Sürekli elyaf takviyeli termoplastik kompozitlerin sıcak haddeleme yöntemi ile üretimi
Manufacturing of continuous fiber reinforced thermoplastic composites by hot rolling process
- Tez No: 933306
- Danışmanlar: PROF. DR. BEDRİ ONUR KÜÇÜKYILDIRIM
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: İmal Usulleri Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 113
Özet
Polimer matrisli elyaf takviyeli kompozitler, sahip olduğu yüksek mekanik özellikleri, düşük ağırlıkları ve tasarım esnekliği gibi özellikleri nedeniyle endüstride yoğun miktarda kullanılmaktadır. İlk modern elyaf takviyeli kompozit uygulamalarında, termoset matris malzemeler kullanılmıştır. Ancak, termoset matrisli elyaf takviyeli kompozitlerin üretim süreçlerinin uzun olması ve geri dönüşüme uygun olmamaları, termoplastik matris malzemelere yönelimi artırmıştır. Termoplastik matrisli kompozitler, geri dönüştürülebilmekte ve geri dönüştürülmüş termoplastik malzemeler, matris malzeme olarak kullanılabilmektedir. Termoplastik matrisli elyaf takviyeli kompozitlerin, düşük proses çevrim süreleri, düşük maliyetleri ve daha çevreci olmaları endüstride kullanımını günden güne artırmaktadır. Kompozit üretiminde termoplastik matris malzemelerinin, yüksek eriyik vizkozitesi matrisin elyaf ıslatma performansını düşürmekte ayrıca üretim sırasında yapı içerisinde kalan gaz boşlukları mekanik özellikleri olumsuz yönde etkilemektedir. Termoplastik matrisli kompozitlerin sıcak haddeleme yöntemi ile üretilmesinde, hadde merdanesinin basınç oluşturacağı bölgede takviye-matris konsolide olurken haddelenmeyen bölgeden gaz çıkışı sağlanabilmektedir. Ayrıca, düz ve profil formda kompozit levhalar istenilen uzunlukta, düşük maliyetle ve yüksek hızlarda üretilebilmektedir. Bu tez çalışmasında, sürekli cam elyaf takviyeli geri dönüştürülmüş polipropilen matrisli kompozitlerin, sıcak haddeleme yöntemi ile üretimi, haddeleme prosesinde kullanılan parametrelerin optimizasyonu, elde edilen kompozit yapının mekanik özellikleri ve elyaf-matris arayüzey performansının incelenmesi amaçlanmaktadır. Kompozit yapının sıcak haddeleme prosesi ile üretiminde sıcaklık, haddeleme hızı ve soğutma parametrelerinin mekanik özellikleri üzerindeki etkiler incelenmiştir. Proses parametrelerinin mekanik özellikler üzerindeki etkisinin belirlenmesinde, Taguchi optimizasyon metodu kullanılmıştır. En optimum parametreler 230 °C proses sıcaklığı, 0.035 m/s haddeleme hızı ve 1 kere haddeleme olarak belirlenmiştir. 3 katman 300 g/m² ağırlığında düz dokuma cam elyaf kumaş ve ağırlıkça %55 geri dönüştürülmüş polipropilen içeren 2 mm kalınlığındaki levhaların ağırlığı 2260 g/m² ve ortalama çekme dayanımı 125 MPa olarak, 4 katman cam elyaf kumaş ve ağırlıkça %48 geri dönüştürülmüş polipropilen içeren 2 mm kalınlığındaki levhaların ağırlığı 2500 g/m² ve ortalama çekme dayanımı 154 MPa olarak elde edilmiştir. Elyaf oranı artışıyla görülen yaklaşık %10'luk ağırlık artışı, ortalama çekme dayanımı değerini %23 artırmıştır. Kırılma yüzeyleri incelendiğinde aynı kompozit levha kalınlığında 4 katman kumaş içeren numunelerde, 3 katman içerenlerden daha fazla miktarda elyaf kırılması ve elyaf yüzeylerine yapışmış matris malzeme gözlemlenmiştir.
