Bazı termoplastik kompozit malzemelerin mekanik ve tribolojik özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında, PBT ve PET termoplastik malzemelerin içerisine değişik oranlarda ( %10, %20 ve %30) ve farklı partikül boyutlarında (10µm, 45µm ve 60µm) Al2O3 katkı malzemeleri ilave edilerek PBT, PET ve PBT/PET karışım kompozitleri elde edilmiştir. Elde edilen kompozit malzeme üretimi tek vidalı ekstrüder'de gerçekleştirilmiştir. Deney numuneleri ise enjeksiyon makinasını kullanılması süreti ile üretilmişlerdir. Çekme, darbe ve sertlik deneyleri standarda uygun olarak gerçekleştirilmiştir. Çekme mukavemeti, elastik modülü, kopmadaki uzama, sertlik ve darbe mukavemetlerinin artan Al2O3 katkıya göre değişimleri incelenmiştir. Mekanik deneylere ilave olarak, pim-disk aşınma deneyleri ile erozyon aşınma deneyleri yapılmıştır. Deneylerde üç farklı yük (50,100 ve 150N) ve iki farklı kayma hızı (0,5 ve 1,0m/s) kullanılmış olup deneyler oda şartlarında gerçekleştirilmiştir. Karşı malzeme olarak ise AISI 4140 çeliği kullanılmıştır. Partikül boyutu ve Al2O3 katkı oranının, sürtünme katsayısı ve aşınma oranının etkisi incelenmiştir. Deneyler sonunda tüm kompozit malzemelerin sürtünme katsayısı ve aşınma oranı değerleri artan kuvvetler ve kayma hızında artış göstermiştir. Adhezif aşınmaya ilave olarak erozif aşınma deneyi'de yapılmış olup, erozif aşınma deneyinde kompozit malzemelerin erozyon aşınma özelliklerine çarpma açılarının (0°, 15° , 30° , 45° , 60° , 75° , 90°) etkisi araştırılmıştır. Adhezif ve erozyon aşınma deneyleri sonunda elde edilen yüzeyler optik mikroskop kullanılarak incelenmiştir.

Poly-butylene-terephtalate (PBT), poly-ethylene-terephtalate and PBT/PET composites filled with up to 30 wt% alumina, were prepared by extrusion and injection molding machine. Alumina filler, with weight percentages varying between 10 and 30 wt%, were added to PBT, PET thermoplastic matrix and PBT/PET blend. In this study, alumina filler was used with three different particle sizes which are 10?m, 45 ?m and 60 ?m. Uniaxial tensile, impact and hardness tests were used to examine the effect of alumina filler addition on the mechanical behavior of PBT, PET thermoplastic materials and PBT/PET blend. Tensile strength, elongation at break, modulus of elasticity, impact energy and hardness were obtained. The results showed that the tensile strength values decreased while modulus of elasticity of PBT, PET composite linearly increased with the increase in alumina filler weight ratio. In addition to this, the impact strength and maximum elongation linearly decreased with the increase in filler weight ratio. In addition, in this wear study, dry sliding wear characteristics of PBT, PET and PBT/PET blends and its composite were investigated using a pin-on-disc ring. Disc materials are AISI 4140 steel disc. Wear tests were carried out at the sliding speeds of 0.5 and 1.0 m/s and applied loads of 50N, 100N and 150N and under atmospheric conditions of temperature and humidity. Friction coefficient and specific wear rate values for different combinations of the materials were obtained and compared. For all material combinations, it was observed that, the coefficient of friction increases linearly with the increase in applied pressure and sliding speed values. Furthermore, their specific wear rate slightly increases with the increase in applied loads and sliding speed values. Moreover, seven impingement angles (0o, 15 o, 30 o, 45 o, 60 o, 75 o, 90 o) were used for erosive wear test. The effect of impingement angles of PBT, PET composites in erosive wear tests was investigated. In addition, wear surface properties of all polymer composites used were investigated by using optical microscope.