SÜREKLİ KARBON ELYAF DEMETİNDEKİ HASARIN ELEKTRİKSEL YÖNTEMLE ÖLÇÜMÜ



Benzer belgeler
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. Tanım:

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

Kompozit Malzemeler. Tanım:

CELAL BAYAR ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ KONTROL VE OTOMASYON LABORATUVARI

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

MALZEME BİLGİSİ DERS 7 DR. FATİH AY. fatihay@fatihay.net

DENEY 2 ANKASTRE KİRİŞLERDE GERİNİM ÖLÇÜMLERİ

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

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK 402 MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY - 3 ÜÇ NOKTALI EĞİLME DENEYİ

YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI RÜZGAR ENERJİSİ SİSTEMLERİ Eğitim Merkezi Projesi

TAHRİBATLI MALZEME MUAYENESİ

Şekil 1. Sarkaçlı darbe deney düzeneği

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

MALZEME BİLİMİ Güz Yarıyılı Kocaeli Üniversitesi Ford Otosan Ġhsaniye Otomotiv MYO. Yrd. Doç. Dr. Egemen Avcu

10 kn KAPASİTELİ KUVVET KALİBRASYON MAKİNASININ TASARIMI, İMALATI ve PERFORMANS ÖLÇÜMLERİ

BASMA DENEYİ MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ. 1. Basma Deneyinin Amacı

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK 402 MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY 9B - BURULMA DENEYİ

ÇEKME DENEYİ. Şekil. a) Çekme Deneyi makinesi, b) Deney esnasında deney numunesinin aldığı şekiler

ISLAKLIK ÖLÇÜMLERİ. a. Metalin paslanması b. Tahtanın çürümesi c. Ekmeğin küflenmesi. Şekil 1. Malzemeler üzerindeki bozulmalar

İÇİNDEKİLER BÖLÜM 1 BÖLÜM 2

BETONARME KİRİŞLERİN KOMPOZİT MALZEMELER İLE GÜÇLENDİRİLMESİ. Zeki ÖZCAN 1 ozcan@sakarya.edu.tr

(Mekanik Sistemlerde PID Kontrol Uygulaması - 3) HAVA KÜTLE AKIŞ SİSTEMLERİNDE PID İLE SICAKLIK KONTROLÜ. DENEY SORUMLUSU Arş.Gör.

ÜNİVERSAL MUKAVEMET TEST SİSTEMLERİ. Mühendislik Araştırmları Elektronik Sistemler Engineering Research Electronic System

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

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

LABORATUAR DENEY ESASLARI VE KURALLARI

ÇEKME DENEYİ 1. DENEYİN AMACI

2/13/2018 MALZEMELERİN GRUPLANDIRILMASI

MALZEMELERİN MEKANİK ÖZELLİKLERİ

(Mekanik Sistemlerde PID Kontrol Uygulaması - 1) SÜSPANSİYON SİSTEMLERİNİN PID İLE KONTROLÜ. DENEY SORUMLUSU Arş.Gör. Sertaç SAVAŞ

YAPI MALZEMELERİ DERS NOTLARI

Hibrit ve Çelik Kablolu Köprülerin Dinamik Davranışlarının Karşılaştırılması

LAZER SENSÖRLERLE BİR ROBOTUN DOĞAL FREKANSLARININ VE STATİK ÇÖKMELERİNİN ÖLÇÜMÜ

MECHANICS OF MATERIALS

MALZEME BİLGİSİ DERS 8 DR. FATİH AY. fatihay@fatihay.net

T.C. KAHRAMANMARAŞ SÜTÇÜ İMAM ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ M-220 ÇEKME DENEYİ

(Mekanik Sistemlerde PID Kontrol Uygulaması - 2) DENEYSEL KARIŞTIRMA İSTASYONUNUN PID İLE DEBİ KONTROLÜ. DENEY SORUMLUSU Arş.Gör.

MEKANİK TEST LABORATUVARI

TAHRİBATLI MALZEME MUAYENESİ DENEYİ

5/8/2018. Windsor Probe Penetrasyon Deneyi:

Deneyin Amacı Çekme deneyinin incelenmesi ve metalik bir malzemeye ait çekme deneyinin yapılması.

