Geri Dön

Aşındırıcılı su jeti ile karbon fiber takviyeli plastik (CFRP) kompozit malzemenin delinmesi ve kesilmesi

Carbon fiber reinforced plastic (CFRP) composite materials drilling and cutting with abrasive water jet

PDF İndir

  1. Tez No: 518958
  2. Yazar: MELTEM ALTIN KARATAŞ
  3. Danışmanlar: PROF. DR. HASAN GÖKKAYA
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2018
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Karabük Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Konstrüksiyon ve İmalat Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 265

Özet

Bu çalışmada; Karbon Fiber Takviyeli Plastik (CFRP) kompozit malzemelerin modern imalat yöntemlerinden olan Aşındırıcılı Su Jeti (ASJ) ile delinmesi ve kesilmesi araştırılmıştır. CFRP kompozit malzemenin delinmesi veya dairesel kesilmesi işlemleri esnasında oluşan, fiber kopması, reçine-fiber ayrılması, gerilme yoğunlaşması, mikro çatlaklar ve delik bölgesinde deformasyon gibi hasarların oluşmaması için işleme parametrelerinin optimum olanının tespit edilmesi amaçlanmıştır. Çalışmada; uzay ve havacılık endüstrisinde kullanılan [0°/90°]s, [+45°/-45°]s, [0°/45°/90°/-45°]s fiber oryantasyon açılarında (FOA) üretilmiş olan 6 adet CFRP kompozit malzeme kullanılmıştır. Deneylerde işleme parametresi olarak; dört farklı su basıncı (3600, 4300, 4800 ve 5300 bar), nozul ilerleme hızı (750, 1500, 2000 ve 3000 mm/dak), nozul yaklaşma mesafesi (1, 2, 3 ve 4 mm) ve delik çapı (8, 10, 12 ve 14 mm) kullanılmıştır. Delme işlemi öncesinde CFRP kompozit malzemelerde oluşabilecek hasarları minimum değere indirebilmek için plakaların üç tanesine pilot delikler (Ø 5,5 mm) açılmıştır. CFRP kompozit malzemelerin ASJ ile delinmesi sonucunda iş parçası üzerinde meydana gelen delaminasyon faktörü (Fd), kerf açısı (T), dairesellik hatası ve ortalama yüzey pürüzlülüğü (Ra) değerleri analiz edilmiştir. Delaminasyon faktörü, kerf açısı, dairesellik hatası ve ortalama yüzey pürüzlülüğü Minitab 17.0 paket programı kullanılarak Taguchi analizi ile yapılmıştır. Genel olarak; delaminasyon faktörü, kerf açısı, dairesellik hatası ve ortalama yüzey pürüzlülüğü değerlerinin en düşük değerleri, yüksek su basıncı ve düşük nozul yaklaşma mesafesinde, en yüksek değerler ise; düşük su basıncı ve yüksek nozul yaklaşma mesafesinde elde edilmiştir. Ayrıca; en düşük değerlerin pilot delik açılan malzemelerde elde edilmesinden dolayı bu yöntemin başarıyla sonuçlandığı tespit edilmiştir. En düşük delaminasyon faktörü (1,021) pilot delik delinmiş [+45°/-45°]s FOA'daki malzemede, en yüksek delaminasyon faktörü (1,572) ise; [+45°/-45°]s FOA'daki malzemede elde edilmiştir. En düşük kerf açısı (0,870º), pilot delik delinmiş [0°/45°/90°/-45°]s FOA'daki malzemede, en yüksek kerf açısı (3,337º) değeri ise; [+45°/-45°]s FOA'daki malzemede elde edilmiştir. En düşük dairesellik hatası (0,618 mm), pilot delik delinmiş [0°/45°/90°/-45°]s FOA'daki malzemede, en yüksek dairesellik hatası (1,902 mm) ise; [+45°/-45°]s FOA'daki malzemede elde edilmiştir. En düşük ortalama yüzey pürüzlülüğü (0,580 µm) değeri; pilot delik delinmiş [0°/45°/90°/-45°]s FOA'daki malzemede, en yüksek ortalama yüzey pürüzlülüğü (2,708 µm) değeri ise; [+45°/-45°]s FOA'daki malzemede elde edilmiştir. Buna ilaveten; işleme parametrelerinin etki derecelerini belirlemek için varyans analizi (ANOVA) uygulanmıştır. Ele alınan tüm malzemelerde; delaminasyon faktörü, kerf açısı, dairesellik hatası, ortalama yüzey pürüzlülüğü üzerinde su basıncı ve nozul yaklaşma mesafesinin etkili olduğu, delik çapı ve nozul ilerleme hızının daha az etkili olduğu sonucuna varılmıştır. Anahtar Sözcükler : Karbon fiber takviyeli plastik (CFRP) kompozit, aşındırıcılı su jeti (ASJ), işleme (delme, kesme), yüzey pürüzlülüğü, delaminasyon.

