Öz: Giriş: Karbon Fiber Takviyeli Plastik (CFRP) kompozit malzemeler, özellikle uzay ve havacılık, otomotiv, denizcilik, askeri teçhizatlar, tıbbi protezler ve spor malzemeleri gibi endüstriyel sanayi alanlarının birçoğunda kullanılmaktadır. Bu malzemeler anizotropik ve heterojen yapılarından dolayı işlenmesi zor malzeme türleri arasındadır. Diğer tabakalı kompozit malzemelerde olduğu gibi bu malzemelerin geleneksel işleme yöntemleri ile işlenmesinde matris çatlamaları, fiber çekilmesi, fiber kopmaları, fiber-matris ayrılması ve delaminasyon (delik yüzey hasarı) gibi hasarlar oluşmaktadır. Bu malzemelerin geleneksel işleme yöntemleriyle işlenmesindeki en büyük sorunlardan biri takım aşınması ve aşınma sonrasındaki takım değişikliğinden oluşan zaman kaybıdır. Bu tür zaman ve maliyet kaybının önlenmesi amacıyla bu malzemelerin modern imalat yöntemleri ile işlenme gerekliliği ortaya çıkmıştır. Aşındırıcılı su jeti (ASJ) ile işleme teknolojisinin hemen hemen her malzemeyi işlemek için uygun olan, ekstra takım ve sabitleme gerektirmeyen, kendinden temizlemenin sağlandığı soğuk işleme yöntemi olmasından dolayı CFRP kompozit malzemelerin işlenmesi için iyi bir alternatif işleme yöntemidir. Bu bağlamda endüstriyel sanayi alanlarının çoğunda kullanılan [0/90]s fiber oryantasyonuna sahip CFRP kompozit malzemenin ASJ ile işlenmesi sonucu oluşması muhtemel olan delaminasyon hasarı analizi yapılmıştır. Amaç: Bu çalışmada; malzemelerin son montajı esnasında delme işleminin diğer işlemlere kıyasla en sık kullanılan işleme yöntemi olmasından dolayı CFRP kompozit malzemenin ASJ ile delinmesi konusu ele alınmıştır. [0/90]s fiber oryantasyonundaki CFRP kompozit malzemenin farklı işleme parametreleri kombinasyonu altında ASJ ile işlenmesinde oluşabilecek delaminasyon hasarının minimuma indirgenebilmesi amacıyla optimum işleme parametrelerinin belirlenmesine çalışılmıştır. Kapsam: CFRP kompozit malzemenin modern imalat yöntemlerinden biri olan ASJ kesme işlemiyle ilgili literatürde çalışma bulunmakta olup bu malzemelerin delinmesi ile ilgili yeterli çalışma bulunmamaktadır. Birçok endüstri alanında kullanılmakta olan [0/90]s fiber oryantasyonundaki CFRP kompozit malzemenin farklı işleme parametreleri altında ASJ ile delinmesinde oluşabilecek delaminasyon hasarı, çalışmamız için problem konusu olarak ele alınmıştır. Yöntem: Yapılan çalışmada, [0°/90°]s fiber oryantasyonundaki CFRP kompozit malzeme iş parçası olarak kullanılmıştır. Deney numunesinin delme işlemleri Bystronic marka Byjet Flex 8030 model max. su basıncı 5300 bar olan 3 eksenli ASJ tezgâhında gerçekleştirilmiştir. CFRP kompozit malzemenin ASJ ile delinmesinde nozul çapı (0,80 mm), aşındırıcı akış oranı (350 gr/dak), aşındırıcı türü ve boyutu (80 mesh garnet) sabit tutulmuştur. Tasarım ve analiz yöntemi olarak Taguchi yöntemi kullanılmıştır. Optimum delme parametrelerini belirlemek ve belirlenen delme parametrelerinin delaminasyon hasarına etkilerini analiz etmek için en uygun ortogonal dizi olan L16 (4 x 4) seçilmiştir. Taguchi deney tasarım yönteminin, farklı işleme parametrelerinde, farklı seviyeleri arasından optimum işleme parametrelerini belirlemek için oldukça yararlı bir yöntem olduğu yapılan çalışmalarla kanıtlanmıştır. Taguchi metoduna göre yapılan deney tasarımı ve istatistiksel analizler Minitab 17 yazılımı ile gerçekleştirilmiştir. Varyans analizi (ANOVA) ile en etkili işleme parametresi belirlenmiştir. Bulgular: CFRP kompozit malzemenin ASJ ile delinmesi sonrası deliklerde meydana gelebilecek delaminasyon hasarını gözlemlemek için deliklerin mikroskobik, SEM, EDS görüntüleri alınarak açılan deliklerin mikro yapısal incelemeleri ve ayrıntılı analizleri gerçekleştirilmiştir. Farklı işleme parametrelerinde açılan 16 farklı delik için delaminasyon hasarı ölçümü yapılmıştır. Aşındırıcılı su jeti ile işlemenin yapısından kaynaklı tabaka giriş ve çıkışında oluşabilecek hasar miktarı farklı olabileceği için görüntüler tabaka girişi ve tabaka çıkışında olacak şekilde iki farklı yönden alınmıştır. Sonuç: Yapılan deneysel analiz sonucunda; yüksek su basıncı ve düşük nozul yaklaşma mesafesinde delik giriş ve çıkışında delaminasyon hasarının azaldığı tespit edilmiştir. [0/90]s fiber oryantasyonundaki CFRP kompozit malzemenin tabaka girişinde oluşan en yüksek delaminasyon hasarı (Fd) değeri 1,383 ve en düşük delaminasyon hasarı (Fd) değeri 1,091 olarak elde edilmiştir. Bu durum, diğer parametrelere bakılmaksızın nozul yaklaşma mesafesindeki 4 kat azalmayla birlikte su basıncındaki % 47,22 oranında artışın tabaka girişinde oluşan Fd değerinde % 21,11 oranında iyileşme sağladığını ortaya koymaktadır. Ayrıca; [0/90]s fiber oryantasyonundaki CFRP kompozit malzemenin tabaka çıkışında oluşan en yüksek delaminasyon hasarı (Fd) değeri 1,241 ve en düşük delaminasyon hasarı (Fd) değeri 1,055 olarak elde edilmiştir. Bu durumda da tabaka çıkışında oluşan Fd değerinde % 14,99 oranında iyileşme sağlanmıştır.
Anahtar Kelimeler: Karbon fiber takviyeli plastik kompozit malzemeler (CFRP), Aşındırıcılı su jeti (ASJ), Delaminasyon, Taguchi metodu.
|