Derste Neler Anlatılacak? Temel Mekatronik Birimler,temel birim dönüşümü Güncel konular(hes,termik Santral,Rüzgar Enerjisi,Güneş

Kaynaklı Birleştirmelere Uygulanan Tahribatlı Deneyler

UME 800 MPa DİNAMİK BASINÇ DÖNÜŞTÜRÜCÜLERİ ÖLÇÜM SİSTEMİ

HAVACILIKTA KULLANILAN KOMPOZİT YAPILARDA İKİLİ BURÇ UYGULAMASININ İNCELENMESİ

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ/MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ EĞİTİM PLANI Saat/Hafta

ASİSTAN ARŞ. GÖR. GÜL DAYAN

Kompozit Malzemeler ve Mekaniği. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

ELEKTROMEKANİK ÜNİVERSAL DENEY CİHAZI

BELİRLİ YÜKLEME KOŞULLARI ALTINDA KILAVUZ RAY BAĞLANTI ELEMANLARINA ETKİYEN KUVVETLERİN TESPİTİ

MalzemelerinMekanik Özellikleri II

MUHENDISLIK PLASTIKLERI ENGINEERING P L A S T I C S

İÇERİSİ BETON İLE DOLDURULMUŞ ÇELİK BORU YAPI ELEMANLARININ DAYANIMININ ARAŞTIRILMASI ÖZET

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ/ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ EĞİTİM PLANI

YAPI MALZEMESİ Anabilim Dalı

MKT 204 MEKATRONİK YAPI ELEMANLARI

BA KENT ÜNİVERSİTESİ. Malzemeler genel olarak 4 ana sınıfa ayrılabilirler: 1. Metaller, 2. Seramikler, 3. Polimerler 4. Kompozitler.

Bu proje Avrupa Birliği ve Türkiye Cumhuriyeti tarafından finanse edilmektedir. İLERİ ÖLÇME TEKNİKLERİ (CMM) EĞİTİMİ DERS NOTU

MALZEME SEÇİMİ ve PRENSİPLERİ

I. YARIYIL (1. SINIF GÜZ DÖNEMİ) 2012 %25 DERS PLANI. Ders Saati İle İlgili Komisyon Görüşü Uygun Uygun Değil

Hazırlık Sınıfı. 1.Sınıf / Güz Dönemi

SERAMİK/METAL OKSİT SENSÖRLÜ ÇİY-NOKTASI ÖLÇER KALİBRASYON SİSTEMİ

UME TAM OTOMATİK KÜTLE YÜKLEMELİ PİSTONLU BASINÇ STANDARDI

YTÜ Makine Mühendisliği Bölümü Mekanik Anabilim Dalı Özel Laboratuvar Dersi Strain Gauge Deneyi Çalışma Notu

BESMAK MARKA BCO 113 SERİSİ TAM OTOMATİK BİLGİSAYAR KONTROLLÜ HİDROLİK BETON TEST PRESİ VE EĞİLME TEST SİSTEMİ

BİLGİSAYAR DESTEKLİ TASARIM VE ANALİZ (ANSYS)

Sensörler. Yrd.Doç.Dr. İlker ÜNAL

MMM291 MALZEME BİLİMİ


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

MMM 2011 Malzeme Bilgisi

: Ender CENGİZ KİŞİSEL BİLGİLER. : Şehit Recep Güngör Cad. Bergule Sitesi 1 Kısım D Blok No:5 Lüleburgaz / KIRKLARELİ

İleri Teknoloji Bilimleri Dergisi Journal of Advanced Technology Sciences ISSN:

Sarıçam dan Üretilen Masif Panellerin Bazı Özellikleri

Teknik Katalog [Test Standı]

Mühendislik Birimleri Laboratuarları 1. İnşaat Mühendisliği Birimi Laboratuarları Yapı Malzemeleri ve Mekanik Laboratuarı

KOÜ. Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü (1. ve 2.Öğretim / B Şubesi) MMK208 Mukavemet II Dersi - 1. Çalışma Soruları 23 Şubat 2019

WDW 300 KN Computer Control Tensile Testing Machine

Malzemenin Mekanik Özellikleri

YIĞMA YAPILARDA HASAR TESPİTİ DENEY VE ÖLÇÜM YÖNTEMLERİ. Dr.Fevziye AKÖZ

YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ MAKİNE FAKÜLTESİ

MEKATRONĐK EĞĐTĐMĐNDE LABORATUAR UYGULAMALARINDA KULLANILMAK ÜZERE MASAÜSTÜ ÇEKME CĐHAZI TASARIMI

YTÜ Makine Mühendisliği Bölümü Mekanik Anabilim Dalı Genel Laboratuvar Dersi Eğilme Deneyi Çalışma Notu

METALURJİ VE MALZEME MÜH. LAB VE UYG. DERSİ FÖYÜ

MMT113 Endüstriyel Malzemeler 11 Kompozit Malzemeler. Yrd. Doç. Dr. Ersoy Erişir Güz Yarıyılı

