Tekstil takviyeli polimer matrisli kompozitlerin işlenebilirliğinin incelenmesi
Machinibility of waste textile fabric reinforced polymer matrix composites on milling
Yazar: ALİ TANER KUZU
Danışman: YRD. DOÇ. DR. MUSTAFA BAKKAL
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme ve İmalat Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Kompozit polimerler = Composite polymers

Özet:
Artan çevre bilinciyle birlikte, son yıllarda çevreyi daha az kirleten, daha az kalıcı etki bırakan ürünler ve üretim yöntemlerine ilgi de artmıştır. Doğal polimerler, geri dönüşümlü poşetler, karbon salınımını daha aza indiren elektrikli arabalar bunlardan bir kaçıdır. Çevre dostu kompozit(karma) malzemeler de bu ilgiden nasibini fazlası ile almaktadır. Özellikle kağıt, fındık, kenevir, pamuk gibi doğal lif takviyeli kompozitlerin üretimi ile ilgili araştırmalar arttıkça bunların ekstrüzyon işlemi sonrasında kullanıma yönelik yapılacak kanal açma, delik delme gibi talaşlı imalat özelliklerinin belirlenmesi de gerekmektedir.Bu çalışmada yukarıda tarif edilen amaca yönelik olarak doğal lif takviyeli polimer kompozitlerin frezede işlenebilirliği araştırılmıştır. Çalışmada doğal takviye elemanı olarak sanayiden toplanmış atık pamuklu kumaş kullanılmıştır. Böylelikle hem atık kumaşların ekonomiye tekrardan kazandırılması hem de polimer malzeme kullanımını en aza indirgenerek doğaya daha az zararı dokunan malzeme üretimi sağlanmıştır.Çalışmada ilk olarak %25 atık kumaş takviye oranına sahip polimer matrisli kompozit malzemenin ekstrüder makinası yardımıyla levha şeklinde üretimi gerçekleştirilmiştir. Levha haline getirilen kompozit malzemeler; içindeki kumaşın homojen bir şekilde elyaf formunda dağılımının sağlanabilmesi amacıyla kırıcı yardımı ile tekrar granül haline getirilmiş ve bu işlem 4 defa tekrar edilmiştir.Kesme işlemleri sırasında ilk aşamada farklı kesme geometrilerine sahip 4 değişik takım ile yüksek ve düşük hızlarda/ilerlemelerde işleme gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlar ışığında belirlenen şartları sağlayan en uygun takım belirlenmiş ve bu takım ile en iyi işlenebilirliği veren kesme parametreleri daha geniş bir aralıkta değerlendirilmiştir. Kompozit malzemelerin işlenmesi sırasında kesme kuvvetleri ölçülmüş ve kesme işleminden sonra işlenmiş yüzey ve talaş morfolojisi araştırılmıştır.İlk aşama testlerinde elde edilen sonuçlara göre bu malzemeyi işlemek için en uygun takımın 111SHG08 numaralı takım olduğu sonucuna varılmıştır. Kesme kuvvetleri, talaş oluşumu ve çapak oluşumu incelendiğinde düşük devir hızı ve yüksek ilerleme hızlarında bu takımın en iyi işleme şartlarını sağlamıştır. Doğrulama testlerinde ise tüm kesme hızıları (devir) için 250 mm/dak ilerleme hızının en yüksek işlenebilirlik değerlerini verdiği görülmüştür. Çalışmanın en sonunda takviyesiz polimerle yapılan karşılaştırmada ise kompozit plakanın işlenebilirliğinin düşük ilerleme ve kesme hızlarında daha iyi olduğu sonucuna varılmıştır.

Abstract:
The interest to the products and the manufacturing processes polluting and effecting permanently less has been increased with the growing environmental conscious. Such as; natural polimers, recyclable bags, the electric cars reducing carbon emusion, etc. Especially; the enviroment friendly composit materials are the most popular ones. The researches interesting in natural fiber reinforced such as paper, nut, ganja and cotton. The properties of the machining processes which are applied after extrusion such as slotting and drilling should be determined.In this work, machinability of naturual fabric reinforced polymer matrix composited are investigated. The waste cotton fabrics are used as a natural reinforced material in this work. In this way, both textile waste gain to the economy and producing more environmentally friendly material by reducing the use of polymer are provided.25% waste cotton fabric reinforced polymer matrix composite material was manufacured as a plate by using extruder. The composite plates were granulated down to size enough to use in extrusion process by shredder and the process was repeated four times to distribute the cotton fabrics homogenously in composite plate.During cutting tests, four different cutting tools were used in the first step. In these tests, four different cutting parametres were used as two different spindle speed and feed rate chosen both low and high. The most convenient tool was determined in the light of the obtained results. The optimum cutting parameters were investigated for the convenient tool with increasing cutting parameters. During cutting tests, cutting forces were measured and surface morphology of chip and burr were investigated after cutting tests.According to first step tests, the most convenient tool was 111SHG08. When cutting force, surface and burr formation were investigated, the best cutting conditions provided with the lowest spindle speed and the highest feed rate. In the verification tests, 250 mm/min feed rate was given the best machinability datas for the whole cutting speeds. At the end of the work, the machinability of textile composites was compared with the machinability of virgin low density polyethylene and eventually, in the case of low feed rates and cutting speeds, the machinability of textile composites found better than machinability of virgin polymer.