Uploaded by User4381

5

advertisement
POLİMER MATRİSLİ KOMPOZİT
MALZEMELER
Dr. Öğr. Üyesi
Mert KILINÇEL
POLİMER MATRİSLİ KOMPOZİT
MALZEMELER
1. Hafta
PMK’lere Giriş
Kompozit Malzemeler
• Kompozit
malzemeler;
birden
çok
malzemenin bir araya getirilmesi ile, kendini
oluşturan malzemelerin kendine has üstün
özelliklerinin yer aldığı yeni malzemelerdir.
Kompozit malzemeleri oluşturan bileşenlere
matris ve takviye elemanı isimleri verilir.
Takviye elemanları malzemeye dayanım ve
mukavemet katarken;
Matris elemanları ise yeni malzemenin
bağlanması sırasında sertlik ve katılık vererek
malzemenin çevresel etkilerden korunmasını
sağlar.
Günümüzde Kompozit malzemelerin en sık kullanıldığı
yerler inşaatlardır. Beton, çimento ve kumdan meydana
gelen matris malzemesi çelik çubuklar ile takviye edilir.
Benzer şekilde kerpiç evlerin yapımında ise
çamurun matris elemanı ve samanın da takviye
elemanı olarak kullanıldığı kerpiç olarak
adlandırılan Kompozit malzemeler de mevcuttur.
Bu ders kapsamında cam, karbon ve aramid elyaf takviyeli,
polimer (polyester, vinil ester, epoksi, fenol formaldehit,
üre formaldehit gibi) matrisli kompozit malzemelerin
üretimi anlatılacaktır.
Laboratuvarda Malzemelerin Tanıtılması
POLİMER MATRİSLİ KOMPOZİT
MALZEMELER
2. Hafta
PMK’lerde
Kullanılan
Takviye ve Matris
Elemanları
Polimer Matrisli Kompozit Malzeme Üretim Metotları
Üretimde Kullanılan Malzemeler
• Takviye Elemanları: Kuru elyaflar ; karbon, cam ya da aramid yapıdaki; iplikler,
kırpık elyaflar ve dokuma elyaflar
Polimer Matrisli Kompozit Malzeme Üretim Metotları
Üretimde Kullanılan Malzemeler
• Matris Elemanları: Termoset ve Termoplastik reçineler
Termoplastikler
•
•
•
•
•
•
•
•
•
PET
Polipropilen
Polikarbonat
PBT
Vinil
Polietilen
PVC
PEI
Naylon
Termosetler
•
•
•
•
•
Epoksi Reçineler
Polyester Reçineler
Vinilester reçineler
Fenolik reçineler
Üretan
Laboratuvarda Malzemelerin Tanıtılması
POLİMER MATRİSLİ KOMPOZİT
MALZEMELER
3. Hafta
PMK’lerde
Kullanılan
Fiber Tipleri
• Cam Fiberler:
PMK(Polimer Matrisli Kompozit)
Üretiminde Kullanılan Fiber Tipleri
Bir diğer adıyla fiberglas malzemeler, eritilmiş haldeki camın
oldukça çok küçük deliklerden eritilerek akıtılıp sertleştirilmesi
ile üretilir.
Kalıplardan eritilerek geçirilen çok ince cam teller den üretilen
maddeler olarak ta ifade edilir.
Aynı zamanda fiber cam olarak ta nitelendirilen bir üründür.
PMK(Polimer Matrisli Kompozit)
Üretiminde Kullanılan Fiber Tipleri
• Cam Elyaflar:
Avantajları;
-
Hafif olmaları nedeni ile uygulama sırasında son derece kolaylık sağlamaktadır.
Hafif bir yapıya sahip olmasına karşın dayanıklı olması da kullanıldığı her alanda kaliteyi yakalama
fırsatı sunmaktadır.
-
Küf tutmayan ve paslanmayan bir yapıya sahip olması ile çatı ve dış mekanlarda, bina cephe
kaplamalarında rahatlıkla kullanılabilmektedir.
-
Dış mekan şartlarından etkilenmemesi ve rüzgar, sıcaklık ve soğukluğa karşı da dirençli olması
sayesinde duvar kaplama malzemesi olarak kullanılmaktadır.
• Cam Elyaflar:
PMK(Polimer Matrisli Kompozit)
Üretiminde Kullanılan Fiber Tipleri
Kullanım Alanları;
-
Çatı kaplamaları ise en çok mimari uygulaması yapılan kullanım alanlarının başında yer alır.
Fiberglass, su geçirmeyen özelliği ile çok güvenilir yalıtım malzemesi ve çatı güçlendirici olarak
kullanılmaktadır.
-
Binalarda duvar süslemelerinde,
Çatı levhalarında,
Beton ve alçı kalıplarda,
Banyo küvetinde, mutfak tezgahında,
Su ve kimyasal nakil borularında, deniz araçlarında,
Ahşap ve metal yüzeylerin korunmasında.
