Polimer esaslı fiber takviyeli kompozit malzemelerin tribolojik ve mekanik özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Bu çalışmanın amacı kırpıntı ve elyaf takviyeli epoksi esaslı kompozitler üreterek tribolojik ve mekanik özelliklerinin incelenmesidir. Çalışmada kullanılan malzemeler epoksi matrisi, takviye olarak ise; cam elyaf kırpıntı, karbon elyaf kırpıntı, hindistan cevizi kabuğu lifi, bambu kırpıntı, tek yönlü karbon elyaf kumaş, tek yönlü cam elyaf kumaş ve keten ipliktir. Kırpıntı takviyeler ağırlıkça %6 ile %50 aralığında, elyaflar ise yönlenme olarak 0˚, 90˚ ve 0/90 olarak seçilmiştir. ASTM standartlarına göre hazırlanan numuneler mekanik özelliklerini incelemek için, çekme, üç nokta eğme, darbe ve sertlik deneylerine tabi tutulmuşlardır. Tribolojik davranışları incelemek için pim disk deney düzeneği kullanılarak sürtünme katsayısı ve aşınma oranları elde edilmiştir. Tribolojik deneyler Taguchi'nin L9 ortogonal dizinine göre planlandı. Deneyler normal oda koşulları altında gerçekleştirilmiştir. Seçilen parametreler hız (0,6, 0,8, 1 m/s), yük (20, 30, 40 N), katkı oranı/yönlenme olmak üzere üç seviyede incelenmiştir. Sinyal/ gürültü oranı için "en küçük, en iyi" kriteri kullanılmıştır. Sonuçlar ANOVA ile değerlendirilmiştir. Aşınan yüzeylerin optik ve SEM yüzey görüntüleri incelenmiştir. Birinci bölümde literatür incelemelerine yer verilmiştir. İkinci bölümde polimer kompozitler, sürtünme ve aşınma prensiplerine yer verilmiştir. Üçüncü bölümde deney tasarımı adı altında Taguchi prensibi ve varyans analizine yer verilmiştir. Dördüncü bölümde deneysel çalışmalar ve tribolojik deneylerin analizlerine yer verilmiştir. Beşinci bölümde ise deneysel sonuçlara ve sonuçların değerlendirilmesine yer verilmiştir. Son olarak altıncı bölümde genel sonuçlara ve önerilere yer verilmiştir.

In this study the mechanical and tribological performance of epoxy composites were investigated. The epoxy was used as matrix material and chopped E-glass fiber, chopped carbon fiber, coconut shell fiber, chopped bamboo, unidirectional carbon fiber, unidirectional E-glass fiber and flax fiber were used as reinforcement. Chopped materials were added in 6-50% by weight ratio. Unidirectional materials were fabricated in the directions of 0˚, 90˚ and 0/90. The samples were prepared according to the ASTM standarts. The mechanical properties were investigated by tensile, three point bending, impact and hardness tests. Pin on disc test apparatus were used to obtain coefficient of frictions and wear rates of the composites. The tribological tests were conducted according to Taguchi's L9 orthogonal array. Tests were carried out at atmospheric conditions, the parameters were sliding speed (0.6, 0.8, 1 m/s), load (20, 30, 40 N) and weight percentage of reinforcement/orientation. "The smaller is the better" criteria was used for the signal/noise ratio. The results were evaluated by ANOVA. The worn surfaces were analysed using optical and SEM techniques. Chapter one consists of literature review. Chapter two consists of polymer composites, principles of friction and wear. Chapter three consists of principle of Taguchi and analyses of variance. Chapter four consists of experimental studies and analyses of tribological tests. Chapter five consists of experimental results and evaluations of the results. Finally, chapter six consists conclusions and further work.