3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite...

59
3 Kompozit Malzemelerin İmalat Teknolojileri 22.02.2018 Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr. Mehmet Zor 1

Transcript of 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite...

Page 1: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

3Kompozit

Malzemelerin İmalat Teknolojileri

22.02.2018 Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr. Mehmet Zor 1

Page 2: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

22.02.2018 Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr. Mehmet Zor 2

Seçilecek üretim yöntemi; takviye malzemesine (elyaf), matris malzemeye (reçine), parça şekline, istenen mekanik ve fiziksel özelliklere bağlı olarak değişim gösterir.Bir parçayı üretmek için genel olarak; ham madde, kalıp, ısı ve basınca ihtiyaç vardır.

Page 3: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

22.02.2018 Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr. Mehmet Zor 3

Page 4: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

22.02.2018 Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr. Mehmet Zor 4

Page 5: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

Kompozit malzemelerin üretiminde bazı hususların

dikkat edilmesi gerekir:

1. Elyafın eşit aralıklı ve homojen bir dağılım

göstermesi,

2. Elyaf malzemeleri mekanik temaslara karşı hassas

olduklarından matris tarafından iyice ıslatılması,

3. Elyaf ile matris arasında kuvvetli ara yüzeyin

oluşturulması gibi..

22.02.2018 Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr. Mehmet Zor 5

Page 6: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

22.02.2018 Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr. Mehmet Zor 6

Page 7: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

22.02.2018 Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr. Mehmet Zor 7

Kullanılan reçine ve takviye

malzemesine ilave olarak, üretim

yöntemi de bir kompozit yapının nihai

özelliklerini belirlemede önemli rol

oynar.

Burada kompozitlerin üretiminde en çok

kullanılan yöntemlere yer verilecektir.

Page 8: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

• Elle yatırma (hand lay-up)

• Püskürtme (spray-up)

• Elyaf sarma (Wet Filament Winding)

• Reçine transfer kalıplama RTM / reçine enjeksiyonu• Profil çekme / Pultrusion

• Hazır kalıplama / Conmpression molding

• Bulk Moulding Composites (BMC)

• Sheet Moulding Composites (SMC)

• Vakum bonding / Vakum bagging

• Otoklav / Autoclave bonding

• Preslenebilir takviyeli termoplastik/Glass Mat reinforced Thermoplastics (GMT)

22.02.2018 Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr. Mehmet Zor 8

BAŞLICA ÜRETİM YÖNTEMLERİ

Page 9: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

Elle yatırma (hand lay-up)

22.02.2018Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr.

Mehmet Zor9

• Yöntem; bir kalıba elle yerleştirilen kumaşlara (elyaf) bir rulo veya fırça ile reçinenin emdirilmesi esasına dayanır.

• Daha sonra reçine emdirilmiş kumaşlar oda sıcaklığı ve atmosferik basınç altında veya farklı sıcaklık ve basınçlar altında pişmeye/kurumaya bırakılır.

• Reçineler kumaşlara kat kat yedirilebildiği gibi kumaşın özelliklerine bağlı olarak çok katmana aynı anda da reçine sürülebilir.

Page 10: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

22.02.2018Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr. Mehmet Zor

10

Elle yatırma (hand lay-up)

• Elyaf yatırılmadan önce kalıp temizlenerek jel-kot sürülür.

• Jel-kot sertleştikten sonra elyaf malzemesi (sürekli-süreksiz-dokuma) kalıp

üzerine elle yatırılarak, üzerine sıvı reçine dökülerek elyafa emdirilir.

• Elyaf tabaka şeklinde istiflenerek tabakalı kompozit malzeme de üretilebilir.

• Bu işlemde elyaf kumaşına reçinenin iyi nüfuz etmesi önemlidir. Bunun için bir

rulo kullanılır.

Page 11: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

Elle yatırma (hand lay-up)

22.02.2018 Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr. Mehmet Zor 11

Page 12: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

22.02.2018Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr.

Mehmet Zor12

• Elle yatırma tekniğinde en çok

kullanılan matris malzemeleri

polyester ve epoksi olmakla

birlikte vinil-ester ve fenolik

reçineler de tercih edilmektedir.

