BİLDİRİ DETAY

Mihriban ELMACIOĞLU, Erol FEYZULLAHOĞLU, Sinan FİDAN
FARKLI ÇEVRESEL KOŞULLARDA ÇALIŞAN CAM ELYAF TAKVİYELİ POLİMER KOMPOZİT MALZEMELERİN AŞINMA ÖZELLİKLERİ
 
Giriş: Cam Elyaf Takviyeli Polimer Kompozit Malzemeler (CTP), günümüzde havacılık, uzay, savunma, otomotiv, yapı, elektronik, tarım, denizcilik vb. birçok sektörlerde geniş bir uygulama alanına sahiptir. Bu malzemelerin üretimi esnasında farklı dolgu maddeleri ve matris malzemeleri kullanılmaktadır. CTP malzemelerden imal edilen parçalar, çalıştıkları yerlerde çeşitli kimyasal, termal, korozif ortamlara ve temas yüzeylerinin birbirine göre izafi hareketi nedeniyle, aşınmaya da maruz kalabilmektedirler. Amaç: Cam elyaf takviyeli polimer kompozit malzemelerin kimyasal içeriklerinin ve çevresel şartların aşınma üzerindeki etkilerinin incelenmesidir. Kapsam: Kompozit malzemeler takviye ve matris malzemelerine göre sınıflandırılabilmekte ve sahip oldukları yüksek mukavemet, rijitlik, korozyona dayanıklılık ve düşük yoğunlukları nedeniyle günümüzde geleneksel malzemelerin yerine yaygın olarak kullanılabilmektedirler. Plastiklerin bir çoğunda ekstra bir mukavemet gerektiğinde matris içinde ilave takviye malzemesi kullanılarak daha yüksek mukavemetli ve kullanışlı yeni bir malzeme elde edilebilmektedir. Elyaf takviyeli polimer kompozit malzemeler, reçineli polimer matris (polyester, vinilester, epoksi vb) ve sentetik fiber takviye malzemesinden (cam elyaf, karbon elyaf, aramid elyaf) oluşmaktadırlar. Matris malzemesi olarak kullanılan polyesterler çoğunlukla cam elyaf takviyelidir. Cam ve karbon elyaflar, düşük genleşme oranına ve yüksek elastiklik modülüne sahip olmaları nedeniyle yaygın olarak kullanılan takviye malzemeleridir. Elyaf takviyeli polimer kompozit malzemeler, aynı zamanda nihai ürünün kalitesini yükselten dolgu ve katkı maddelerini de içermektedirler. CTP kompozit mazlemelerde kalsiyum karbonat (CaCO3), cam kürecik, cam tozu, alümina (Al2O3), polimetilmetakrilat (PMMA), çinko oksit (ZnO), titanyum dioksit (TiO2), alüminyum trihidrat (ATH) gibi farklı dolgu maddeleri kullanılmaktadır. Adheziv aşınma, temasta olan ve birbirine göre izafi hareket eden cisimlerden sürtünme etkisiyle oluşan malzeme ve kütle kaybı olarak tanımlanmaktadır. CTP kompozit malzemelerde elyaf ve dolgu maddeleri kullanılarak tribolojik özelliklerinin geliştirilmesi ile ilgili olarak geçmişte çeşitli bilim adamları tarafından birtakım araştırmalar yapılmıştır. Yapılan bazı çalışmalarda çeşitli yükler, hızlar ve kayma mesafeleri koşullarında katkısız ve cam elyaf takviyeli polyester reçineli kompozitlerin aşınma davranışları incelenmiştir. Su ortamında CTP kompozit malzemelerin sürtünme ve aşınma karakteristiklerinin incelendiği birtakım çalışmalar da bulunmaktadır. Bazı çalışmalarda ise termoset polyester kompozitlerin sürtünmesi ve aşınması üzerinde sıcaklığın etkileri incelenmiştir. Sınırlıklar: Burada yapılan deneysel çalışmada en fazla 6 ay süreli korozif ortamlar dikkate alınmıştır. CTP kompozit, polimer bir malzeme olup yüksek sıcaklılara karşı dayanımı sınırlıdır. Bu nedenle yaşlandırma testleri 70 °C sıcaklıkta yapılmıştır. Yöntem: Bu çalışmada farklı dolgu ve matris maddelerini içeren CTP deney numunelerinin üretimi Sami Tongün Cam Elyaflı Polyester Ürünleri A.