Özet (Çeviri)

In this study; Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) composite materials have been investigated by using Abrasive Water Jet (AWJ), one of the modern manufacturing methods, for drilling and cutting. It is aimed to determine the optimum machining parameters in order to prevent damages such as fiber breakage, resin-fiber separation, stress condensation, micro cracks and deformation in the hole region, which occur during drilling or circular cutting of CFRP composite material. In the experiments, four different water pressures (3600, 4300, 4800 and 5300 bar), nozzle feed rate (750, 1500, 2000 and 3000 mm/min), stand-off distance (1, 2, 3 and 4 mm) and hole diameter (8, 10, 12 and 14 mm) were used. Pilot holes (Ø 5,5 mm) were drilled in three of the plates to reduce damages to CFRP composite materials prior to drilling. As a result of drilling of CFRP composite materials with AWJ; delamination factor (Fd), kerf angle (T), circularity error and average surface roughness (Ra) were evaluated on the workpiece. Analysis of the AWJ machining parameters for the mean values of delamination factor, kerf angle, circularity error and average surface roughness were done by Taguchi analysis using Minitab 17.0 program. Generally; the lowest values for delamination factor, kerf angle, circularity error and average surface roughness were obtained at high water pressure and low stand-off distance. Also; it has been found that this method has been successfully accomplished since the lowest values are obtained in pilot drilled materials. The highest values were obtained with low water pressure and high stand-off distance. The lowest delamination factor (1,021) value was obtained in the [+45°/-45°]s FOA's material (pilot hole drilled), and the highest delamination factor (1,572) value was obtained [+45°/-45°]s FOA's material. The lowest kerf angle (0,870º) value was obtained in the [0°/45°/90°/-45°]s FOA's material (pilot hole drilled), and the highest kerf angle (3,337º) value was obtained in the [+45°/-45°]s FOA's material. The lowest circularity error (0,618 mm), value was obtained in the [0°/45°/90°/-45°]s FOA's material (pilot hole drilled), and the highest circularity error (1,902 mm) was obtained in the [+45°/-45°]s FOA's material. The lowest average surface roughness (0,580 µm) value was obtained in the [0°/45°/90°/- 45°]s FOA's material (pilot hole drilled) and the highest average surface roughness (2,708 µm) value was obtained in the [+45°/-45°] FOA's material. In addition, variance analysis (ANOVA) was applied to determine the effect levels of the processing parameters. In all materials; while water pressure and stand-off distance are effective on average surface roughness, delamination factor, kerf angle, circularity error; the hole diameter and nozzle feed rate are less effective. Key Word : Carbon Fiber Reinforced Plastic (CFRP) Composite, Abrasive Water Jet (AWJ), machining (drilling, cutting), surface roughness, delamination.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    632528

    Nanopartikül takviyeli kompozit malzemelerin işlenebilirliğinin araştırılması

    Investigation of the machinability of nanoparticle reinforced composite materials

    FERHAT CERİTBİNMEZ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2020

    Makine Mühendisliğiİskenderun Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AHMET YAPICI

  2. Tez No

    888023

    Aşındırıcı su jeti yöntemi ile delinen karbon fiber takviyeli polimer malzemede kriyojenik işlemin delaminasyon deformasyonuna etkilerinin incelenmesi

    Investigation of the effects of cryogenic treatment on delamination deformation in carbon fiber reinforced polymer material drilled by abrasive water jet method

    EMRE SAPARCA

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Makine MühendisliğiDüzce Üniversitesi

    Kompozit Malzeme Teknolojileri Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ YUSUF ARSLAN

  3. Tez No

    371583

    Zirkonyum diborür nano kristal kaplanmış farklı malzemelerin mekanik ve işlenebilirlik özelliklerinin araştırılması

    Investigation of the zirconium diboride nanocrystal coated different materials mechanic and mechinability properties

    TUNCAY ŞİMŞEK

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2014

    Metalurji MühendisliğiGazi Üniversitesi

    Endüstriyel Teknoloji Eğitimi Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ADNAN AKKURT

    PROF. DR. ŞADAN ÖZCAN

  4. Tez No

    744998

    Renksiz düz camın aşındırıcılı su jeti ile kesiminde çapak ve kum izi hatalarının incelenmesi

    Investigation of burr and grit defects in abrasive waterjet cutting of float glass

    HALİL İBRAHİM AVCI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Makine MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ORHAN ÇAKIR

  5. Tez No

    755877

    Aşındırıcılı su jeti ile doğal taş kesmede alternatif aşındırıcıların performanslarının deneysel incelenmesi

    Experimental investigation of the performance of alternative abrasives in natural stone cutting with abrasive waterjet

    SERKAN KAYA

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Maden Mühendisliği ve MadencilikKaradeniz Teknik Üniversitesi

    Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. GÖKHAN AYDIN

Geri Dön