• Elle yatırma yoğun isçilik

gerektirmesine rağmen düşük

sayıdaki üretimler için uygundur.

Page 13: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

22.02.2018 Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr. Mehmet Zor 13

Elle yatırma (hand lay-up)

Page 14: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

22.02.2018Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr.

Mehmet Zor14

Yıllardır geniş ölçüde kullanılan bu yöntemin avantaj, dezavantajları ve uygulama alanlarşu şekilde özetlenebilir:

AvantajlarıÖğrenilmesi ve uygulanması çok kolayÖzellikle oda sıcaklığında pişen reçinelerin kullanımında düşük maliyetYönteme uygun malzeme temini çok kolaydırSpreyleme’ye oranla daha fazla fiber yoğunluğu ve sürekli (uzun) lif kullanımı

DezavantajlarYöntem laminasyonu (tabakalama) yapan kişinin el becerisine çok bağlıdırYüksek “Fiber Hacimsel Yoğunluğu”na ulaşmak çok zordur. Reçine oranıdüşük tutulmak istendiğinde yüksek oranda hava boşlukları ve ıslanmayan bölgeler meydana gelebilirBu yöntemde kullanılan reçinelerin yoğunluğu ve viskozitesi düşüktür. Bu tür reçinelerin insan sağlığıaçısından ağır moleküllüreçinelere oranla daha zararlıdır. Pahalıhavalandırma sistemleri olmaksızın Polyester ve vinilester için havaya karışan Styrene konsantrasyonunu yasal sınırlarda tutmak zordur.

Uygulama Alanları:Rüzgar türbin kanatları, plakalar, tekne üretimi, mimari amaçlıkalıplamalarda,…

Elle yatırma (hand lay-up)

Page 15: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

22.02.2018 Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr. Mehmet Zor 15

How To Hand Lay Up a Carbon Fibre Skateboard

Video 1 hand-lay up

Page 16: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

22.02.2018 Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr. Mehmet Zor 16

Page 17: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

22.02.2018Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr. Mehmet Zor

17

Püskürtme (Spray-up)

Püskürtme yöntemi, elle yatırma metodunun aletli şekli olarak kabul

edilebilir. Kırpılmış elyaflar kalıp yüzeyine, içine sertleştirici katılmış reçine ile

birlikte özel bir tabanca ile püskürtülür. Elyafın kırpılma işlemi tabanca

üzerinde bulunan ve bağımsız çalışan bir kırpıcı ile yapılır. Püskürtme

işleminden sonra yüzey bir rulo ile düzeltilerek ürün hazırlanmış olur.

Püskürtme Metodu Püskürtme Tabancasi

Page 18: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

Spray-up prosesinde işlem basamakları:

1.Kalıp yüzeyi bir kalıp ayırıcı madde ile kaplanır.

2.Kalıp yüzeyine jel-kaplama (gel-coat) yapılır ve sertleşmesi beklenir.

3.Fiberler bir el tabancasında kıyılır (kısa fiberler haline getirilir) ve katalizör/sertleştirici ile karıştırılan bu fiberler bir kalıba püskürtülerek üretim gerçekleştirilir.

4.Belli bir kalınlık elde edildikten sonra da malzeme genellikle ortam şartlarında pişmeye (curing) bırakılır.

22.02.2018Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr.

Mehmet Zor18

Page 19: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

Yıllardır geniş ölçüde kullanılan bu yöntemin avantaj ve dezavantajları şu şekilde özetlenebilir:Avantajları

• Kısa sürede düşük maliyetli üretim• Uygulanması basit• Karmaşık yapılı parçaların imal edilmesine uygun

Dezavantajlar• Elde edilen üründe reçine oranı yüksek (ağır bir yapı)

• Kısa liflerden dolayı sınırlı Mekanik özellikler• Yüksek styrene içeriği (sağlık açısından zararlı).

havaya karışan Styrene konsantrasyonunu yasal sınırlarda tutmak zordur.• Düşük viskozite nedeni ile spreyleme esnasında

açığa çıkan partiküllerin giysilere vs nüfuzu daha kolayUygulama Alanları:• Çeper türü basit yapılar, yük taşımanın esas olmadığı durumlar (ör; bir karavan gövdesi) banyo küvetleri…

Püskürtme (Spray-up) (Devam)

22.02.2018Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr.