• Karbon Fiberler:
PMK(Polimer Matrisli Kompozit)
Üretiminde Kullanılan Fiber Tipleri
-
Karbon elyafı ticari olarak ilk defa 1800’lerin sonlarında, akkor lamba
teli (flamenti) elde etmek amacıyla pamuk ve bambu lifinin
karbonizasyonuyla elde edilerek kullanılmıştır.
-
Takviye malzemesi olarak kullanımı ise, 1950’lerin sonlarında roket
parçası üretimi için olmuştur.
-
Karbon elyafları çok yüksek ısıl işlem uygulandığında elyaflar tam
anlamıyla karbonlaşırlar ve bu elyaflara grafit elyafı denir.
-
Günümüzde ise bu fark ortadan kalkmaktadır.
Artık karbon elyafı da grafit elyafı da aynı malzemeyi tanımlamaktadır.
PMK(Polimer Matrisli Kompozit)
Üretiminde Kullanılan Fiber Tipleri
•
Karbon Fiberler:
Avantajları
-
Karbon elyafın avantajlarına bakarsak; öncelikle karbon elyaf yapısı
bakımından hafifliği nedeniyle oldukça kullanışlıdır.
Daha hafif donanım ile daha fazla verim alındığı unutulmamalıdır (Havacılık,
otomotiv vb.).
Oksitlenme gibi bir sorunu olmadığından görsel olarak çekici olmaktadır.
Ayrıca uzun ömürlü olması sebebi ile de tercih sebebidir.
Karbon elyafın yoğunluğu çeliğe oranla düşüktür. Bu da karbon elyafı
yüksek ağırlık oranı gerektiren uygulamalar için eşsiz bir malzeme
yapmaktadır.
PMK(Polimer Matrisli Kompozit)
Üretiminde Kullanılan Fiber Tipleri
• Aramid Fiberler:
-
Aramid, bir naylon türevi olup, diğer naylon türevlere göre yüksek
mukavemete ve modüle sahip ilk organik elyaftır.
Yapay elyaflar arasında lifleri ısıya en dayanıklı ve kuvvetli olarak
sınıflandırılır.
Aramid polimerden söz edebilmek için molekül zincir yapısındaki
bağların en az % 85’inin aromatik halkalardan meydana gelmesi gerekir.
Aramid elyafının iki türü mevcuttur; meta aramid ve para aramid
(kevlar) olarak adlandırılırlar.
Ancak yaygın olarak kullanılan türü para aramid’lerdir. Para aramidin
kimyevi bileşimi poli para fenilen terepitelamid olarak tanımlanır.
•
Aramid Fiberler:
PMK(Polimer Matrisli Kompozit)
Üretiminde Kullanılan Fiber Tipleri
Özellikleri
-
Aramid lifleri, olağanüstü güç/ağırlık özelliklerine sahip ve yüksek mukavemetli bir polimerdir.
Young modülü (sertliği): 130-179 GPa. (Karbon elyaf 300 GPa ve cam 81 Gpa),
Ateşe dayanıklıdır, erime noktası yoktur,
500 derece üzeri ısılarda yapısında bozulma başlar.
Aşınma ve kesilmeye karşı direnci çok iyidir.
Yüksek sıcaklıklarda iyi kumaş bütünlüğü vardır.
Aramid lifleri, sertlik ve penetrasyona olan dirençleri ile tanınırlar.
Yüksek mukavemet ve dayanıklılıkları nedeni ile, delinmeme özelliği istenen malzemelerin üretiminde kullanılırlar.
Organik çözücülere karşı dayanıklı ancak ultraviyole ışınlar, klor, tuz ve asitlere karşı duyarlıdır.
Yapısı itibarı ile nem almaya müsaittir. Lif ve kumaş halinde iken, katlama, kesme ve işleme zorluğu vardır.
PMK(Polimer Matrisli Kompozit)
Üretiminde Kullanılan Fiber Tipleri
• Bor ve Bor Katkılı Fiberler:
-
Bor elyaflar aslında kendi içlerinde kompozit yapıdadırlar.
-
Bor Elyafı, her ne kadar görüntü olarak cam elyafını andırsa da
çekme dayanımı YM (Yüksek Mukavemet) sınıfından karbon
elyafına eşdeğer bir malzemedir.
-
Çekirdek olarak adlandırılan ince bir flamanın üzerine bor
kaplanarak imal edilirler. Çekirdek genellikle Tungstendir. Karbon
çekirdek de kullanılabilir ancak bu yeni bir uygulamadır.
Ayrıca Bor elyafın basma mukavemeti karbonun yaklaşık iki
katıdır.
PMK(Polimer Matrisli Kompozit)
Üretiminde Kullanılan Fiber Tipleri
• Bor ve Bor Katkılı Fiberler:
Avantajları
-
Yüksek çekme ve basma dayanımı gibi özellikleri bor elyafının ne
