CAM ELYAF TAKVİYELİ POLYESTER MATRİSLİ KOMPOZİT MALZEMELERDE (CTP) ELYAF TABAKA SAYISINA BAĞLI MEKANİK ÖZELLİKLERİN VE DARBE DAYANIMININ İNCELENMESİ - INVESTIGATION OF MECHANICAL PROPERTIES AND IMPACT STRENGTH DEPENDING ON THE NUMBER OF FIBRE LAYERS IN GL

Öz CAM ELYAF TAKVİYELİ POLYESTER MATRİSLİ KOMPOZİT MALZEMELERDE (CTP) ELYAF TABAKA SAYISINA BAĞLI MEKANİK ÖZELLİKLERİN VE DARBE DAYANIMININ İNCELENMESİOtomotiv, havacılık, uzay ve savunma endüstrilerindeki hızlı gelişim hafif ve yüksek mukavemetli malzemelerin kullanımını gerekli kılmıştır. Bu amaçla cam elyaf takviyeli plastik kompozit malzemeler üretilmeye başlanmış ve yaygın bir şekilde kullanılmıştır. Bu malzemeler, ağırlıklarına oranla daha yüksek mukavemete ve rijitliğe sahip olduğundan geniş kullanım alanı bulmuştur. Bu çalışmada; farklı cam elyaf katman sayısına sahip, el yatırması üretim yöntemiyle üretilmiş kompozit malzemelerin mekanik özellikleri incelenmiştir. Üretilen kompozit malzemelerin çekme ve üç nokta eğme testleri yapılarak ortalama mukavemet değerleri elde edilmiştir. Ayrıca düşük hızlı darbe testi (impact test) yapılarak malzemelerin darbe dayanımları incelenmiştir. Test öncesi ve sonrası numunelerden makro ve mikro fotoğraflar alınmış, numuneler metalografik açıdan karakterize edilmiştir. Reçine ve cam elyaf malzemedeki hasar bölgeleri görüntülerde ayrıntılı olarak incelenmiştir. Cam elyaf takviyeli (CTP) kompozit malzemelerin mekanik özellikleri incelendiğinde elyaf katman sayısına bağlı kompozit malzemelerin mekanik özelliklerinin iyileştiği görülmüştür. Impact test sonuçlarına bakıldığında elyaf katman sayısı artışı ile malzemelerin absorbe ettiği enerji değerleri (hasar enerjisi) yaklaşık lineer bir artış göstermiştir. INVESTIGATION OF MECHANICAL PROPERTIES AND IMPACT STRENGTH DEPENDING ON THE NUMBER OF FIBRE LAYERS IN GLASS FIBRE REINFORCED POLYESTER MATRIX COMPOSITE MATERIALSRapid development of automotive, aviation, aerospace and defense industries are necessitated the use of lightweight and high strength materials. For this purpose, glass fiber reinforced plastic composite materials are began to be produced and widely used. These materials are in proportion to weight have higher strength and rigidity so that has found wide usage. In this study, glass fibre reinforced plastic composite materials were produced with hand lay-up as different number of layers of glass fibre. Mechanical properties of produced composite materials were investigated. Avarage strength values of produced composite materials are obtained with three point bending and tensile tests. In addition to these tests, impact strength of materials were investigated by low speed impact test. Macro and micro photographs of samples were taken before and after the tests. Samples were characterized by metallographic respect. The damage zones of resin and glass fibre materials were examined in detail in the test images. The variation of mechanical properties depending on the number of fibre layers were identified considering the experimental results. Mechanical properties of GFRP materials were investigated; mechanical properties of fibre composite materials had a good outcome, depending on the number of layers. When impact test results are examined, between the number of fibre layers and the values of the energy absorbed by GFRP were observed approximately linearity.

Cam Elyaf Takviyeli Polyester Matrisli Kompozit Malzemelerde (CTP) Elyaf Tabaka Sayısına Bağlı Mekanik Özelliklerin ve Darbe Dayanımının İncelenmesi

Kaynakça

[1] Tolun C.,”Dikdörtgen Elasto-Plastik Kompozit Plakların Dinamik Analizi”, Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 1, Ankara, (2008).

[2] Karakuzu R., Đçten B. M., Aktaş M., Toparlı M., Ataş C., Arman Y., “Kompozit Plaklarda Sıcaklığın Darbe Davranışına Etkisi”, TÜBĐTAK-Proje No: 104M426, 1, (2007).

[3] Shivakumar K.N., Elber W., lllgW., “Prediction of Low-velocity Impact Damage in Thin Circular Laminates “, AlAA J., 23(3), 442-449, (1988).

