Yapıştırıcı bağlantılarda GFRP kompozit malzemelerin yüzey pürüzlülükleri ve kaplama işleminin yüzey enerjisine etkisi
Effect of surface roughness and coating process on the surface energy of GFRP composite materials in adhesive bonding
- Tez No: 1011990
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ CELALETTİN BAYKARA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Makine konstrüksiyonu, Makine tasarımı, Makineleşme, Machine construction, Machine design, Mechanization
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Günümüzde otomotiv endüstrisi, daha hafif, dayanıklı ve çevresel sürdürülebilirliği yüksek malzeme arayışları doğrultusunda geleneksel metallere alternatif olarak kompozit malzemelere yönelmektedir. Bu bağlamda cam elyaf takviyeli plastikler (GFRP), sahip oldukları üstün fiziksel ve kimyasal özellikler nedeniyle öne çıkmaktadır. GFRP malzemelerin yüksek mukavemet/ağırlık oranı, korozyon direnci, tasarım esnekliği ve üretim süreçlerine entegrasyon kolaylığı gibi avantajları, otomotiv firmalarının bu malzemeleri tercih etmesinde belirleyici rol oynamaktadır. Ayrıca yakıt tüketimini azaltma ve karbon emisyonlarını düşürme hedefleri doğrultusunda GFRP'nin kullanımı stratejik bir tercih olarak değerlendirilmektedir. Bu tez kapsamında, GFRP malzemelerin otomotiv sektöründeki artan kullanım eğilimleri ve bu tercihin arkasındaki teknik ve ekonomik gerekçeler incelenmiştir. Çalışma kapsamında, GFRP kompozit malzemelere uygulanan astar boya kaplamalarının, kataforez kaplanmış çelik karoserilerle yapışma mukavemeti üzerindeki etkileri değerlendirilmiştir. Bu amaçla, belirlenen şartlara uygun olarak beş farklı grup altında toplam 26 numune hazırlanmış ve bu numunelere çekme testleri uygulanarak birleştirme mukavemeti ve uzama değerleri belirlenmiştir. Ardından, yapışma başarısızlıklarının mikroyapısal karakterizasyonu için SEM/EDS analizleri gerçekleştirilmiştir. Elde edilen bulgular, astar boya uygulanmış GFRP yüzeylerinin kataforez kaplı çelik yüzeylerle güçlü kimyasal bağlar kurduğunu ortaya koymuştur. Bu sonuçlar doğrultusunda, GFRP yüzeylerine astar boya, çelik yüzeylere ise kataforez kaplama uygulanmasının, yapıştırıcı yüzey enerjisini artırarak daha sağlam yapışma performansı sağladığı tespit edilmiştir. Böylece, bu kaplama yöntemlerinin, geleneksel uygulamalara alternatif olarak değerlendirilebileceği sonucuna ulaşılmıştır. Bu çalışma sonucunda elde edilen veriler, hibrit malzeme birleştirme teknolojilerinde yüzey hazırlığı ve kaplama stratejilerinin kritik önemini ampirik olarak kanıtlamaktadır. GFRP bileşenlerin çelik gövde yapısıyla olan adezif etkileşimi, sadece statik mukavemet açısından değil, aynı zamanda üretim hattındaki operasyonel risklerin minimize edilmesi ve montaj süreçlerindeki hata paylarının (Muda) azaltılması noktasında da stratejik bir avantaj sunmaktadır. Özellikle otomotiv montaj hatlarında geleneksel mekanik bağlantı yöntemlerinin yerini alan bu kaplama ve yapıştırma kombinasyonunun, araçların burulma direncini artırırken toplam ağırlıkta sağladığı tasarrufun sürdürülebilir mobilite hedeflerine doğrudan katkı sağladığı görülmüştür. Gelecekte yapılacak çalışmalarda, bu birleştirme yöntemlerinin farklı koşullar altındaki yorulma davranışlarının incelenmesi, için bir veri seti oluşturacaktır.