Mehmet Zor19

Page 20: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

22.02.2018 Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr. Mehmet Zor 20

Elyaf sarma Makinesi

Elyaf Sarma (Wet Filament Winding)Elyaf sarma, yöntemi sürekli elyafın reçine ile ıslatıldıktan sonra bir

makaradan çekilerek dönen bir kalıp (mandrel) üzerine sarılmasıdır. Sürekli

elyafın farklı açılarla kalıba sarılmasıyla farklı mekanik özelliklerde ürünler elde

edilebilir.

Page 21: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

22.02.2018 Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr. Mehmet Zor 21

Bu yöntem, genellikle boru ve tank gibi içi boş parçaların üretiminde kullanılır. Yöntemin işlem basamakları kısaca şu şekildedir. 1.Bobinlere sarılı olan fiberler bir reçine banyosundan geçer 2.Reçine emmiş olan fiberler hareketli bir mekanizma ile belli bir hızda ekseni etrafında dönen mandrele istenen oryantasyonda (açıda) sarılır3.İstenen kalınlığa veya katman sayısına (tabakaya) ulaştıktan sonra işlem tamamlanmışolur.4.Kurutma işlemi oda sıcaklığında ve bir fırında geçekleştirilir.

Elyaf Sarma (Wet Filament Winding)

Page 22: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

Elyaf Sarma / Wet Filament Winding (Devam)

22.02.2018 Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr. Mehmet Zor 22

1. Yeterli sayıda elyaf

katının sarılmasından

sonra ürün sertleşir ve

döner kalıptan ayrılır.

2. Bu yöntemle

yapılan ürünler

genellikle silindirik

elemanlardır; borular,

araba şaftları, gaz ve

sıvı tankları, yat

direkleri vs.

Page 23: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

22.02.2018 Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr. Mehmet Zor 23

Elyaf Sarma / Wet Filament Winding

Page 24: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

22.02.2018 Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr. Mehmet Zor 24

Avantajları :

1. - Düşük işçilik,

2. - Farklı oryantasyon açıları ile

sarımdan dolayı üstün mekanik özellikler,

3. - Yeniden üretilebilirlik.

Dezavantajları :

1. - Yüksek yatırım gereklidir.

2. Kompleks ürünler için uygun değildir.

3. - Yüzey kalitesi yüksek değildir.

Elyaf Sarma / Wet Filament Winding (Devam)

Page 25: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

22.02.2018 Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr. Mehmet Zor 25

CTP Boru Teknolojisi : Sürekli Elyaf Sarma Prosesi

Page 26: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

22.02.2018 Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr. Mehmet Zor 26

Elyaf Sarma / Wet Filament Winding

Video 3 Elyaf Sarma Video 4 Elyaf sarma

Page 27: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

22.02.2018 Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr. Mehmet Zor 27

Elyaf Sarma / Wet Filament Winding-Devam

Page 28: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

22.02.2018 Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr. Mehmet Zor 28

Bu yöntemde herhangi bir termoset reçine (epoxy, polyester, vinylester, phenolic) kullanılabilir. Takviye malzemesi olarak ise bir bobine sarılıolan sürekli lifler kullanılır. Kumaşşeklindeki elyaflar kullanılmaz.

Page 29: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

22.02.2018 Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr. Mehmet Zor 29

Bu yöntemin avantaj ve dezavantajlarışu şekilde özetlenebilir:Avantajları1.Malzeme sarımı hızlı ve ekonomik bir yöntemdir2.Reçine oranı“handlay-up” yöntemine göre daha iyi kontrol edilebilir3.Bobine sarılı lifler ikinci bir işlemden geçip kumaş haline getirilmediği için maliyet minimize edilmiş olur4.Her katmanda farklı yönlerde sarım yapma imkanı olacağı için değişik yüklemeler yapı tarafından karşılanabilir

Dezavantajlar1.Uygulama sahası konveks şekle sahip parçalar ile sınırlıdır2.Büyük parçalar için sarımın yapılacağı mandreller pahalı olabilir3.Düzgün bir dış yüzey elde etmek için parçanın pişme sonrası işlenmesi gerekebilir4.Düşük viskoziteye sahip reçineler genellikle üretimde kullanılır. Bu da çeşitli sağlık sorunlarıve mekanik özeliklerde düşüşü beraberinde getirir.

