Polimer matrisli kompozitlerin lazer ile işlenmesi
Laser machining of polymer matrix composites
- Tez No: 667752
- Danışmanlar: PROF. DR. TAMER SINMAZÇELİK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Kocaeli Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 106
Özet
Havacılık ve uzay endüstrileri başta olmak üzere polimer matrisli kompozitlerin konvansiyonel işleme yöntemleriyle işlenmesinde çeşitli sakıncalar ve limitler söz konusudur. Özellikle işlenme esnasında fiber matris ara yüzey deformasyonları, fiberlerin kırılması, tabakalı kompozitlerde delaminasyonların oluşması gibi malzemelerin statik ve dinamik özelliklerini olumsuz etkileyecek kusurlar ortaya çıkabilmektedir. Bir diğer yandan malzemelerin mikro ölçekli işlenmesinde ve fonksiyonel yüzeyler oluşturulmasında bilinen yöntemler yetersiz kaldıklarından dolayı tercih edilmemektedir. Lazer ile malzemelerin işlenmesi bu kapsamda ön plana çıkan popüler yöntemlerden biridir. Odaklanmış bir ışın olan lazer ileri uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Lazerin yarattığı yüksek enerji yoğunluğu katı haldeki malzemenin çok hızlı bir şekilde buhar fazına geçmesiyle mekanik hasarlar olmaksızın malzemelerin işlenmesine olanak sağlamaktadır. Bununla birlikte termal etkileşim sonucunda oluşan ısıdan etkilenen bölgenin mümkün olan minimum seviyeye sınırlandırılması gerekmektedir. Uygun lazer seçilmesi ve uygun lazer parametreleriyle çalışılması halinde mikronlar mertebesinde, tekrarlanabilir, yüksek kalitede fonksiyonel yüzeyler oluşturmak mümkündür. Tez çalışması kapsamında iki farklı fiber tipiyle desteklenmiş polimer matrisli kompozit malzemelerin yüzeyinde lazer ablasyonu ile yüzey dokusu oluşturuldu. Deneysel çalışmalar 5 farklı enerji yoğunluğunda, 5 farklı atım süresinde ve 3 farklı odak alanı mesafesinde, 1064 nm dalga boyuna sahip, Nd:YAG tipi darbeli lazer kullanılarak gerçekleştirildi. Oluşan çukurların yüzey yapısı stereo mikroskop ve optik profilometre aracılığıyla gözlemlendi. Elde edilen sonuçların nihayetinde lazer mekanizmasının çalışma prensibi hakkında çıkarımlar yapılıp, kaliteli yüzeylerin eldesi amacıyla parametre optimizasyonu hedeflenmiştir. Isıdan etkilenen bölge lazer malzeme etkileşim süresi ile ilişkili olduğundan dolayı daha kısa atım sürelerinde çalışılması ısıdan etkilenen bölgeyi sınırlandırmıştır.
Özet (Çeviri)
There are various drawbacks and limitations in machining of polymer matrix composites with conventional methods, particularly in the aviation and space industries. Especially during machining, defects such as delaminations, breakage of fibers, fiber matrix interface deformations may occur. These defects adversely affect the static and dynamic properties of materials. On the other hand, known methods are not preferred in micro-scale machining of materials and creating functional surfaces due to their inadequacy. Laser machining is one of the popular methods that stand out in this context. Being a focused beam, laser is commonly used in advanced applications. The high energy density created by the laser enables the solid state material to rapidly transition to the vapor phase, allowing the materials to be machined without mechanical damages. However, the heat affected zone generated as result of thermal interaction should be limited to the minimum possible level. It is possible to create reproducible and high quality functional surfaces on the order of microns if working with appropriate laser parameters. Within the scope of the thesis study, the surface texture was created by laser ablation on the surface of polymer matrix composites materials reinforced with two different fiber types. Experimental studies were carried out using a Nd:YAG pulsed laser with a wavelength of 1064 nm, at 5 different energy densities, 5 different pulse durations and 3 different focal area distances. The surface structure of the formed cavity was observed with a stereo microscope and optical profilometer. Finally, inferences were made about principle of the laser mechanism and parameter optimization was aimed in order to obtain quality surfaces. Since the heat affected zone is related to the laser material interaction time, working with shorter pulse times limited the HAZ.
Benzer Tezler
- Termoplastik matrisli karbon elyaf takviyeli kompozit malzemelerin üretim sürecinde indüksiyonla ısıtmanın etkileri
The effects of induction heating on the manufacturing process of carbon fibre reinforced thermoplastic composite materials
ÖNER HAŞİM OLGUN
Doktora
Türkçe
2020
Makine MühendisliğiManisa Celal Bayar ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. UĞUR ÇAVDAR
- Çinko borat katkılı CTP kompozit malzemelerin üretimi, mekanik ve kimyasal özelliklerinin incelenmesi
Zinc borate-containing GFRP production and examination of mechanical and chemical properties
SİNAN GÖKTAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Metalurji MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERDAR ASLAN
- Manufacturing and characterization of polymer composites by using selective laser sintering 3D printing method
Seçici lazer sinterleme 3D baskı yöntemiyle polimer kompozitlerin üretim ve karakterizasyonu
BURÇİN ÖZBAY
Doktora
İngilizce
2021
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM ERSİN SERHATLI
- Design of multifunctional architected cellular structures under dynamic loads
Dinamik yükler altında çok fonksiyonlu mimarilendirilmiş hücreli yapıların tasarımı
ZANA EREN
Doktora
İngilizce
2024
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZAHİT MECİTOĞLU
- Seçici lazer sinterleme eklemeli imalat yöntemiyle termoplastik matrisli kompozitlerin üretimi ve karakterizasyonu
Fabrication and characterization of thermoplastic composites by selective laser sintering additive manufacturing method
UMUT CAN CİNGÖZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Mühendislik BilimleriYıldız Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALPTEKİN KISASÖZ
DR. ÖĞR. ÜYESİ BURÇİN ÖZBAY KISASÖZ