[4] Sjoblem P.O., Hartness J.T., Cordell T.M., “On Low Velocity Impact Testing of Composite Materials”, J Compos. Matei, 22, 30-52, (1988).

[5] Şenel M.,”Ön Gerilmeli Kompozit Plakların Düşük Hızlı Darbe Yükü Etkisi Altında Davranışlarının Đncelenmesi”, TÜBĐTAK-Proje No:105M195,1,(2009).

[6] Uysal A., “Rüzgar Türbini Kanat Malzemelerinin Mekanik Özelliklerinin Đncelenmesi” ,Yüksek Lisans Tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Đstanbul, (2008).

[7] Yazıcı M., Ülkü S., “Đki Boyutlu Rasgele Dağılı E-Cam Lifi/Polyester Matris Kompozitlerde Yükleme Hızının Mukavemet Üzerine Etkisinin Đncelenmesi”, Uludağ Üniversitesi Müh. Mimarlık Fak. Dergisi, 8 (1), (2003).

[8] Lee N. J., Jang J., “The effect of fibre content on the mechanical properties of glass fibremat/polypropylene composites”, Composites Part A, 815-822, (1999).

[9]Jang J., Han S., "Mechanical properties of glass-fibre mat/PMMA functionally gradient composite", Composites Part A, 1045-1053, (1999).

[10] Rotem A., & Lifshitz J.M., “Longitudinal Strength Of Unidirectional Fibrous Composite Under High Rate Of Loading”, Proc. 26th Annual Tech. Conf. Soc. Plastics Industry Reinforced Plastics, Composites Division, Washington, DC, Section 10-G: 1-10, (1971).

[11] Lifshitz J.M.,” Impact Strength of Angle Ply Fiber Reinforced Materials, Journal of Composite Materials”, 10: 92-101, (1976).

[12] Sierakowski R.L., Nevil G.E., Ross A., Jones E.R., “Dynamic Compressive Strength and Failure of Steel Reinforced Epoxy Composites”, Journal of Composite Materials, 5: 362-377, (1971).

[13] Sierakowski R.L., Chaturvedi S.K., “Dynamic Loading and Characterization of Fiber-Reinforced Composites”, Wiley, New York, (1997).

[14] Abrate S., “Impact on Composite Structures”, Cambridge University Press, Cambridge, (1998).

[15] Kara M., ”Düşük Hızlı Darbeye Maruz Tabakalı Kompozitlerin Dinamik Cevabı”, Yüksek Lisans Tezi, Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Konya, (2006).

[16] Baucom J.N., Zikry M.A., “Low Velocity Impact Damage Progression in Woven E-glass Composite Systems”, Composites Part A, Applied Science and Manufacturing, 36: 658-664, (2005).

[17]: Aslan Z., Karakuzu R., Okutan B. “The Response of Laminated Composite Plates Under Low-Velocity Impact Loading”, Composite Structures, 59: 119-127, (2003).

[18] Aslan Z., Karakuzu R., “Transient Dynamic Analysis of Laminated Composite Plate Subjected to Low-Velocity Impact”, Mathematical & Computational Applications, 7 (1): 73-82, (2002).

[19]http://w1.asianproducts.com/images/pmi mage/6/P12619719833989439m.jpg (13.06.2012)

[20] Poliya Poliester Şti.,”Polijel 212 Jelkot Ürün Teknik Bülteni”, 2004.

[21] Poliya Poliester Şti.,”Polipol 315-DT Polyester Ürün Teknik Bülteni”, (2004).

[22] American Society for Testing and Materials, ASTM D638, Standard Test Method for Tensile Properties of Plastics, (2004).

[23] American Society for Testing and Materials, ASTM D790, Standard Test Methods for Flexural Properties of Unreinforced and Reinforced Plastics and Electrical Insulating Materials, (2004). Geliş Tarihi: 25.06.2012

[24] American Society for Testing and Materials, ASTM D7136 / D7136M – 07, Standard Test Method for Measuring the Damage Resistance of a Fiber-Reinforced Polymer Matrix Composite to a Drop-Weight Impact Event, (2005).

[25] Eker A. A., “Mühendislik Malzemeleri ve Özellikleri”, Ders Notu, Yıldız Teknik Üniversitesi, Makina Mühendisliği Bölümü, (2008).

[26] Türkmen Đ., ”Cam Elyaf Takviyeli Polyester Matrisli Kompozit Malzemelerde Elyaf Tabaka Sayısına ve Üretim Yöntemine Bağlı Mekanik Özelliklerin ve Darbe Dayanımının Đncelenmesi”, Yüksek Lisans Tezi, Celal Bayar Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Manisa, (2012).