kadar ileri bir malzeme olduğunu göstermektedir.
Diğer taraftan Bor elyaf diğer bütün elyaf türlerinden daha
pahalıdır; örneğin günümüzdeki fiyatı karbon elyafının altı katı
civarındadır ki bu durum şimdilik kullanımı kısıtlamaktadır.
Yüksek maliyet sebebiyle Bor elyafı şimdilik, niteliğin fiyattan
daha önemli olduğu iki alanda kullanılmaktadır; Havacılık ve uzay
sanayii ve Spor malzemeleri sanayii.
POLİMER MATRİSLİ KOMPOZİT
MALZEMELER
4. Hafta
PMK
Üretim
Metotları
Polimer Matrisli Kompozit Malzeme Üretim Metotları
• Elle Yatırma Yöntemi
• Filaman sarma
• Vakum Torbalama
• 3D printer fiber flament
• Vakum İnfüzyon
• RTM (Resin Transfer Moulding)
• SMC-BMC (sheet-bulk molded compound)
• Pultrüzyon çekme
• Santrifüj Kalıplama
• Spray-up
• Sıcak Preste Üretim
• RIM (Reaction Injection Molding)
• Otoklav-Fırında Üretim
POLİMER MATRİSLİ KOMPOZİT
MALZEMELER
5. Hafta
(Hand lay-up)
Elle
Yatırma
Yöntemi
Elle Yatırma Yöntemi / Hand layout
• Bu yöntemde üretimi yapılacak olan kuru elyaf kalıp içine özenle serilir ve fırça ya
da bir rulo yardımı ile reçine uygulaması yapılır.
Elle Yatırma Yöntemi / Hand layout
•
Bu yöntemde kullanılan malzemeler;
o Kuru elyaf
o Reçine
o Reçine Hızlandırıcı (Kobalt)
o Reçine Sertleştirici (MEK-Peroksit)
o Kalıp ayırıcı (vaks, pva, freekote, chemtrend)
o Reçine sürme fırçası
o Reçine sürme rulosu
o Hava alma/ ezme rulosu
•
Elle Yatırma Yöntemi / Hand lay-up
•
Bu yöntemde kullanılan malzemeler;
o Kuru elyaf
o Reçine
Takviye elemanı olarak görev alır
Matris elemanı olarak görev alır
o Reçine Hızlandırıcı (Kobalt)
Reçinenin sertleşme hızını artıran katalizör görevi görür
o Reçine Sertleştirici (MEK-Peroksit)
Reçinenin reaksiyonu tamamlayıp sertleşmesi için kullanılır
o Kalıp ayırıcı (vaks, pva, freekote, chemtrend)
Son ürünün yüzeyden ayrılabilmesi için kullanılır
o Reçine sürme fırçası
Reçinenin elyafa homojen şekilde sürülmesi için kullanılır
o Reçine sürme rulosu
Reçinenin elyafa homojen şekilde sürülmesi için kullanılır
o Hava alma/ ezme rulosu
•
Örnek Uygulama Video
Reçinenin elyafa homojen şekilde sürülmesi için kullanılır
POLİMER MATRİSLİ KOMPOZİT
MALZEMELER
6. Hafta
(Vacuum Bagging)
Vakum Torbalama
Yöntemi
Vakum Torbalama Yöntemi / Vacuum Bagging
•
Bu yöntem el yatırmasının bir üst adımı olarak nitelendirilebilir.
Kalıp yüzeyine serilen elyaf fırça ya da rulolar yardımıyla reçine sürülerek ıslatılır.
Bu işlemin ardından ise kalıbın şeklini alabilmesi için sızdırmaz bir ekipman içerisine yerleştirilerek
vakum tatbik edilir.
Örnek video
Örnek video 2
POLİMER MATRİSLİ KOMPOZİT
MALZEMELER
7. Hafta
(Vacuum Infusion)
Vakum İnfüzyon
Yöntemi
Vakum İnfüzyon Yöntemi / Vacuum Infusion
•
•
•
Bu yöntem reçinenin takviye elemanına yani elyaflara daha homojen ve yeteri kadar nüfuz ettiği
bir yöntemdir.
Bu yöntemde vakum torbalamada olduğu gibi reçinenin fırça ya da rulo ile elyafa sürülmesi süreci
yoktur.
Bu yöntemde reçine, reçine akış hortumu yardımı ile kalıba verilir ve vakumun tatbik edildiği
yönde ilerleyerek elyafı ıslatır.
Örnek Video
Download
Random flashcards
Merhaba

2 Cards oauth2_google_861773e1-0890-4522-834a-6a5babb58e76

qweeqwqwe

5 Cards oauth2_google_78146396-8b44-4532-a806-7e25cc078908

KIRIHAN GÜMÜŞ DEDEKTÖR

6 Cards oauth2_google_49cd8e53-7096-4be6-ba73-4ff7e4195b4b

KALPTE İLETİM NOKTALARI

3 Cards oauth2_google_cfd2531f-f18a-45fd-9d97-afe31596ce7b

Terimler

2 Cards oauth2_google_ef32970e-e5f9-4595-9abe-394e9f6bc8d9

Create flashcards