Uygulama Alanları:-Kimyasal depolama tankları-Borular-Gaz silindirleri-tfayecilerin kullandığı teneffüs tankları vs…

Elyaf Sarma / Wet Filament Winding-Devam

Page 30: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

Vakum destekli reçine infüzyonu(Vacuum assited resin infusion molding,VARIM)

Vakum destekli reçine infüzyonu yüksek kaliteli, büyük kompozit parçaların üretiminde kullanılan bir yöntemdir. İşlem basamakları şu şekilde özetlenebilir:

Kalıp yüzeyi bir ayırıcı ile kaplanır.Belli bir dizilişte kuru kumaşlar (elyaf) veya bir preform malzeme kalıba yatırılır.Kumaşın üzerine soyma kumaşı, ayırıcı film, reçine dağıtıcı filmler konur.Plastik bir vakum naylonu (filmi) ve çift taraflı yapışkansızdırmazlık macunları kullanılarak, istiflenmiş kumaşlarçepeçevre dış ortamdan izole edilir.Vakum yardımı ile reçinenin istiflenmiş kuru kumaşlara tamamen nüfuz etmesi sağlanır ve malzeme pişmeye bırakılır.

Video 5 VARIM

22.02.2018Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr.

Mehmet Zor30

Page 31: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

Breather

Sealant tape

Vacuum Resin

Resin flow direction

Vacuum bagRelease film Peel ply

Fabric Peel ply

Release film

Liquid release agent

Resin distribution medium

Heating table

22.02.2018Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr.

Mehmet Zor31

Page 32: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

' ) i ) J " [ I I20

•O SUJc (cJ) 0 IGl)

90.0 SUI ''" 10 I <lO

t.o!A At.,JI l'r R

•t

e

(d:)

22.02.2018Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr.

Mehmet Zor32

Page 33: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

Reçine Transfer kalıplama (Resin Transfer Molding,RTM)

•İnfüzyon yönteminden farklı olarak burada Jelkot uygulanmış iki kalıp

(dişi ve erkek) kullanılır. RTM için özel üretilmiş olan takviye malzemeleri

kalıp içine yerleştirilir. Kalıplar kapatılır. Ve malzemeye basınçlı olarak

reçine enjekte edilir. Bazı uygulamalarda reçinenin ilerlemesine yardımcı

olmak üzere vakumlama da yapılır. Genellikle, 2-10 mm cidar kalınlığına

ve %20- 30 fiber oranına sahip kompozit ürünler elde edilir.

1) Preform

Manufacture

2) Preform

Compression

5) De-moulding3) Resin

Injection

4) Resin

Cure Video 6 RTM 22.02.2018

Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr.

Mehmet Zor33

Page 34: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

• Reçine vizkositesi elyafları ıslatıp• aralarına sızacak kadar düşük olmalı

• Yüksek sıcaklıkta hızlı sertleşmeli, min kalıplama süresi (Plyester, 1-3 dk)

• Soğuma sırasında minimum çarpılma olmalı

• Kalıptan kolay çıkmalı

• Takviye malzemelerindeki organik bağlayıcılar reçinede çözünmemeli

• Bu yöntemle karmaşik parçalar üretilebilir. Concorde uçaklarında, F1 arabalarında bazı parçalar bu yöntemle üretilir.

FPress FPress

Reçine Transfer kalıplama (Resin Transfer Molding,RTM)

22.02.2018Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr.

Mehmet Zor34

Page 35: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

Press or clamps to hold halves of tooltogether.

Mould Tool

l===:;Injected Under Pressure

Optional Vacuum Assistan

ce

Mould Tool

Dry Remforcement Preform

Schematic of Resin Transfer Molding (RTM) Apparatus

• ¢ Resin • ¢ Hot water

Reçine Transfer kalıplama (Resin Transfer Molding,RTM)

22.02.2018Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr.

Mehmet Zor35

Page 36: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

Malzeme Seçenekleri:

•Reçine: Genellikle epoxy, polyester, vinylester ve phenolic reçineler

kullanılır. Ancak bismaleimide gibi yüksek sıcaklık reçineleri de yüksek

işlem sıcaklıklarında kullanılabilir.

•Fiberler: Herhangi bir elyaf kullanılabilir. Dikilmiş kumaşlar/elyaflar

reçine taşınmasında ve transferinde avantaj sağlarlar.

•Çekirdek (Cores): Bal-peteği çekirdeklerin kullanımına uygun bir

yöntem değil. Çünkü boş hücreler reçine ile dolar ve uygulanan basınç

core yapının bozulmasına sebep olur.

F FReçine Transfer kalıplama (Resin Transfer Molding,RTM)

22.02.2018Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr.

Mehmet Zor36

Page 37: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

Temel Avantajlar:•Üretim hızı yüksek

•Fiber reçine oranı ve boşluk miktarı mükemmel kontrol edilebilir. Böylece, fiber oranı yüksek, hava boşluğu düşük ürünler elde edilebilir.•Karmaşık şekilli parçaların boyut/tolerans ayarı çok iyi•Tüm parçalar aynı kalitede•Kapalı ortamda üretim yapıldığı için sağlık ve güvenlik açısından avantajlı•Bazı yöntemlere göre daha düşük bir iş gücü gerektirir.•Malzemenin her iki yüzeyi de düzgün çıkar.

Temel Dezavantajlar:

•Çift kalıp yapmak pahalıdır ve basıncı karşılayacak rijitlikte olmalıdır. Bu da ağırlığını arttırır.•Üretim genellikle küçük parçalar ile sınırlıdır. Yani, maliyeti yüksek, kalıp tasarımı zordur.•Reçine nüfuz etmemiş kısımların kalması pahalı atıklara neden olur.

Tipik Uygulama Alanları:•Küçük, karmaşık uçak ve otomobil parçaları, tren iskemlesi veya sandalyeleri gibi…

Reçine Transfer kalıplama (Resin Transfer Molding,RTM)

22.02.2018Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr.

Mehmet Zor37

Page 38: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

22.02.2018 Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr. Mehmet Zor 38

Reçine Transfer Kalıplama / Reçine Enjeksiyonu/

Resin Transfer Molding (RTM)

Yöntemin Başlıca Özellikleri

1. RTM, elle yatırma metoduna göre daha hızlıdır ve mamul daha uzun

ömürlüdür. Ancak iki parçalı kalıp kullanmak gerekir.

2. RTM metodu, jel-kotlu veya jel-kotsuz uygulanabilir. Her iki yüzeyin düzgün

olması istenen ürünler için uygun bir metottur.

3. Takviye malzemesi olarak keçe, kumaş veya ikisinin kombinasyonu kullanılır.

4. Takviye malzemesi, kalıba yerleştirildikten sonra, matris içinde geç çözünen

reçinelerle kaplanarak kalıp içerisinde sürüklenmeleri önlenir ve kalıp kapatılır.

5. Reçine basınç altında kalıba pompalanır. Matris enjeksiyonu, soğuk, ılık veya

80ºC’ye kadar ısıtılarak uygulanır.

6. Bu yöntemde, içerideki havanın ve zehirli gazların dışarı çıkarılması ve

gözeneksiz bir ürün elde etmek için reçinenin elyaf içine iyi nüfuz etmesi

gerekir. Bunun için vakum kullanılabilir.

7. Elyaf kalıba yerleştirilirken, uzun sayılabilecek işçilik gerektirir. Bu yöntemle

karmaşık parçalar üretilebilir. Örnek olarak; Concorde uçaklarının ve F1

otomobillerinin bazı parçalar bu yöntemle üretilmektedir.

Page 39: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

3922.02.2018Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr.

Mehmet Zor

Page 40: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

4022.02.2018Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr.

Mehmet Zor

Page 41: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

4122.02.2018Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr.

Mehmet Zor

Page 42: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

22.02.2018 Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr. Mehmet Zor 42

1. Pull ve Extrusion kelimelerinden türetilmiştir.

2. Bu yöntemde genellikle reçine emdirilmiş fiberler bir kalıp boyunca çekilir ve çeşitlikesit geometrilerine sahip profil çubuklar üretilir.

3. Sistemde, sürekli takviye malzemesi, reçine banyosundan geçirildikten sonra 120-

150 ºC’ ye kadar ısıtılmış şekillendirme kalıbından geçirilerek ürün elde edilir.

4. Kalıplar genellikle krom kaplanmış parlak çelikten imal edilmektedir.

5. Sürekli elyaf kullanılmasından dolayı takviye yönünde çok yüksek mekanik özellikler

elde edilir.

6. Isıtılan bir kalıp içerisinde sabit bir hızla çekilen fiberler dolayısıyla kompozit parça

kalıptan pişmiş veya kısmen pişmiş olarak çıkarlar.

7. Pultrüzyon (çekme) düşük maliyetli, yüksek-hacimde üretime imkan veren, sürekli

ve otomatik bir prosestir. Pultrüzyon (çekme) ile sabit kesitli ve sürekli uzunluğa

sahip parçalar üretmek mümkün olmaktadır.

8. Bu parçalar Pultrüzyondan genellikle ilave bir yüzey işlemine gerek kalmayacak

şekilde çıkarlar.

Profil çekme (Pultrusion)

Video 8 pultrusion

Page 43: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

22.02.2018Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr.

Mehmet Zor43

Profil çekme (Pultrusion)-devam

Page 44: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

22.02.2018Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr.

Mehmet Zor44

Profil çekme (Pultrusion)-devam

Page 45: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

Profil çekme (Pultrusion)

22.02.2018Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr.

Mehmet Zor45

Profil çekme (Pultrusion)-devam

Page 46: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

22.02.2018Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr.

Mehmet Zor46

Page 47: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

22.02.2018Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr.

Mehmet Zor47

Profil çekme (Pultrusion)-devam

Page 48: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

Avantajlar:• Pultrüzyon (çekme) düşük maliyetli, hızlı üretime imkan veren, sürekli

ve otomatik bir prosestir.• Reçine oranı doğru bir şekilde kontrol edilebilir.• Fiberler iplik halinde kullanıldığı için daha ekonomiktir.

• Düzgün liflerden oluşan, yüksek fiber hacimsel oranlarına sahip ürünlerin yapısal performansları yüksek olabilir.

Dezavantajlar:

• Sadece sabit kesitli parça üretimi ile sınırlıdır.• Isıtılmış kalıp kullanımı maliyeti arttırıcı bir faktördür.Uygulama Alanları:• Çeşitli sahalarda (ör; çatılarda) kiriş ve direk olarak, köprülerde,

merdivenlerde, bina kafes sistemlerinde ve iskeletlerinde…

Profil çekme (Pultrusion)-devam

22.02.2018Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr.

Mehmet Zor48

Page 49: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

22.02.2018Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr.

Mehmet Zor49

Bu üretim tekniğinde, hazır kalıplama bileşenleri (cam

elyafı, reçine, katkı ve dolgu malzemeleri) sıcak pres

kalıplarında (SMC, BMC) ürüne dönüştürülür.

Karmaşık elemanların üretimi, metal parçaların bünye

içine gömülebilmesi, farklı cidar kalınlıklarının elde edilmesi

gibi avantajları bulunmaktadır. Ayrıca ürünün iki yüzü de kalıp

ile şekillenmektedir. Malzeme sarfiyatı düşüktür.

Diğer kompozit üretim teknikleri ile üretilemeyen

karmaşık elemanlar bu metotla üretilebilir.

Hazır kalıplama genellikle iki şekilde (SMC, BMC)

uygulanır:

Hazır Kalıplama / Compression Molding

Page 50: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

Sheet Moulding Composites (SMC)

SMC tekniğinde, sürekli lifler 25-50 mm boylarında kırpılarak matrismalzemesi (reçine) ile birlikte pestil biçiminde birleştirilir.

Kompozitin toplam ağırlığındaki elyaf oranı, %25-30 civarındadır.

Üretilen levhalar genellikle 1 m genişliğinde ve 3 mm kalınlığındadır.

22.02.2018 Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr. Mehmet Zor 50

Video 9 SMC

Page 51: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

Bulk Moulding Composites (BMC)

BMC, takviye malzemesi olarak kırpılmış lif ve dolgu malzemesi içeren bir reçinenin önceden birleştirilmesi ile oluşan hamur biçimindeki malzemedir.

Bu yöntem RTM’ ye benzer bir yöntemdir. RTM den farkı, reçine/elyaf karışımı kalıp dışarısında olur ve eritilerek basınç altında boş kalıp içine enjekte edilir.

Düşük viskoziteli termoset reçineler bu yöntem için çok uygundur.

Diğer yöntemlere göre daha hızlıdır. Çocuk oyuncaklarından uçak parçalarına kadar bir çok ürün bu yöntemle üretilebilmektedir.

22.02.2018 Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr. Mehmet Zor 51

Page 52: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

Vakum bonding / Vakum BaggingKompozit malzeme (genellikle geniş sandviç yapılar) önce bir

kalıba yerleştirildikten sonra bir vakum torbası en üst katmanolarak yerleştirilir.

İçeriğindeki havanın emilmesiyle vakum torbası, yatırılanmalzemenin üzerine 1 atm basınç uygulayarak aşağıya çekilir.

Sonraki aşamada tüm bileşim bir fırına yerleştirilerekreçinenin kür işlemi için ısıtılır. Bu yöntem sıklıkla elyaf sarma veyatırma teknikleri ile bağlantılı olarak uygulanır.

Kompozit malzeme tamir işlemlerinde de vakum bagging

yöntemi kullanılmaktadır.

22.02.2018 Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr. Mehmet Zor 52

Video 10 Vakum bonding/ vakum bagging

Page 53: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

Vakum bonding / vakum bagging

22.02.2018Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr.

Mehmet Zor53

Page 54: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

5422.02.2018Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr.

Mehmet Zor

Vakum bagging

Page 55: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

5522.02.2018Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr.

Mehmet Zor

Page 56: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

5622.02.2018Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr.

Mehmet Zor

Page 57: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

Otoklav / autoclave bonding

Termoset kompozit malzemelerin performanslarınıartırmak için elyaf/reçine oranını artırmak ve malzeme içindeoluşabilecek hava boşluklarını tamamen gidermekgerekmektedir. Bunun için yüksek ısı ve basınç gerekmektedir.

Vakum bagging yönteminde olduğu gibi, sızdırmaz birtorba içinde elyaf/reçine basınca maruz bırakılır. Bu basınç 1atm’den büyük, düzenli ve kontrol edilebilir olmalıdır.

Otoklav basıncın, sıcaklığın ve vakumun (emişin) kontroledilebildiği basınçlı bir kaptır. Vacum bagging yöntemi ilebenzerdir. Fırın yerine bir otoklav kullanılır. Böylece özelamaçlar için yüksek kalitede kompozit üretebilmek için kürşartları tam olarak sağlanmış olur. Bu yöntem diğerlerineoranla daha uzun sürede uygulanır ve daha pahalıdır.

22.02.2018 Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr. Mehmet Zor 57

Page 58: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

22.02.2018Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr.

Mehmet Zor58

Video 1 animasyon Video 2

Page 59: 3 Kompozit Malzemelerin - debis.deu.edu.trdebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/composite materials/3-imalat... · Kompozit malzemelerin üretimindebazıhususların dikkat edilmesi

Preslenebilir takviyeli termoplastikler

Glass Mat reinforced Thermoplastics (GMT)

Keçe elyaf takviyesi içeren termoplastik reçineile yapılmış plaka seklinde preslenebilir kalıplamayahazır özel amaçlı bir takviyeli termoplastik çeşidinitanımlamaktadır. GMT nin hazırlanması SMC yebenzemektedir.

Ekstruderden çekilen bir termoplastik levhaüzerine yumuşak haldeyken bir elyaf takviyesiyerleştirilir. Bu katmanların üzerine bir diğertermoplastik levha yumuşakken yerleştirilereksoğuk hadde silindirlerinin arasından geçirilir.Sertleşen plakalar kesilerek preslenmeye hazırduruma getirilir.

22.02.2018 Kompozit Malzeme Mekaniği - Ders Notları - Prof.Dr. Mehmet Zor 59