Optimization of interfacial bonding at metal case-adhesive and adhesive-epdm insulation interfaces through surface treatments for rocket motor applications
Roket motoru uygulamaları için yüzey işlemleri ile metal gövde–yapıştırıcı ve yapıştırıcı–epdm yalıtım arayüzlerindeki yapışmanın optimizasyonu
- Tez No: 995513
- Danışmanlar: PROF. DR. NECATİ ÖZKAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Polimer Bilim ve Teknolojisi, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Elastomer-metal yapıştırma sistemleri, yüksek mekanik yükler ve zorlu çevresel koşullar altında çalışmaları nedeniyle savunma ve havacılık sektörlerinde kritik öneme sahiptir. Yapısal bütünlüğün korunması ve hizmet güvenliğinin sağlanması için güvenilir bir bağ oluşturulması hayati önem taşır. Bu yapışma sistemleri yalıtım uygulamalarında yaygın olarak kullanılsa da düşük yüzey enerjisi ve karmaşık yüzey kimyası nedeniyle EPDM'in yapıştırıcılarla birleştirilmesi ciddi zorluklar teşkil etmektedir. Mevcut literatür temel olarak vulkanizasyon esaslı veya astar destekli yaklaşımlara odaklanmaktadır ancak yüzey temizliğinin yapıştırıcı esaslı EPDM-metal yapışma sistemi üzerindeki nicel etkisi yeterince ele alınmamıştır. Bu çalışmada, epoksi esaslı yapısal yapıştırıcılar kullanılarak çelik substratlara yapıştırılan EPDM kauçuğun yapışma davranışı incelenmiştir. Araştırma kapsamında; yüzey pürüzlülüğü, yüzey temizliği, EPDM'nin mekanik pürüzlendirme yöntemleri ve atmosferik plazma uygulamasının etkileri değerlendirilmiştir. Metal–yapıştırıcı arayüzü yüzey pürüzlülüğü ve temizlik parametreleri üzerinden optimize edilirken; EPDM–yapıştırıcı arayüzü mekanik pürüzlendirme ve plazma işlemleri ile optimize edilmiştir. Yapışma performansı, çekme ve kayma testleri ile değerlendirilmiş ve hasar modları analiz edilmiştir. Sonuçlar, yapışma mukavemetini sınırlayan birincil arayüzün metal-yapıştırıcı arayüzü değil, EPDM-yapıştırıcı arayüzü olduğunu göstermiştir. Metal-metal deneyleri, optimum yüzey koşullarının Ra 4–8 µm pürüzlülük ve 0–50 RFU temizlik değerlerine karşılık geldiğini ortaya koymuştur. EPDM yüzeylerinin mekanik olarak pürüzlendirilmesi yapışma mukavemetinde %154'e varan artışlar sağlarken, atmosferik plazma uygulaması özellikle kayma yükleri altında %54'e kadar ek bir mukavemet artışı sağlamıştır. Bu çalışma, EPDM-metal yapışma sistemlerini optimize etmek için EPDM arayüzüne odaklanan nicel ve sistematik bir yüzey hazırlama yaklaşımı sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
Elastomer-metal bonding systems are critical in the defense and aerospace industry because they operate under high mechanical loads and challenging environmental conditions. Creating a reliable bond is critical for maintaining structural integrity and ensuring service safety. Although these bonding systems are commonly utilized in insulation applications, bonding EPDM with adhesives poses serious challenges due to its low surface energy and complex surface chemistry. Existing literature focuses primarily on vulcanization-based or primer-assisted approaches; however, the quantitative effect of surface cleanliness on adhesive-based EPDM-metal bonding has not been sufficiently addressed. In this study, the adhesion behavior of EPDM rubber bonded to steel substrates using epoxy-based structural adhesives was investigated. The research evaluates the effects of surface roughness, surface cleanliness, mechanical roughening methods of EPDM, and atmospheric plasma application. The metal-adhesive interface was isolated through metal-to-metal bonding experiments, while the EPDM-adhesive interface was enhanced by mechanical roughening and plasma treatments. Adhesion performance was evaluated through tensile and shear tests, followed by failure mode analysis. The results indicated that the primary interface limiting bond strength was the EPDM-adhesive interface, not the metal-to-adhesive interface. Metal-to-metal experiments showed that optimum surface conditions correspond to Ra 4–8 µm and 0–50 RFU cleanliness. Mechanical roughening of EPDM surfaces resulted in bond strength increases of up to 154%, while atmospheric plasma application provided an additional strength increase of up to 54%, especially under shear loads. This study presents a quantitative and systematic surface preparation approach focusing on the EPDM interface for optimizing EPDM-metal bonding systems.
Benzer Tezler
- Sızdırmazlık cam bileşimlerinin geliştirilmesi, farklı yöntemlerle şekillendirilmesi ve karakterizasyonu
Development of sealing glass compositions, forming with different techniques and their characterization
MELİS CAN ÖZDEMİR YANIK
Doktora
Türkçe
2023
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SÜHEYLA AYDIN
DOÇ. DR. ESİN GÜNAY
- Desıgn, fabrıcatıon and optımızatıon of novel carbon-based ato flexıble wearable sensors for healthcare and heart actıvıty monıtorıng
Sağlık ve kalp aktivitesi takibi için yeni nesil karbon bazlı esnek giyilebilir ato sensörlerin tasarımı, üretimi ve optimizasyonu
AHMAD ADNAN SHOUKAT
Doktora
İngilizce
2026
Biyomühendislikİstanbul Medipol ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN KÖTEN
- Sulu çözeltilerden metilen mavisi giderimi için TE/ZNO/C2N3 fotokatalizörünün sentezi, karakterizasyonu ve optimizasyonu
Synthesis, characterization, and optimization of TE/ZNO/c2N3 photocatalyst for methylene blue removal
MUHAMMED HAS
Doktora
Türkçe
2025
Çevre MühendisliğiSakarya ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FÜSUN BOYSAN
PROF. DR. ABDİL ÖZDEMİR
- Polimer matrisli kompozit özelliklerine muz bitkisi lifi kullanımının etkisi
Impact of banana plant fiber incorporation on the properties of polymer matrix composites
YUNUS YİĞİT
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Metalurji MühendisliğiMersin ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÖKHAN AÇIKBAŞ
- Kauçuk hamurunun mekaniksel özelliklerinin kenevir lifi ile iyileştirilmesi
Enhancement of mechanical properties of rubber compounds with hemp fibers
CEMAL GÜNER