp içindeki yayılımının ve yönlenmesinin kontrol edilememesi Elyaf uzunluğu arttıkça malzeme mukavemetinde belli bir değere kadar artış olmaktadır. Bu artış genellikle elyafın ortalama uzunluğunun 65 mm ye kadar olması ile mümkün olup bu değer arttıkça bir miktar düşüş olmaktadır. Bunun sebebi kırpılmış cam elyafın matris malzeme içinde dönerek bükülmesi ile açıklanabilir. Aslında daha uzun elyaflar da denenerek bu düşüşü gösteren sonuçlar elde edilmiş lakin bu grafiklerin burada gösterilmesine gerek duyulmamıştır. Elyaf uzunluğunun artışı ile mukavemet değerlerinin artması Tablo 1. ve Şekil 4 de açıkça görülmektedir. Bu mukavemet artışının elyaf uzunluğunun değerlerinin değiştirilmesi ile sağlanamayacağı açıktır. Bunun için yaklaşık üç yıl süren bir projede SMC ye uygun üretim süreci kurulup bu deneyler tamamlandıktan sonra bazı kompozit yöntemlerinde kullanılan dokuma malzemeler bu proje kapsamında SMC yöntemi için kullanılmıştır. Bu dokuma takviye malzemesi kullanıldığında malzemenin mekanik değerleri üzerinde büyük bir artış görülmektedir. Söz konusu durum Şekil 5. ve Tablo 1. de görülmektedir. Ortalama sonuçlara yakın olan değerlere ait olan eğriler kullanılarak Şekil 6. da görülen grafik elde edilmiştir. Grafik incelendiğinde dokuma takviye malzemesi kullanıldığında mekanik değerlerde yaklaşık iki kat bir artış olduğu açıkça görülmektedir. Ağırlıkça yaklaşık olarak aynı miktarda cam elyaf kullanılarak bu kadarlık bir artışın elde edilmesi şaşırtıcı ve beklenmeyen bir sonuç olarak gözlemlenmiştir. Kompozit malzemelerde asıl mukavemet değerlerini sağlayan unsurun takviye malzemesi olduğu yine reçinenin çekme gerilmesi eğrisinin beraber çizilmesi ile gösterilmeye çalışılmıştır. 126

Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, Cilt 21, Sayı 2, 2016 Şekil 4: Rasgele ve dokuma fiber malzeme ile üretilen plakaların çekme deneyi sonuçları Şekil 5: Rasgele ve dokuma fiber malzemelerin çekme gerilmesi değerlerinin bir arada gösteren grafik 127

Bingöl M., Çavdar K.: Farklı Takviye Malzemelerinin Kompozit Mekanik Özelliklerinin İyileştirilmesine Etkisi a) b) Şekil 6: a) Çekme b) Eğilme gerilmelerinin ortalama değerleri Tablo 1. Çekme ve eğilme gerilmesinin ortalama değerleri Reçine R24 R48 R65 6W Çekme dayanımı 5,19 47,95 51,51 67,58 137,29 Eğilme dayanımı 22,11 145,19 128,57 158,89 168,56 3.1 Kırık Yüzeylerin SEM (Scanning Electron Microscope) Görüntüsü Çekme ve eğilme numunelerinin kırık yüzey görüntülerini elde etmek için Carl Zeiss Evo40 marka SEM cihazı kullanılmıştır. Numunelerin yüzeyi altın paladyum (gold palladium) kaplandıktan sonra vakum altında inceleme altına alınmıştır. Kompozit malzemelerde hasar mekanizması genellikle üç aşamada gerçekleşmektedir, İlk aşamada matriste mikro çatlaklar oluşmakta daha sonra fiber ile matris arasında ayrılma en son arayüzeyde ayrılma ve fiberlerin kırılması ile hasar oluşmaktadır. (19-21, Huang ve Zhao, 2012). Bu mekanizma bazı yayınlarda kırılma mekaniği ile açıklanmaya çalışılmıştır (Ogi ve Yamanouchi, 2011). Şekil 7 a) da üst üste yerleştirilmiş dokuma takviye malzemeler, b) de ise dokuma malzemesini oluşturan enine ve boyuna fiber malzemeler, c) de ise boyuna olan fiberler daha yakından görülmektedir. Şekil 7 c) den de görüldüğü gibi fiberler kuvvet yönünde düzgün bir biçimde dizildiği için daha fazla yük taşımakta böylelikle daha yüksek mukavemet değerlerine ulaşılmaktadır. Fiberler rasgele dağılımlı SMC malzeme gibi sıyrılarak (pull-out) çıkmamakta kopana kadar direnç göstermektedir. Bu direnç esnasında fiberler nispeten uzadığı için üzerindeki matris malzeme dağılarak dökülmektedir. 128

Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, Cilt 21, Sayı 2, 2016 Şekil 7: Dokuma SMC malzemenin a) 18x b) 58x c)100x oranında büyütülmüş SEM görüntüsü Şekil 8 a) da ise SMC R65 malzemenin dik yönde kırık yüzey görüntüsü görülmektedir. Bu parça incelendiğinde ise fiberlerin bir kısmı sıyrılıp çıkarken olurken bir kısmı ise kopmuştur. Şekil 8 b) de numunenin içyapısında fiberlerin rasgele dağılımı ve c) de ise enine yönde kırık yüzey görülmektedir. Şekillere göre, fiberlerin sadece bir kısmı kuvvet yönündedir yani kuvvet taşıyan fiberler daha az miktardadır. Bunun yanında bu fiberlerin bir kısmı da sıyrılınca daha düşük mekanik özellikler ortaya çıkmaktadır. 4. TARTIŞMA-ÖNERİLER Enerji ve çevre problemlerinin arttığı dünyamızda bu sorunların çözümü istenen özellikleri sağlayabilecek üstün nitelikli kompozit malzemelerin üretilmesi ile mümkündür. Kompozit malzemeler daha iyi özellikler sunarken, üretim yöntemlerinin geliştirilmesi ve bileşimindeki malzemelerin iyileştirilmesi, bu malzemeleri daha da mükemmel yapmaktadır. Kompozit malzeme yöntemlerinden biri olan SMC ile üretilen parçalarda kimyasal ve fiziksel birçok etken mekanik özellikleri değiştirmektedir. Bu etkenlerin kontrolünün sağlanması daha iyi kompozit malzemelerin üretilmesine imkân vermektedir. Bu etkenlerin başında takviye malzemesi gelmektedir. Sonuçlar incelendiğinde rasgele cam fiber malzeme ile çekme gerilmesi değeri ortalama maksimum 67,58 MPa değerine ulaşılırken, aynı şartlarda ve ağırlık oranında dokuma cam elyaf takviye malzemesi kullanıldığında bu değer ortalama 137,29 MPa değerine 129

Bingöl M., Çavdar K.: Farklı Takviye Malzemelerinin Kompozit Mekanik Özelliklerinin İyileştirilmesine Etkisi ulaşılmaktadır. Özetle bu çalışma ile parçanın mekanik özelliklerinde tartışmasız en önemli parametrelerden biri olan takviye malzemesi değiştirilerek neredeyse iki kat daha yüksek mukavemet değerleri elde edilmiştir. Malzeme içerisinde kullanılabilecek takviye malzemelerinin hepsinin tek bir çalışmada denenmesi mümkün değildir. Gelecek çalışmalarda SMC içerisinde kullanılan mevcut takviye malzemeleri ile daha önce kullanılmamış takviye malzemelerinin birçok kombinasyonu denenerek daha üstün nitelikli veya kullanım amacına uygun malzemeler elde edilebilir. Kompozit malzemelerde olduğu gibi SMC malzemelerinde üretimindeki en önemli eksiklik üretim süreçlerindeki tekrarlana bilirlikte yaşanan sıkıntılardır. Kullanılan mevcut takviye malzemelerle üretim yapılırken bile birçok problem yaşanmaktadır. Bu üretim süreçlerinin geliştirilmesi ile daha iyi mekanik özellik sağlayan takviye malzemelerinin kullanımı da yaygınlaşacaktır. Şekil 8: Rasgele elyaflı (R65) SMC malzemenin a) 135x b) 100x c)48x oranında büyütülmüş SEM görüntüsü KAYNAKLAR 1. Abrams, L. M. ve Castro, J. M. (2003) Predicting Molding Forces During Sheet Molding Compound (SMC) Compression Molding. I: Model Development, Polymer Composıtes, June Vol. 24, No. 3. 130

Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, Cilt 21, Sayı 2, 2016 2. Akermo, M. ve Astrom, B.T. (2000) Modelling component cost in compression moulding of thermoplastic composite and sandwich components, Composites, Part A 31 319 333. 3. Caprino, G. ve Santo, L. (1998) Interpretation of size effect in orthogonal machining of composite materials. Part II. Sheet moulding compound, Composites, Part A 29A 893 897. 4. Corre, S. L., Orge as, L., Favier, D., Tourabi, A., Maazouz, A. ve Venet, C. (2002) Shear and compression behaviour of sheet moulding compounds, Composites Science and Technology, 62 571 577. 5. Feuillade, V., Bergeret, A., Quantin, A. ve Crespy, J.-C. (2006) Relationships between the glass fibre sizing composition and the surface quality of sheet moulding compounds (SMC) body panels, Composites Science and Technology, 66 115 127. 6. Fitoussi J., Bocquet M. ve Meraghni F. (2013) Effect of the matrix behavior on the damage of ethylene propylene glass fiber reinforced composite subjected to high strain rate tension Composites: Part B, 45 1181 1191. 7. Fitoussi, J., Meraghni, F., Jendli, Z., Hug, G. ve Baptiste D. (2005) Experimental methodology for high strain-rates tensile behaviour analysis of polymer matrix composites, Composites Science and Technology, 65 2174 2188. 8. Guiraud, O., Dumont, P.J.J. ve Orge as, L. (2013) How to Prepare SMC and BMC-like Compounds to Perform Relevant Rheological Experiments?, Appl Compos Mater, 20:157 169. 9. Huang, B. Z. ve Zhao L.J. (2012) Bridging and toughening of short fibers in SMC and parametric optimum, Composites: Part B, 43 3146 3152. 10. Jendli, Z., Meraghni, F., Fitoussi, J. ve Baptiste, D. (2004) Micromechanical analysis of strain rate effect on damage evolution in sheet molding compound composites Composites, Part A 35 779 785. 11. Kim, J.W., Kim, H.S., Lee D.G. (2014) Measurement of tensile strength and infrared thermography on unidirectional GFRP, Materials Research Bulletin., vol. 58 35-38. 12. Kim, M-S., Lee, W-I., Han, W-S. ve Vautrin, A. (2011) Optimisation of location and dimension of SMC precharge in compression moulding process, Computers and Structures, 89 1523 1534. 13. Kim, S-Y. ve Im, Y-T. (1997) Three-dimensional Finite-element Analysis of Compression Molding of Sheet Molding Compound, Journal of Materials Processing Technology, 67 207-213. 14. Kim, S-Y. ve Im, Y-T. (1997) Three-dimensional thermo-viscoplastic analysis of compression molding of sheet molding compounds with fiber volume fraction prediction, Journal of Materials Processing Technology, 63 631-636. 15. Le, T.-H., Dumont, P.J.J., Orge as, L., Favier, D., Salvo, L. ve Boller, E. (2008) X-ray phase contrast microtomography for the analysis of the fibrous microstructure of SMC composites, Composites, Part A 39 91 103. 16. Marissen, R. ve Linsen, J. (1999) Variability of the flexural strength of sheet moulding compounds, Composites Science and Technology, 59 2093-2100. 17. Merle, G., Allemand, J., Camino, G., Luda, M. P., Revellino, M. ve Blancon, R. (1998) Morphology analysis of microvoids in SMC: ageing effects, Composites, Part A 29A 1535 1543. 18. Ochola, R.O., Marcus, K., Nurick, G.N. ve Franz, T. (2004) Mechanical behaviour of glass and carbon fibre reinforced composites at varying strain rates, Composite Structures, 63 455 467. 19. Ogi, K. ve Yamanouchi M. (2011) Temperature Dependence of Flexural Strength of a CF- SMC, Composite Appl Compos Mater, 18:397 408. 20. Palmer, J., Savage, L., Ghita, O.R. ve Evans, K.E. (2010) Sheet moulding compound (SMC) from carbon fibre recyclate, Composites, Part A 41 1232 1237. 131

Bingöl M., Çavdar K.: Farklı Takviye Malzemelerinin Kompozit Mekanik Özelliklerinin İyileştirilmesine Etkisi 21. Pickering, S.J. (2006) Recycling technologies for thermoset composite materials-current status, Composites, Part A 37 1206 1215. 22. Rosato D. ve Rosato D. (2004) Reinforced Plastics Handbook, Elsevier Science & Technology Books. 23. Taketa, I., Okabe, T., Matsutani H. ve Kitano, A. (2011) Flowability of unidirectionally arrayed chopped strands in compression molding, Composites, Part B 42 1764 1769. 24. Tatara, R.A. (2011) Chapter 17: Compression Molding, Edited:Kutz M. Applied Plastics Engineering Handbook, Processing and Materials, USA. 25. Voorn, B. V., Smit, H.H.G., Sinke, R.J. ve Klerk B. D. (2001) Natural Fibre Reinforced Sheet Molding Compound, Composites, Part A 32 1271-1279. 132