Öz: Giriş: Karbon Fiber Takviyeli Plastik (CFRP) kompozit malzemeler, düşük özgül ağırlıklarına karşı sergiledikleri yüksek dayanımları ile birlikte amaca uygun özelliklerde farklı şekillerde üretilebilmelerinden dolayı uzay ve havacılık endüstrisi başta olmak üzere birçok endüstri alanında artarak kullanılmaktadır. İmalat işlemlerinden delme işlemi parçaların montajı (perçinli, cıvatalı vb.) esnasında en sık kullanılan işleme yöntemlerinden biri olup tüm işleme operasyonlarının yaklaşık olarak % 40’ını oluşturmaktadır. Diğer tabakalı kompozit malzemelerde olduğu gibi CFRP kompozit malzemelerin hasar görmeden işlenmesi, heterojenite ve termal hassasiyet nedeniyle, uygun koşullar sağlanmış olsa bile, delme, kesme, frezeleme, taşlama, vb. gibi konvansiyonel işlemlerle işlenmesi oldukça zor olmaktadır. Modern imalat yöntemlerinden biri olan 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 farklı işleme parametreleri altında ASJ ile delinmesi sonucu oluşan ortalama yüzey pürüzlülüğü değerleri analiz edilerek işleme parametrelerinin ortalama yüzey pürüzlülüğü üzerindeki etkileri araştırılmıştır. 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 altında ASJ ile işlenmesinde oluşabilecek ortalama yüzey pürüzlülüğü değerlerinin 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 ortalama yüzey pürüzlülüğünün minimuma indirgenmesi 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 delinme işlemi sonrasında ölçümü yapılan ortalama yüzey pürüzlülüğü muayenesi ASTM A802 standardına uygun olarak yapılmıştır. Farklı işleme parametrelerinde açılan 16 farklı delik için ortalama yüzey pürüzlülüğü ölçümü yapılmıştır. Her bir delik için, Mitutoyo marka SJ-410 model pürüzlülük ölçüm cihazı kullanılarak 4 adet ölçüm yapılmıştır. 4 ayrı bölgede elde edilen ortalama yüzey pürüzlülüğü değerlerinin aritmetik ortalaması alınarak her bir delik için ortalama yüzey pürüzlülüğü değerleri tespit edilmiştir. Sonuç: Yapılan deneysel analiz sonucunda; yüksek su basıncı ve düşük nozul yaklaşma mesafesinde ortalama yüzey pürüzlülüğü (Ra) değerinin azaldığı tespit edilmiştir. [0/90]s fiber oryantasyonundaki CFRP kompozit malzemenin ASJ ile delinme işlemi sonucunda elde edilen en yüksek Ra değeri 2,606 µm ve en düşük Ra değeri 1,013 µm olarak tespit edilmiştir. Bu durumda, diğer parametrelere bakılmaksızın nozul yaklaşma mesafesindeki 4 kat azalma ve su basıncındaki % 47,22 oranında artışla Ra değerinde % 61,13 oranında iyileşme sağlanmıştır.
Anahtar Kelimeler: Karbon fiber takviyeli plastik kompozit malzemeler (CFRP), Aşındırıcılı su jeti (ASJ), Yüzey Pürüzlülüğü, Taguchi metodu.
|