DUVARMATĠK 1150 MODÜLER DUVAR PANELĠNĠN ISI ĠLETĠM KATSAYISININ VE SES ĠLETĠM KAYBININ TAYĠNĠ

ALIN KAYNAKLI LEVHASAL BAĞLANTILARIN EĞME TESTLERİ

Betonarme Kirişlerin Karbon Elyafla Güçlendirilmesi Üzerine Deneysel Bir Araştırma

Akreditasyon Sertifikası Eki (Sayfa 1/10) Akreditasyon Kapsamı

Elektronik Termostat TE-1

2. Amaç: Çekme testi yapılarak malzemenin elastiklik modülünün bulunması

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

Calacatta Oro

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ/MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ EĞİTİM PLANI Saat/Hafta

1.Sınıf / Güz Dönemi

Transkript:

1 SÜREKLİ KARBON ELYAF DEMETİNDEKİ HASARIN ELEKTRİKSEL YÖNTEMLE ÖLÇÜMÜ Ersin TOPTAŞ* Evren ÇAĞLARER** Nihat AKKUŞ*** *MARMARA ÜNİVERSİTESİ, Göztepe Kampüsü, Kadıköy/İSTANBUL E-mail: etoptas@marmara.edu.tr Tel: 0216 336 5770 (İç hat: 551) *KIRKLARELİ ÜNİVERSİTESİ, Kavaklı Kampüsü, KIRKLARELİ E-mail: evren@kırklareli.edu.tr Tel: 0288 246 1666 (İç hat: 1201) *** MARMARA ÜNİVERSİTESİ, Göztepe Kampüsü, Kadıköy/İSTANBUL E-mail: nihat.akkus@marmara.edu.tr Tel: 0216 336 5770 (İç hat: 320) ÖZET Endüstrinin son yıllarda yoğun olarak kullandığı sürekli karbon elyafın sarım teknolojisi ile şekillendirilmesi esnasında ortaya çıkan hasarın elektriksel yöntemle ölçülmesini sağlayacak düzenek tasarlanmıştır. Oluşturulan düzenek servo motor tahrikli olan sistemde sürekli elyaf üzerinde çekme kuvveti oluşturularak makaralarla yönlendirilmesi esasına göre çalışmaktadır. Sürekli karbon elyaf makaralardan ön gerilme altında geçerken lif kırılmaları meydana gelmekte ve bu hasar düzenekte bulunan problarla elektriksel olarak ölçülebilmektedir. Tasarlanan düzeneğin testlerinde Toray firmasına ait olan T1000G-12K sürekli karbon elyaf kullanılmış olup deney sonuçları düzeneğin ön gerilme altında uğradığı hasarın elektriksel olarak ölçülebileceğini göstermiştir. Anahtar Kelimeler: Elektriksel ölçüm, Ön gerilme düzeneği, mekatronik sistem, sürekli karbon elyaf, ABSTRACT Heavily used by the industry in recent years, with the design of continuous carbon fiber winding technology of damage occurring during the measurement of the electrical method that is designed mechanism. Continuous servo-mechanism, which created the system works on the basis of guidance rollers formed on the fiber tensile strength. Continuous carbon fiber passes under pretension rollers fiber breakage occurs and the probes of this embodiment, the damage can be measured electrically. The apparatus is designed for testing firm Toray T1000G-12K continuous carbon fiber front of the apparatus used and the experimental results showed that under stress suffered damage can be measured electrically. Key Words: Electrical measurement, pre-tension system, mechatronic systems, continuous carbon fiber 1. GİRİŞ Teknolojinin ve bilimin büyük bir hızla geliştiği günümüz endüstrisinde ekonomik, yüksek mukavemetli ve hafif malzemelere ihtiyaç duyulmaktadır. Karbon elyaf takviyeli kompozit malzemeler (Carbon Fiber Reinforced Polimer - CFRP) yüksek kopma mukavemeti ve korozyon direncinin yanında düşük yoğunluk ve termal genleşme özelliklerinden dolayı uzay, uçak, askeri uygulamalar gibi çok önemli alanlarda kullanılmaktadır. CFRP kompozitlerin üretim yöntemlerinden bir olan elyaf sarma (Filament Winding FW) teknolojisi geliştirilmek istenen, tercih edilen ve etkili bir metot olup, dayanıklı ürünler üretmek bu yöntemle mümkün olabilmektedir. FW teknolojisi ile üretimi yapılan endüstriyel ürünlerin başında özellikle yüksek basınçlı tüpler ve boru şeklindeki simetrik elemanlar gelmektedir. Bu teknoloji

