Havacılıkta kullanılan epoksi reçineli karbon fiber takviyeli kompozit malzemelerin kısmi kürleme prosesi ile birleştirilmesi ve prosesin mekanik özelliklere etkisinin incelenmesi
Joining of aerospace grade carbon fiber epoxy resin composite materials by partially cross-linking process and investigation effect of process on the mechanical performance
- Tez No: 917338
- Danışmanlar: PROF. DR. NURSEL DİLSİZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 107
Özet
Hava taşıtlarında bulunan kompleks yapıların üretimi, havacılık tarihinin en önemli araştırma konularından birisi olmuştur. Kompozit malzemelerin bir araya getirilmesinde üç farklı birleştirme prosesi kullanılmaktadır. Bu birleştirme prosesleri, yapışma kuvvetine göre sıralandığında, eş zamanlı kürleme, eş zamanlı birleştirme ve ikincil birleştirme prosesleridir. Tercih edilen üretim yöntemi olan eş zamanlı kürleme prosesinin, kompleks yapılarda uygulanabilirliği oldukça düşüktür. Bu amaçla yapılan çalışmada kısmi kürleme prosesi ile kompleks parçaların eş zamanlı kürleme yöntemiyle üretilmesi hedeflenmiştir. Bu proses ile malzemelerin, yapıştırıcı ve bağlayıcı kullanılmaksızın bir araya getirilmesi sağlanmıştır. Kısmi kürleme prosesinin, mekanik performansını değerlendirebilmek amacıyla camsı geçiş sıcaklığı, katmanlar arası kesme dayanımı, tek bindirmeli kesme dayanımı ve kırılma tokluğu gibi kritik mekanik testler gerçekleştirilmiştir. Yapılan DMA testleri sonucunda, kısmi kürlenen panellerde elde edilen camsı geçiş sıcaklığı değerleri, referans panel camsı geçiş sıcaklık değerlerine yakın olduğu görülmüştür. Katmanlar arası kesme mukavemeti değerlerinde, kısmi kürleme sıcaklığının artışıyla birlikte düşüş gözlemlenmiş ve 160°C sıcaklıkta kısmi kürlenen panellerde %7,5 düşüş gerçekleşmiştir. Tek bindirmeli kesme mukavemeti değerlerinde, kısmi kürleme sıcaklığı ile paralel olarak artış gözlemlenmiştir. Kısmi kürleme prosesi, 140°C sıcaklıktan daha yüksek sıcaklıktaki uygulamalarda birleşme yüzeyinde reçine katmanı oluşumuna sebep olmuştur. Bu sebeple kırılma tokluğu test değerleri 140°C sıcaklıktan daha yüksek uygulama sıcaklıklarında önemli ölçüde düşmektedir. Kısmi kürleme prosesinin uygulanabileceği optimum sıcaklık karbon fiber takviyeli epoksi reçineli prepreg malzemelerde 140°C olarak belirlenmiştir. Kısmi kürleme prosesinin kompleks yapılarda uygulanabilirliğini değerlendirmek amacıyla çalışma sonucunda belirlenen optimum kısmi kürleme koşullarında omega güçlendirilmiş panel üretilmiş ve çekme testi gerçekleştirilmiştir. Kısmi kürleme prosesi, belirlenen optimum kür koşullarında, kompleks yapıların bağlayıcı ve yapıştırıcı malzeme olmaksızın eş zamanlı kürleme yöntemiyle üretilmesi konusunda umut vaad etmektedir.
Özet (Çeviri)
The production of complex structures in aircraft has been one of the most important research topic in the history of aviation. Three different manufacturing processes are used in the joining of composite materials. These joining processes are co-curing, co-bonding and secondary bonding, in order of adhesion strength. The applicability of the co-curing process, which is the preferred production method, is very low in complex structures. For this purpose, it is aimed to produce complex parts with partially co-curing process in this study. With this process, composite materials were brought together without the use of adhesive and fastener. In order to evaluate the mechanical performance of the process on the material, critical mechanical tests such as glass transition temperature, interlayer shear strength, single lap shear strength and fracture toughness were performed on the panels. As a result of the DMA tests, the glass transition temperatures were close to the glass transition temperature of reference panel which is 197°C. A decrease in interlayer shear strength values was observed with the increase in partial curing temperature and a 7.5% decrease was obtained on the panel cured at 160°C. Single lap shear strength values increased with the partially curing temperature The partial curing process caused the formation of a resin layer on the joint surface after 140°C partially curing temperature. For this reason, fracture toughness values decrease significantly at temperatures higher than 140°C. The optimum temperature at which the partial curing process can be applied was determined as 140°C in carbon fiber reinforced epoxy resin prepreg materials. In order to asses the partially curing process on integrated process, omega stiffened panel has been manufactured with the selected manufacturing conditions and peel out test was performed. In the perpective of conducted study, the application of partial curing process with optimum curing conditions determined by obtained data, the production of complex structures by co-curing method without fasteners and adhesives material is promising.
Benzer Tezler
- Biyo-reçine esaslı tekstil kompozitlerinin performans özelliklerinin incelenmesi
Investigation of performance characteristics of bio-resin based textile composites
SEMİH ÖZKÜR
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İPEK YALÇIN ENİŞ
- Hibrit fiber kompozit malzemelerin mekanik özelliklerinin deneysel olarak incelenmesi
Experimental investigation of mechanical properties of hybrid fiber composite materials
FATİH EMİR DANYILDIZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEÇİL EKŞİ
- Al2O3 nanopartikül katkılı aramid elyaf takviyeli epoksi kompozitlerin mekanik özellikleri
Mechanical properties of Al2O3 nanoparticles filled aramid fiber reinforced epoxy composites
GÖKHAN DEMİRCAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Makine MühendisliğiHarran ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT KISA
- Balistik çarpmaya maruz kalan seramik ve kompozit yapıların sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak modellenmesi ve tasarım eniyilemesi
Finite element modeling and design optimization of ceramic and composite structures under ballistic impact
DENİZ ÇELİKBAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Makine MühendisliğiTOBB Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERDEM ACAR
- Effects of epoxy resin and hardener type on durability and mechanical properties of epoxy mixes
Epoksi karışımlarında epoksi reçinesi ve sertleştirici tipinin durabilite ve mekanik özellikler üzerine etkisi
EREN ÖZEREN
Yüksek Lisans
İngilizce
2006
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Bölümü
PROF.DR. HULUSİ ÖZKUL