Özet (Çeviri)
Polymer matrix fiber reinforced composites are used extensively in the industry due to their high mechanical properties, low weight and design flexibility. The first modern fiber-reinforced composite applications used thermoset matrix materials. However, the long production processes of thermoset matrix fiber-reinforced composites and their unsuitability for recycling have increased the tendency towards thermoplastic matrix materials. Thermoplastic matrix composites can be recycled and recycled thermoplastic materials can be used as matrix materials. The use of thermoplastic matrix fiber reinforced composites in the industry is increasing day by day due to their short process cycle times, low costs and greater environmentally friendliness. In composite production, the high melt viscosity of thermoplastic matrix materials reduces the fiber wetting performance of the matrix and the gas voids remaining in the structure during production negatively affect the mechanical properties. In the production of thermoplastic matrix composites by hot rolling process, while the reinforcement-matrix is consolidated in the region where the roller creates pressure, gas can be released from the non-rolled region. Additionally, composite sheets in flat and profile forms can be produced in desired lengths, at low cost and at short time. In this thesis, it is aimed to produce continuous glass fiber reinforced recycled polypropylene matrix composites by hot rolling process, to optimize the parameters used in the rolling process, to investigate the mechanical properties of the obtained composite structure and the fiber-matrix interface performance. The effects of temperature, rolling speed and cooling parameters on the mechanical properties of the composite structure in the production of hot rolling process were investigated. Taguchi optimization method was used to determine the effect of process parameters on mechanical properties. The most optimum parameters were determined as 230°C process temperature, 0.035 m/s rolling speed and once rolling. The weight of 2 mm thick sheet containing 3 plies of 300 g/m² plain woven glass fiber weave and 55% by weight recycled polypropylene was 2260 g/m² and the average tensile strength was 125 MPa, and the weight of 2 mm thick sheet containing 4 plies of glass fiber weave and 48% by weight recycled polypropylene was 2500 g/m² and the average tensile strength was 154 MPa. Approximately 10% weight rise with increasing fiber content raised the average tensile strength value by 23%. When the fracture surfaces were examined, it was observed that in samples containing 4 plies of weave with the same composite sheet thickness, more fiber breakage and matrix material bonding to the fiber surfaces were observed than in those containing 3 plies.
Benzer Tezler
- Sandviç kompozitlerin farklı ortamlarda yaşlanma davranışlarının incelenmesi
An investigation of aging behaviours of sandwich composites under different conditions
BATUHAN YILDIRIM
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Makine MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. OKAN ÖZDEMİR
- Araçlar için kafes çekirdekli çok hafif sandviç kompozit malzemelerin 3B yazıcı sistemi ile geliştirilmesi
Development of lattice core ultra-light sandwich composite materials for vehicles by using 3D composite printing
TOLGAHAN BAYRAM
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Mühendislik BilimleriBursa Uludağ ÜniversitesiOtomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT YAZICI
- Pet esaslı kompozitlerin üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of pet based composites
MELİS ELDEM EKSEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SENNUR DENİZ
- Investigation of the effect of MWCNT nanomaterials on the mechanical properties of LPET/GF thermoplastic composites
ÇDKNT nanomalzemelerin LPET/CE termoplastik kompozitlerin mekanik özellikleri üzerine etkisinin incelenmesi
ALI MUWAFAQ YOUNUS AL-DARKAZALI
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Makine MühendisliğiOndokuz Mayıs ÜniversitesiNanobilim ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. İBRAHİM İNANÇ
- Sürekli elyaflarla takviye edilmiş çeşitli termoplastik kompozit malzemelerin geliştirilmesi ve mekanik özelliklerinin deneysel olarak incelenmesi
Development of various thermoplastic composite materials reinforced with continuous fibers and investigation of their mechanical properties
HİLAL FİLİZ ÖZTEKİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiFırat ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA GÜR