2 ile sarılan tüpler kullanım koşullarından dolayı yüksek dayanımlar göstermesi gerektirdiğinden dolayı, sarım sırasında meydana gelebilecek olumsuz durumlar tüpün mukavemet performansında kayıplara sebep olmaktadır. Özellikle CFRP kompozit uygulamalarında kırılgan yapıya sahip olan karbon elyaf, sarım sırasında olumsuz koşullardan etkilenmesi durumunda nihai ürünün mukavemet kayıplarında büyük rol oynamaktadır. FW makinelerinde sarım esnasında tüp üzerine sarılan sürekli karbon elyafların arasında oluşması muhtemel boşlukların önüne geçebilmek için kullanılan elyafa belirli bir ön gerginlikte olması gerekir. Bu gerginliğin sağlanması ve istenilen değerlerde olabilmesi için FW makinelerinde ön gerilme ünitesi bulunmaktadır. Bu ön gerilme ünitesinde kırılgan yapıya sahip sürekli karbon elyaf gibi malzemeler ön gerilme altında makaralardan geçerek sarım işlemi boyunca dinamik zorlamalar etkisinde kalmaktadır. Nitekim Genç in yapmış olduğu doktora çalışmasında, elyaf sarma yönteminde sürekli karbon elyafın ön gerilme parametrelerine bağlı olarak mukavemet kaybına uğradığı deneysel olarak ortaya konmuştur. Çalışmada, sarılan karbon elyafın, elyaf sarma makinesinin ön gerilme ünitesinde hasara uğradığının tespitinde çekme testleri yapılmış, oluşan hasarın sarım koşullarına bağlı olarak %10 ile %43 oranında oluştuğunu ortaya koymuşlardır [1]. Bu durum sürekli elyafların sarım işleminde sarım koşullarına bağlı olarak oluşan hasarın, üretilen nihai ürünün mukavemet değerlerini etkilemektedir. Şekil 1 Kompozit üretiminde elyaf sarma yöntemi [2] Cohen yapmış olduğu elyaf sarma yöntemi ile üretilen tüplerin imalatından çeşitli parametrelerin ürün üzerindeki etkisinin araştırmasında en önemli etkinin elyafa uygulanan ön gerilmenin büyüklüğü ve süresi olarak ortaya koymuştur. Bu iki değişken, üretilen basınçlı kabın dayanım ve kalite açısından önemli rol üstlenmektedir [3]. Bu sebeple elyaf işlemlerinde günümüz teknolojilerinde FW makinelerinde elyaf üzerindeki gerginliğin sarım esnası boyunca sabit kalması açısından elektronik ve mekanik çözümler ortaya konulmuştur. Bu çalışmalardan Imamura ve arkadaşları elyaf sarma makinalarında karbon elyafın sarım esnasında elyaf üzerindeki gerginliği kontrolünde PID kontrolle sağlamıştır. Bu kontrolle karbon elyafın gerginlik değerinin istenilen değerde tutarak sarım esnasında liflerdeki gerginlikleri sabit tutarak sarım işleminin gerçekleştirilmesini sağlamıştır [4]. Fakat PID gibi kontrol uygulamalarında denetleyici ölçülü bir süreç içinde değişen ve istenilen ayar noktası ile arasındaki farkı olarak bir "hata" değerini hesaplar. Kontrolör proses kontrol girişini ayarlayarak hatayı en aza indirerek istenilen ayar değerine ulaşmak için çalışır. Böylece kırılgan yapıya sahip olan karbon elyaf üzerindeki gerginlik dinamik olarak ani yük değişimlere maruz kalmasından dolayı elyafa üzerinde hasar oluşturması muhtemeldir. Bu tür uygulamalarda elyaf üzerindeki gerginliğin ani değişimler altında kalmadan kontrolün sağlayacak uygulamalar geliştirilmesi üretilecek olan ürünün kalitesi açısından önemlidir. Karbon elyaf yapısı bakımından yüksek mukavemet özelliklerine sahip olması yanında iletken bir malzeme olup, elektriksel ölçümlerinin gerçekleştirilmesi kılmaktadır. Bu sebeple Wang ve Chung un yapmış olduğu çalışmada, karbon elyafın elektrik iletkenliğinden faydalanılarak elyafların lif yönünde uygulanan kuvvetin etkisiyle yapısında meydana gelen birim şekil değişimlerin elektriksel dirençle olan ilişkisini ortaya koymuştur. Bu araştırmada Torayın T300 6K karbon elyaf ürünün ölçüm faktörünü (gage factor) bularak, karbon elyafın statik ve dinamik yükler altındaki yüklere maruz kalmasıyla oluşan birim şekil değiştirmeleri elektrik direncindeki değişimle ortaya koymuştur [5]. Böylece karbon elyafların bir algılayıcı olarak kullanılabileceğini ortaya koymuştur. Abry ve arkadaşları tek yönlü CFRP

3 malzemelerde hasar tespiti için elektrik direncinden faydalanmışlardır. Yaptıkları eğilme testlerinde, karbon elyafın elektriksel iletkenliğinden faydalanarak CFRP yapılardaki hasar tespitinde iyi elektrik iletkenliğine sahip olan karbon elyaf ile hassas olarak ölçülerek saptanabileceğini ortaya koymuştur [6]. Böylece karbon elyafın elektriksel olarak bir ölçüm aracı olarak kullanılmasının mümkün olmasından dolayı yapısından meydana gelen değişimler ölçüleceğinden hasar tespitinde kullanılmasını mümkün kılmaktadır. Özellikle elyaf sarma makinelerinde ön gerilmeden kaynaklı karbon elyaflarda meydana gelen kırılmaların tespit edilmesi nihai ürünün çalışma performansının tespiti açısından önemlidir. Bu bilgiler ışığında çalışmamızda karbon elyafların sarım esnasında ön gerilme ünitesinde meydana gelen hasarın tespitinin sarım esnasında ölçülerek ön görülebilir hale getirilmesini sağlamaktır. Bu amaçla karbon elyafların istenilen ön gerilmenin oluşturulması ve ön gerilmede oluşan elyaf kırılmalarının tespitinin bir arada olduğu düzeneğin tasarlanmıştır. 2. DENEY DÜZENEĞİNİN TASARIMI VE ELYAF HASARININ ÖLÇÜMLERİ Çalışmamızın amacı doğrultusunda; elyaf sarma teknolojisinin önemli ünitelerinden biri olan ön gerilme ünitesinde sarım süresi boyunca elyaf üzerindeki çekme kuvvetini sabit tutarak sarımı gerçekleştirmek ve bu ön gerilmeden kaynaklı karbon elyafın kırılmalarını tespit etmektir. Bu sebeple oluşturulan sistem, üç makaradan oluşan bir ön gerilme ünitesi olup, istenilen sabit hızda ve gerginlikte makaralar arasından geçtikten sonra karbon elyafın elektrik direnci ölçülmesiyle hasar tespiti yapılmaktadır (Şekil 2). Çalışmamızda kullanılacak olan sürekli karbon elyaf Toray firmasına ait olan T1000G-12K ürünü olup malzeme özellikleri Tablo 1 de verilmiştir Tablo 1 Toray firmasının T1000G-12K ürünün mekanik özellikleri Ürün Kodu Demetteki Lif Sayısı (Adet) Çekme Mukavemeti (MPa) Elastiklik Modülü (GPa) Uzama (%) Özgül Direnç (π.cm) Yoğunluk (g/cm 3 ) T1000G 12K 12000 6370 294 2,20 1,6x10-3 1,80 2.1. Deney sisteminin oluşturulması Çalışmamızın amacı doğrultusunda tasarlanan ön gerilme test düzeneğinde karbon elyafın gerginliği Programlanabilir Mantık Denetleyici (PLC) tarafından kontrol edilen iki adet servo motor ile sağlanmaktadır. Bu servo motorlardan ilki, tork kontrolü diğer servo motor ise pozisyonlama ve hız kontrolünü gerçekleştirmektedir (Şekil 2 ve Şekil 3). Bu sayede elyafın istenilen kuvvette ve hızda çekilmesini sağlanmaktadır. Sistemde geri besleme elemanı olarak enkoder ve yük hücresi (Load cell) kullanılmıştır. Servo motorlara optik artımlı enkoder bağlı olup, 4x2500 p/r (pulse/resolution) çözünürlükte çalışmaktadır. Şekil 2 Sistemin şematik gösterimi

