Öz: Giriþ: Karbon Fiber Takviyeli Plastik (CFRP) kompozit malzemeler, özellikle uzay ve havacýlýk, otomotiv, denizcilik, askeri teçhizatlar, týbbi protezler ve spor malzemeleri gibi endüstriyel sanayi alanlarýnýn birçoðunda kullanýlmaktadýr. Bu malzemeler anizotropik ve heterojen yapýlarýndan dolayý iþlenmesi zor malzeme türleri arasýndadýr. Diðer tabakalý kompozit malzemelerde olduðu gibi bu malzemelerin geleneksel iþleme yöntemleri ile iþlenmesinde matris çatlamalarý, fiber çekilmesi, fiber kopmalarý, fiber-matris ayrýlmasý ve delaminasyon (delik yüzey hasarý) gibi hasarlar oluþmaktadýr. Bu malzemelerin geleneksel iþleme yöntemleriyle iþlenmesindeki en büyük sorunlardan biri takým aþýnmasý ve aþýnma sonrasýndaki takým deðiþikliðinden oluþan zaman kaybýdýr. Bu tür zaman ve maliyet kaybýnýn önlenmesi amacýyla bu malzemelerin modern imalat yöntemleri ile iþlenme gerekliliði ortaya çýkmýþtýr. Aþýndýrýcýlý su jeti (ASJ) ile iþleme teknolojisinin hemen hemen her malzemeyi iþlemek için uygun olan, ekstra takým ve sabitleme gerektirmeyen, kendinden temizlemenin saðlandýðý soðuk iþleme yöntemi olmasýndan dolayý CFRP kompozit malzemelerin iþlenmesi için iyi bir alternatif iþleme yöntemidir. Bu baðlamda endüstriyel sanayi alanlarýnýn çoðunda kullanýlan [0/90]s fiber oryantasyonuna sahip CFRP kompozit malzemenin ASJ ile iþlenmesi sonucu oluþmasý muhtemel olan delaminasyon hasarý analizi yapýlmýþtýr. Amaç: Bu çalýþmada; malzemelerin son montajý esnasýnda delme iþleminin diðer iþlemlere kýyasla en sýk kullanýlan iþleme yöntemi olmasýndan dolayý CFRP kompozit malzemenin ASJ ile delinmesi konusu ele alýnmýþtýr. [0/90]s fiber oryantasyonundaki CFRP kompozit malzemenin farklý iþleme parametreleri kombinasyonu altýnda ASJ ile iþlenmesinde oluþabilecek delaminasyon hasarýnýn minimuma indirgenebilmesi amacýyla optimum iþleme parametrelerinin belirlenmesine çalýþýlmýþtýr. Kapsam: CFRP kompozit malzemenin modern imalat yöntemlerinden biri olan ASJ kesme iþlemiyle ilgili literatürde çalýþma bulunmakta olup bu malzemelerin delinmesi ile ilgili yeterli çalýþma bulunmamaktadýr. Birçok endüstri alanýnda kullanýlmakta olan [0/90]s fiber oryantasyonundaki CFRP kompozit malzemenin farklý iþleme parametreleri altýnda ASJ ile delinmesinde oluþabilecek delaminasyon hasarý, çalýþmamýz için problem konusu olarak ele alýnmýþtýr. Yöntem: Yapýlan çalýþmada, [0°/90°]s fiber oryantasyonundaki CFRP kompozit malzeme iþ parçasý olarak kullanýlmýþtýr. Deney numunesinin delme iþlemleri Bystronic marka Byjet Flex 8030 model max. su basýncý 5300 bar olan 3 eksenli ASJ tezgâhýnda gerçekleþtirilmiþtir. CFRP kompozit malzemenin ASJ ile delinmesinde nozul çapý (0,80 mm), aþýndýrýcý akýþ oraný (350 gr/dak), aþýndýrýcý türü ve boyutu (80 mesh garnet) sabit tutulmuþtur. Tasarým ve analiz yöntemi olarak Taguchi yöntemi kullanýlmýþtýr. Optimum delme parametrelerini belirlemek ve belirlenen delme parametrelerinin delaminasyon hasarýna etkilerini analiz etmek için en uygun ortogonal dizi olan L16 (4 x 4) seçilmiþtir. Taguchi deney tasarým yönteminin, farklý iþleme parametrelerinde, farklý seviyeleri arasýndan optimum iþleme parametrelerini belirlemek için oldukça yararlý bir yöntem olduðu yapýlan çalýþmalarla kanýtlanmýþtýr. Taguchi metoduna göre yapýlan deney tasarýmý ve istatistiksel analizler Minitab 17 yazýlýmý ile gerçekleþtirilmiþtir. Varyans analizi (ANOVA) ile en etkili iþleme parametresi belirlenmiþtir. Bulgular: CFRP kompozit malzemenin ASJ ile delinmesi sonrasý deliklerde meydana gelebilecek delaminasyon hasarýný gözlemlemek için deliklerin mikroskobik, SEM, EDS görüntüleri alýnarak açýlan deliklerin mikro yapýsal incelemeleri ve ayrýntýlý analizleri gerçekleþtirilmiþtir. Farklý iþleme parametrelerinde açýlan 16 farklý delik için delaminasyon hasarý ölçümü yapýlmýþtýr. Aþýndýrýcýlý su jeti ile iþlemenin yapýsýndan kaynaklý tabaka giriþ ve çýkýþýnda oluþabilecek hasar miktarý farklý olabileceði için görüntüler tabaka giriþi ve tabaka çýkýþýnda olacak þekilde iki farklý yönden alýnmýþtýr. Sonuç: Yapýlan deneysel analiz sonucunda; yüksek su basýncý ve düþük nozul yaklaþma mesafesinde delik giriþ ve çýkýþýnda delaminasyon hasarýnýn azaldýðý tespit edilmiþtir. [0/90]s fiber oryantasyonundaki CFRP kompozit malzemenin tabaka giriþinde oluþan en yüksek delaminasyon hasarý (Fd) deðeri 1,383 ve en düþük delaminasyon hasarý (Fd) deðeri 1,091 olarak elde edilmiþtir. Bu durum, diðer parametrelere bakýlmaksýzýn nozul yaklaþma mesafesindeki 4 kat azalmayla birlikte su basýncýndaki % 47,22 oranýnda artýþýn tabaka giriþinde oluþan Fd deðerinde % 21,11 oranýnda iyileþme saðladýðýný ortaya koymaktadýr. Ayrýca; [0/90]s fiber oryantasyonundaki CFRP kompozit malzemenin tabaka çýkýþýnda oluþan en yüksek delaminasyon hasarý (Fd) deðeri 1,241 ve en düþük delaminasyon hasarý (Fd) deðeri 1,055 olarak elde edilmiþtir. Bu durumda da tabaka çýkýþýnda oluþan Fd deðerinde % 14,99 oranýnda iyileþme saðlanmýþtýr.
Anahtar Kelimeler: Karbon fiber takviyeli plastik kompozit malzemeler (CFRP), Aþýndýrýcýlý su jeti (ASJ), Delaminasyon, Taguchi metodu.
|
