Üzerine kalıplama tekniği ile otomotivde kullanılacak plastik komponentlerin geliştirilmesi
Development of plastic components to be used in automotive by overmolding technique
Yazar: SERKAN AKPINAR
Danışman: PROF. DR. GÜRALP ÖZKOÇ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Kalıplama yöntemleri = Molding methods ; Mekanik özellikler = Mechanical properties ; Toz enjeksiyon kalıplama = Powder injection molding ; Yapışma performansı = Adhesion performance

Özet:
Uzun veya kısa cam elyaflı polimer karışımlarının sürekli cam elyaf takviyeli kompozit levha yapılar üzerine enjekte edilmesi yapısal parçaların daha esnek tasarlanması, yüksek rijitlik elde edilmesi, mekanik dayanım ve darbe dayanımı gibi avantajları sağlamaktadır. Bu çalışmada da özgün bir yaklaşım ile üzerine enjeksiyon sistemindeki yapışma dayanımının mekanik bağlanma ile arttırılması gösterilmiştir. Önerilen bu yaklaşımın etkisi ise sürekli cam elyaf takviyeli PP kompozit (CGFRPP-prepreg) ile üzerine enjekte edilen genelde kısa cam elyaf takviyeli PP (SGFPP) kompozit arasındaki bağlanma mukavemetinin karakterizasyonu ile doğrulanmıştır. Genel olarak yapışma dayanımının arttırılması, SGFPP ile CGFRPP'nin birbirine daha kolay kenetlenmesini sağlayan CGFRPP substratının üzerine konik şeklindeki deliklerin uygun bir şekilde açılması ile sağlanmıştır. Bu doğrultuda konik şeklinde deliklere sahip prepreg'lerin önceden ısıtılma işlemi sonucu bağlanma mukavemetinde %60'a varan iyileşme sağlanmıştır. Genel trend olarak birden fazla delik sayısına sahip olunması belirli bir delik çapına kadar bağlanma mukavemetinin iyileşmesine katkı sağlanmıştır. Benzer bir şekilde prepreg'in yüksek ön ısıtılma süresi yapışma kalitesini azaltırken, kısa bir sürede ön ısıtma işlemine tabi tutulan prepreg'lerde yüzeyler arası yapışma dayanımını artış göstermiştir. Çekme dayanımı testleri ile yapışma dayanımı incelenirken, çekme dayanımı testinden sonra kırılma yüzeylerinin SEM analizi, üzerine enjeksiyon sırasında SGFPP'nin temas yüzeyindeki delikleri doldurduğunu ortaya koymuştur.

Abstract:
The overmolding of short or long fiber reinforced polymer compounds onto continuous fiber reinforced composite substrates provides design flexibility and the ability to tailor stiffness, strength, and damage tolerance for structural applications. In this work, a novel molding approach that enhances the bonding strength by mechanical interlocking is presented. The effectiveness of the proposed approach was validated by characterization of the bonding strength between a short glass fiber PP (SGFPP) composite overmolded onto a continuous glass fiber reinforced PP (CGFRPP-prepreg). Enhancement of the bonding strength was achieved by judiciously drilling tapered holes on the CGFRPP substrate before molding, which facilitated better interlocking with the injection molded SGFPP composite. The overmolding of preheated composites with tapered holes yielded up to 60% improvement in bonding strength. In general, having multiple holes helped improve bonding up to a certain hole diameter. Similarly, preheating of the substrate over a short time improved the interfacial adhesion while extended preheating results in reduction of bonding quality. SEM analysis of the fracture surfaces after the tensile debonding test revealed that the SGFPP filled the holes on the substrate during overmolding.