4 Elyaf üzerindeki gerginliğinin kontrolü için yük hücresi (Loadcell - L1) merdane tip (rotary system) kullanılıp, dönüştürücü sayesinde yük hücresinden alınan mv değerindeki değişimleri 0-10 V aralığında bir gerilim değerine dönüştürülerek PLC nin analog girişine bağlanmıştır. böylece PLC nin analog girişine bağlanan 0-10 V arasındaki sinyaller 12 bit uzunluğundaki sayısal verilere dönüştürülmüştür. Elyaf üzerindeki istenilen gerginlik, kullanıcı tarafından girilen referans değerine göre PLC içine gömülen PID algoritması ile tork kontrollü servo motorun kontrolü sağlanmıştır. Tüm bu aşamaları özetleyen sistemin kapalı çevrim blok diyagramı Şekil 3 de gösterildiği gibi oluşturulmuştur. Şekil 3 Hız,konum ve tork kontollü servo motorun kapalı kontrol çevrimi Elyaf üzerindeki gerginlik ve hız kontrolü sağlandıktan sonra karbon elyaftaki kırılmanın tespiti amacı ile direnç değişimi ölçülmü yapılmıştır. Bu ölçüm işlemi için PLC nin analog girişine bağlı olan iki adet prob arasındaki gerilim değeri kullanılmıştır. Direnç ölçümü doğrusallığın oluşturulabilmesi için akım kontrollü olarak gerçekleştirilmiştir. Karbon elyafın direnç değerinin ölçülen gerilim ve sabit akım değerlerinden hesaplanmaktadır. Bu ölçüm sistemiyle bağlantı elemanlarındaki dirençler elemine edilerek iki prob arasında kalan karbon elyafın direncinin ölçümü yapılmıştır. Şekil 4 Tasarlanan düzenek ve kontrol panosu Tasarlanan düzeneğin deneyinde T1000G-12K karbon elyaf PLC üzerindeki kullanıcı ara yüzünden çekme kuvveti 2 kg, karbon sarım hızı 10 dev/dak ve sarım mesafesi olarak 2000 mm girilmiştir. Bu şartlar altında çalıştırılan düzenekte karbon elyaf üzerindeki çekme kuvvet ayarı oluşturulan PID kontrolü sayesinde ± 50gr sarım boyunca uygulandığı sistem üzerindeki yük ölçerle ölçülmüştür (Şekil 5).

5 Şekil 5 Elyaf üzerindeki gerginliğin zamana göre değişimi 2.2 Karbon elyaftaki hasarın ölçülmesi Karbon elyafın sarım esnasında meydana gelen lif kopmalarından meydana gelen hasarın tespitinde, sisteme dâhil ettiğimiz iki prob arasında geçerek tespiti sağlanmaktadır. Bu ölçüm sistemiyle karbon elyafın üretim esnasında elektriksel ölçümün gerçekleştirilmesiyle nihai ürünün mukavemeti hakkında ön görülebilmesi amaçlanmıştır. Çünkü sarım esnasında çeşitli dinamik kuvvetler altında kırılgan ve iletken bir yapısı olan karbon elyafın elektriksel direnç değişiminde değişiklikler gözlemlenebilmektedir. Karbon elyafın sarım esnasında lif kırılmaların gerçekleşmesiyle kesit alanın düşmesi direnç değerin artmasına sebebiyet vermektedir. Çünkü bir malzemenin özgül direnci (q), malzeme toplam kesiti (A) ve ölçüm boyu (L) biliniyorsa elektrik direnci Denklem 1 ile hesaplanabilmektedir. Elektrik direncindeki değişimle sarım esnasında karbon elyafta meydana gelen lif kırılmaların tespiti ile mukavemet değerindeki düşüş tahmin edilerek ürünün performansı hakkında bilgi sahibi olunabilmesi hedeflenmiştir. R=q*L/A (1) Karbon elyafın tasarlanan ve üretilen düzenekte yukarıda verilen koşullarda gerçekleştirilen sarım işlemi sonucunda Şekil 6 da gibi direnç değişimi gözlemlenmiştir. Alınan verilerde görüldüğü gibi elyafın 400 mm den sonra direnç değerinde artışın olduğu görülmüştür. Bunun sebebi olarak, sarım esnasında 400 mm lik karbon elyafın sistemin tüm zorlayıcı koşullarına maruz kalmadan az hasara uğramamasından kaynaklanmaktadır. Oysaki geri kalan kısmı incelendiğinde, makaralardan ön gerilme altında dinamik koşullardan geçen elyaf kırılgan yapıya sahip olmasıyla da direnç değerinde artış olduğu gözlemlenmiştir. Direnç değerleri incelendiğinde karbon elyafın sarım esnasında yapısındaki liflerin %13-14 civarında kırıldığını ön görülmüştür. Şekil 6 Ön gerilme altında makaralardan geçen elyafın direnç değişimi