Ş. tarafından özel olarak gerçekleştirilmiştir. Öncelikle farklı dolgu maddelerini içeren CTP hammadde mikserde karışıma tabi tutulmuş ve daha sonra deney numuneleri, sıcak pres kalıplama yöntemi ile 140 °C sıcaklıkta, 150 bar basınç altında ve 3 dak. kalıplama süresince preslenerek üretilmiştir. Deney numunelerinde matris malzemesi olarak ortoflatik polyester ve izoflatik polyester kullanılmıştır. CTP kompozit malzemelerde kalıpta parça imalatı esnasında malzemenin hacimsel çekmesini düşürerek kalıptaki şekli alması ve parça yüzeyinin düzgün olması için farklı tipteki çekme katkıları kullanılmaktadır. Bu çalışmada kullanılacak olan deney numunelerinin üretiminde plastifiyen ve polisitiren malzemeleri çekme katkısı olarak polyester malzeme içinde kullanılmıştır. Üretimi yapılan bir kısım numuneler korozyon, yaşlanma vb. çevresel şartlara maruz bırakıldıktan sonra aşınma deneyleri yapılmıştır. Deney numuneleri 6 ay sürede tuzlu su ortamına maruz bırakılmıştır. Tuzlu suya maruz kalan numunelerin korozyon sonrası aşınma dayanımları malzemenin kimyasal içeriğini dikkate alarak incelenmiştir. Ayrıca deney numuneleri 70C sıcaklıkta 96 saat ısıl işlem fırınında hızlandırılmış yaşlandırma işlemine maruz bırakılmıştır. Bir kısım deney numuneleri ise 6 ay sürede 0.3 M HNO3 nitrik asit ortamına maruz bırakılmıştır. Üretimi yapılan numunelerin yoğunlukları Yoğunluk Ölçüm Cihazı (AND-200 Microbalance) kullanılarak ölçülmüştür. Çevresel koşullara tabi tutulan numuneler kuru sürtünme durumlarında Adheziv Aşınma Test Cihazında (Plint Partner) sabit yük ve hızda test edilmiştir. Aşınma deneylerinde 500 d/d disk hızında, 60 N normal yükte 2 saat sürede 11,2 km kayma mesafesine ulaşılmıştır. Aşınma deneyleri esnasında temas yüzeyleri arasındaki sürtünme kuvveti ölçülmüştür. İşlem görmüş ve işlem görmemiş numunelerin sertlik ölçümleri Sertlik Ölçüm Cihazı (Zwick Barcol Tester) kullanılarak yapılmıştır. Ayrıca numunelerin yüzey pürüzlülükleri Laser Profilometre ile ölçülmüştür. Bulgular: Tuzlu suya maruz kalan numunelerin aşınma test sonuçları incelendiğinde tuzlu su ortamının CTP malzemelerin aşınma dayanımına etkisinin olmadığı görülmüştür. Asit ortamına maruz kalan numunelerde ise CTP malzemelerin aşınma direncinin zayıflamış olduğu ve işlem görmemiş malzemelere göre daha fazla aşındığı tesbit edilmiştir. Hızlandırılmış yaşlandırmaya maruz kalan numunelerde ise CTP malzemelerin aşınma direncinin arttığı ve işlem görmemiş numunelere göre daha az aşındığı tesbit edilmiştir. Sonuç: CTP mazemelerin kimyasal içeriklerinin ve çevresel şartların aşınma üzerinde etkin olduğu tesbit edilmiştir. Asitli ortamlar genel olarak malzemelerin aşınma direncini zayıflatmıştır.

Anahtar Kelimeler: CTP, Aşınma, Yaşlanma, Korozyon, Dolgu malzemeleri



 


Keywords: