Farklı istifleme sıralamaları ile üretilmiş metal ve elyaf takviyeli kompozitlerin işlenebilirliğinin araştırılması

Abstract

Bu çalıĢmada, CFRP ve GFRP katmanlarından oluĢan 5 farklı Al 2024/ FRP (12 kat)/ Al 2024 istifleme sıralamasına sahip hibrit FML kompozit levhalar vakum torbalama yöntemiyle üretilmiĢtir. Üretilen bu malzemeler iĢlenebilirlik deneylerinde (matkapla konvansiyonel delme ve aĢındırıcı su jeti ile delme) ve mekanik testlerde (çekme testi ve düĢük hızlı darbe testi) kullanılmıĢtır. Matkapla konvansiyonel delme iĢleminde, 4 farklı (100, 200, 300 ve 400 mm/dk) ilerleme hızı ve 3 farklı (1500, 3000 ve 4500 rpm) kesme hızı kullanılmıĢtır. Delme esnasında 6 mm çapında tungsten karbür burgulu matkap kullanılmıĢtır. Tezgah üzerinde bulunan dinamometre ile kesme kuvveti ve tork değerleri belirlenmiĢtir. Mitutoya 2D profilometre ile yüzey pürüzlülük ölçümleri yapılmıĢtır. Ayrıca, SEM analizi ile yüzey morfolojisi detaylı Ģekilde incelenmiĢtir. AĢındırıcı su jeti ile delme iĢleminde, 3 farklı (400, 600 ve 1000 mm/dk) ilerleme hızı kullanılmıĢtır. Meme çapı, kesme basıncı, aĢındırıcı garnet miktarı ve nozül uzaklık mesafesi sabit tutulmuĢtur. Delme iĢlemi sonrasında, giriĢ-çıkıĢ delik çapı, malzeme kalınlığındaki değiĢim, kerf açısı ve delik sapma oranı belirlenmiĢtir. Zygo optik profilometre ile yüzey pürüzlülüğü ölçümleri yapılmıĢtır. Ayrıca SEM analizi ile delik içerisinde meydana gelen kusurlar detaylı Ģekilde gösterilmiĢtir. Her iki delme yönteminde ve mekanik testlerde istifleme sıralamasının etkisi kapsamlı bir Ģekilde değerlendirilmiĢtir. ÇalıĢmanın sonucunda, her iki iĢlenebilirlik yönteminde de istifleme sıralamasının önemli bir etkiye sahip olduğu belirlenmiĢtir. GFRP yapılarda, delik hasarlarının daha yoğun olduğu gözlemlenmiĢtir. En düĢük yüzey pürüzlülük değerleri tamamen CFRP yapılı istiflerde ölçülmüĢtür. Hibrit kompoztilerde de genelliklle GFRP yapının yüzey pürüzlülüğünü artırdığı tespit edilmiĢtir.

In this study, hybrid FML composite laminates with 5 different Al 2024/ FRP (12 layers)/ Al 2024 stacking sequences consisting of CFRP and GFRP layers were produced by vacuum bagging method. These materials were used in machinability tests (conventional drilling and abrasive water jet drilling) and mechanical tests (tensile test and low speed impact test). In conventional drilling, 4 different feed rates (100, 200, 300 and 400 mm/min) and 3 different speeds (1500, 3000 and 4500 rpm) were used. A 6 mm diameter tungsten carbide twist drill was used during drilling. Cutting force and torque values were determined with the dynamometer on the bench. Surface roughness measurements were made with Mitutoya 2D profilometer. In addition, the surface morphology was examined in detail by SEM analysis. In the abrasive water jet drilling process, 3 different traverse speed (400, 600 and 1000 mm/min) were used. Nozzle diameter, cutting pressure, amount of abrasive garnet and nozzle distance were kept constant. After drilling, inlet and outlet hole diameter, change in material thickness, kerf angle and hole deviation rate were determined. Surface roughness measurements were made with a Zygo optical profilometer. In addition, the defects occurring in the hole were shown in detail by SEM analysis. The effect of stacking sequence on both drilling methods and mechanical tests was comprehensively evaluated. As a result of the study, it was determined that the stacking sequence has a significant effect in both machinability methods. Hole damage was observed to be more intense in GFRP structures. The lowest surface roughness values were measured in stacks with fully CFRP structures. In hybrid composites, it was generally found that the GFRP structure increased the surface roughness.