6 2.3 Çekme Testi Yaptığımız çalışma sonucunda ölçülen direnç değişimin, elyafın dayanımı üzerindeki etkisinin gözlemlenmesi amacıyla mekanik deneyler içerisinde yaygın olarak kullanılan çekme testi yapılmıştır. Bu testi yapmamızda ki amaç, oluşturulan düzenekte hasara uğrayan karbon elyafın elektriksel olarak ölçülen davranışlarının çekme deneyi sonuçlarının karşılaştırılmasını sağlamaktır. Sonuçlar arasındaki bağlantı, oluşturulan sistemin güvenirliliği hakkında bize bilgi vermesini sağlamaktır. Bu sebeple Marmara Üniversitesi, Teknik Eğitim Fakültesi, Tekstil Eğitimi Bölümü, Fiziksel Testler Laboratuvarında, Instron 4411 cihazıyla, %65 nem ve 20 C sıcaklıkta yapılan çekme deneyi; hasarsız karbon elyaf ve direnç ölçümü yoluyla hasar analizi yapılmış çeşitli elyaf numuneleri üzerinde gerçekleştirilmiştir. Sarım işlemi gerçekleştirilen karbon elyafın çekme deneylerinin gerçekleştirilmesi amacıyla çekme numuneleri ASTM D 4018-99 standardına göre uygun uzunluklarda kesilmiştir [7]. Bu standarda göre çekme makinesinin iki çene arası 150 mm ve elyafın çekme hızını 5mm/dak olarak belirlenmiştir. Şekil 7 Instron 4411 Test Cihazı ve Karbon Elyaf Çekme Numuneleri Çekme testinde kullanılmak üzere hazırlanan numuneler iki kısımda hazırlanmıştır. Bunlar sarım işlemine maruz bırakılmamış hasarsız ve sarım işlemine maruz bırakılmış hasarlı karbon elyaf numuneler olmak suretiyle her iki koşul için 4 adet çekme numunesi hazırlanmıştır. Bu numuneler ASTM D 4018-99 standardına uygun olarak ve çenelerin tutma boylarına bağlı olarak 250 mm boyunda kesilmiş ve çenelerden sıyrılmaması amacıyla düğüm atılmıştır (Şekil 7). Çekme testi sonuçları olarak Tablo 2 ve 3 incelendiğinde hasarlı ve hasarsız arasında çekme kuvvetinde %14.4 civarında kayıp olduğu görülmüştür. Tablo 2 Sarım İşlemine Tabi Tutulmayan Karbon Elyafın Çekme Deneyi Sayısal Sonuçları Numune No Birim Şekil Değiştirme (%) Kopma Kuvveti (N) 1 2,72 764,297 2 2,68 774,303 3 2,74 783,721 4 2,78 790,686 Ortalama ( ± Standart Sapma) 778,252 (± 1,472)

7 Tablo 3 Sarım İşleminden Sonra Elde Edilen Karbon Elyafın Çekme Deneyi Sayısal Sonuçları Numune No Birim Şekil Değiştirme (%) Kopma Kuvveti (N) 3. SONUÇ 1 2,52 659,919 2 2,53 660,213 3 2,53 668,159 4 2,54 676,596 Ortalama ( ± Standart Sapma) 666,222 (± 7,900) Yapılan bu çalışmada karbon elyafın sarım esnasında ön gerilmeden kaynaklı hasarın tespitine yönelik düzenek tasarlanmış ve ön gerilmeden kaynaklı hasarın tespiti yapılmıştır. Hasar tespitinde karbon elyafın elektriksel iletkenliğinden faydalanılarak direnç ölçümündeki değişimler gözlemlenmiştir. Gözlenen verilere göre sarım esnasından ön gerilmeye maruz kalan elyafın kırılgan yapısından ötürü yapısındaki liflerin kırıldığı ve buna bağlı olarak toplam kesit alanın düşerek direncin arttığı görülmüştür. Direnç değerinin artması elyafın içerisindeki liflerin koparak toplan alanın düşmesiyle meydana gelmektedir. Bunun sonucu olarak elyafın üzerindeki çekme kuvvetin lif başına olan değerin artması sonucu daha düşük kuvvette kopmasına sebebiyet vermektedir. Tasarlanan düzeneğin doğruluğunun ölçülmesi amacıyla yapılan çekme testide göstermiştir ki, sarım koşullarına maruz bırakılan karbon elyafın hiçbir işleme maruz kalmayan karbon elyafa göre düşük çekme kuvvetinde kopmalar gözlemlenmiştir. Bu çekme kuvvetindeki düşme oranı, karbon elyafın tasarlanan düzenekteki direnç ölçümündeki artış oranıyla örtüştüğü gözlemlenmiştir. Sonuç olarak tasarlanan bu düzenek karbon elyafın sarım esnasında sarım koşullarına bağlı olarak elyaf da meydana gelen hasarın tespitinde direnç ölçümünün kullanılabileceği gözlemlenmiştir. Sarım sonucunda karbon elyafın mukavemet kaybının, ölçülen direnç değerindeki değişimle tahribatsız olarak ölçüle bilmesine imkan sağlanmıştır. Bu sayede karbon elyafın, FW makinelerinde üretilen ürünlerin mukavemet performansları ön görülebilmesi olması endüstri açısından önemini ortaya koymaktadır. KAYNAKLAR 1. Genç, G., Elyaf Sarma Yöntemiyle Üretilen Karbon Elyaf Kompozitlerde Ön Gerilme Parametrelerinin Elyaf Ve Kompozit Mukavemetine Etkisi, 2008, Marmara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü: İstanbul, Türkiye. 2. Long, A.C., Composites forming technologies. 2007, Florida, USA: CRC Press. 3. Cohen, D., Influence of filament winding parameters on composite vessel quality and strength. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 1997. 28(12): p. 1035-1047. 4. Imamura, T., et al. Design and tension control of filament winding system. in Systems, Man, and Cybernetics, 1999. IEEE SMC'99 Conference Proceedings. 1999 IEEE International Conference on. 1999. Ieee. 5. Wang, X. and D. Chung, Continuous carbon fibre epoxy-matrix composite as a sensor of its own strain. Smart materials and structures, 1996. 5(6): p. 796-800. 6. Abry, J.C., et al., In situ detection of damage in CFRP laminates by electrical resistance measurements. Composites Science and Technology, 1999. 59(6): p. 925-935. 7. ASTM_D_4018-99, Standard Test Methods for Properties of Continuous Filament Carbon and Graphite Fiber Tows, Reapproved 2004.