Özet (Çeviri)
Today, the automotive industry is increasingly turning to composite materials as alternatives to conventional metals in pursuit of lighter, more durable, and environmentally sustainable solutions. In this context, glass fiber reinforced plastics (GFRP) have gained prominence due to their superior physical and chemical properties. Their high strength-to-weight ratio, corrosion resistance, design flexibility, and ease of integration into manufacturing processes make GFRP materials a strategic choice for automotive manufacturers. Moreover, the use of GFRP supports the industry's goals of reducing fuel consumption and lowering carbon emissions. This thesis investigates the growing adoption of GFRP materials in the automotive sector and explores the technical and economic motivations behind this trend. Within the scope of this study, the adhesive bonding performance between GFRP composite materials—coated with primer paint—and cathodic electrodeposition (e- coat) treated steel car bodies was evaluated. A total of 26 samples were prepared under five different groups to simulate various bonding conditions. Tensile tests were conducted to determine the strength and elongation properties of the bonded joints, followed by SEM/EDS analyses to examine the microstructures of adhesive failures. The results revealed that primer-coated GFRP surfaces formed strong chemical bonds with e-coated steel surfaces. Based on these findings, it was concluded that applying primer to GFRP surfaces and e-coating to steel significantly enhances surface energy and adhesive bonding performance. These coating systems may therefore be considered viable alternatives to conventional surface treatment methods. This study empirically demonstrates the critical importance of surface preparation and coating strategies in hybrid material joining technologies. The adhesive interaction between GFRP components and the steel body structure provides a strategic advantage not only in terms of static strength performance, but also in minimizing operational risks along the production line and reducing error margins (Muda) during assembly processes.Particularly in automotive assembly lines, where traditional mechanical fastening methods are increasingly being replaced by coating and bonding combinations, this approach has been shown to enhance torsional rigidity while simultaneously reducing overall vehicle weight. The resulting weight savings contribute directly to sustainable mobility objectives. In future studies, investigating the fatigue behavior of these joining methods under different conditions will contribute to the development of a comprehensive dataset.
Benzer Tezler
- Kompozit yapıların birleştirilmesinde kullanılan bağlantı elemanlarının elyaf yönlenme açısının optimizasyonu
Fiber orientation angle optimization of connection elements used in joining of composite structures
ÜMİT HAKKI AYNACI
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Makine MühendisliğiAkdeniz ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜRKAN ALTAN
- Deniz araçlarındaki kompozit malzemelerin tek bindirmeli yapıştırma bağlantıları üzerine deniz suyu etkisinin ve hasar oluşumunun incelenmesi
Investigation of sea water effect and damage formation on single lap adhesive joints of composite materials in marine vehicles
DUDU MERTGENÇ YOLDAŞ
Doktora
Türkçe
2025
Makine MühendisliğiMarmara ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ GÜRCAN ATAKÖK
PROF. DR. EYUP BAĞCI
- Experimental investigation on mechanicalproperties of adhesively bonded al-gfrpjoints reinforced with nanoparticles
Nanopartiküller ile güçlendirilmiş al-gfrp yapıştırmabağlantılarının mekanik özelliklerin deneysel olarakincelenmesi
DİDEM KINAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Uçak MühendisliğiGaziantep ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MEHMET VEYSEL ÇAKIR
- Tübüler yapıştırıcı bağlantılarda gerilme analizi
Stress analysis of adhesive bonded tubular lap joint
TUĞÇE YAYLA YAZICI
Yüksek Lisans
Türkçe
2007
Makine MühendisliğiZonguldak Karaelmas ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. DURMUŞ GÜNAY
- T-bağlantılarda (T-joint) yapıştırıcı ve malzemenin çekme dayanımına etkisinin araştırılması
Research of the effect on the tensile strength of the adhesive and metarial at T-joint
HAŞİM CAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Uçak MühendisliğiTürk Hava Kurumu ÜniversitesiMakine ve Uçak Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT DEMİRAL