8 ÖZGEÇMİŞ Ersin TOPTAŞ 1982 Ankara doğumlu olup Marmara Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Makine Eğitimi Tasarım ve Konstrüksiyon Anabilim dalından 2004 yılında mezun oldu. Marmara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsünde Makine Eğitim bölümünde 2006 yılında Şekil Hafızalı Metaller ile Aktüatör Tasarımı tezini hazırlayarak yüksek lisansını tamamlamıştır. 2005 Yılının başlarında Marmara Üniversitesi Mekatronik bölümünde Araştırma Görevlisi olarak başladı ve halen görevine devam etmektedir. 2007 yılında vatani görevini tamamlamış olup, evlidir. Marmara Üniversitesinin Fen Bilimleri Enstitüsü Makine Eğitimi bölümünde doktora yaparak, Sürekli Karbon Elyaf Takviyeli Kompozit İmalatında Ön Gerilmeden Kaynaklanan Mukavemet Kaybının İncelenmesi konuyu çalışmaktadır. Evren ÇAĞLARER İlkokulu Edirne İstiklal İlkokulu nda, Orta Okulu I. Murat Lisesi nde, liseyi Edirne Anadolu Öğretmen Lisesi nde okudu. Lisans eğitimimi Marmara Üniversitesi, Teknik Eğitim Fakültesi, Elektrik Öğretmenliği, Enerji İletimi ABD da tamamladı. 2000 yılında Trakya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi nde Araştırma Görevlisi olarak çalışmaya başladıktan sonra, aynı üniversitede yüksek lisans ve doktora çalışmalarında bulundu. Pamuk ve İpek Elyaflarla Takviye Edilmiş Plastik Matrisli Kompozitlerin Elektriksel Özellikleri başlıklı Yüksek Lisans tezi ve Karbon Elyaf Hasarlarının Elektriksel Yöntemlerle Tespiti isimli doktora tez çalışmalarını yapmıştır. Halen Kırklareli Üniversitesi nde Araştırma Görevlisi olarak çalışmaktadır. Prof. Dr. Nihat AKKUŞ Balıkesir Merkez Endüstri Meslek Lisesi Tesviye Bölümünden 1979 yılında mezun olduktan sonra, Marmara Üniversitesinde, 1979-1983 yılları arasında lisans ve 1984-1986 yılları arasında da yüksek lisans eğitimini yapmış, 1992-1996 yılları arasında Tokyo Şehir Üniversitesinden Makine Mühendisliği alanında Titanyum Tüplerin Superplastik Deformasyon ile Şekillendirilmesi üzerine doktorasını tamamlamıştır. 1985-1992 Yılları Arasında Marmara Üniversitesinde Araştırma Görevlisi, 1996-2001 Yılları Arasında Tokyo Üniversitesinde Öğretim Üyesi, 2001-2002 Yılları Arasında Fransa Bourgony Üniversitesinde Doktora Sonrası Araştırmacı ve Doçent Kadrolarında Çalışmıştır. 2002 yılından itibaren katıldığı Marmara Üniversitesinde Mekatronik Bölümünde 5.5 yıl Kurucu Bölüm Başkanlığı, Mesleki Eğitim Merkezi Kuruculuğu, Vakıf Üniversitesi Kurucu Rektörlüğü, Uluslararası Kaynak Enstitüsü Kurucu Denetleme Kurul Başkanlığı görevlerinde bulunmuştur. 100 civarında uluslararası yayını ve 5 si basılmış olan 7 kitabı vardır.