Düşük CO2 salınımı çerçevesinde otomobillerde kompozit şaft tasarımı ve imalatı
Design and manufacturing of composite shaft in automobiles within the framework of low CO2 emission
Yazar: BEYTULLAH ALTIN
Danışman: PROF. DR. AHMET ÜNAL
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Günümüz teknolojisinde meydana gelen hızlı değişimler ve sektörlerdeki gelişmeler, bütün endsütri kollarını doğrudan etkilemekte ve birçok iş alanında rekabet ortamının oluşmasına sebep olmaktadır.
Hafiflik, yüksek dayanım özellikleri, iyi korozyon direnci gibi özelliklerinin yanında oldukça dinamik bir yapıya sahip olmaları ve kolay uygulanabilir olmalarından dolayı birçok uygulamada plastik matrisli kompozitlerin kullanımı cazip hale gelmiştir. Otomotiv sektöründe ki ağırlık azaltma çalışmaları da bu uygulamalardan biridir. Plastik matrisli kompozitler sayesinde otomobillerde ağırlığın ve CO2 salınımının azaltılması kolaylıkla gerçekleştirilebilmektedir.
Plastik matrisli kompozit üretiminde kullanılan matris malzemelerinden biri de epoksi reçinelerdir. İyi yapışma özelliklerinden dolayı üretimde en çok tercih edilen epoksi reçineler, karbon fiber gibi yüksek performans özellikleri sergileyen takviye malzemeleri ile desteklendiklerinde çok iyi mekanik özelliklere sahip olmaktadırlar. Ayrıca, üretimde sürekli fiberler kullanılarak bu mekanik özelliklerin, uygulanacak kuvvet yönünde daha iyi olması sağlanabilmektedir. Bu çalışmada, elyaf sarma yöntemi kullanılarak kompozit şaft üretimi gerçekleştirilmiştir. Üretim öncesinde tasarımın güvenli olup olmadığı sonlu elemanlar yöntemi ile yapılan analizler neticesinde doğrulanmıştır. Üretim sırasında, matris malzemesi olarak epoksi reçine ve takviye malzemesi olarak karbon fiber kullanılmıştır.
Üretim sonrasında kompozit şafta, birtakım mekanik ve fiziksel deneyler uygulanmış ve bu deneylerin sonuçları irdelenmiştir. Ayrıca, taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılarak deney numunelerine ait kırık yüzey görüntüleri incelenmiştir. Yapılan bu çalışma sonucunda, hafifliğinin yanında çevre dostu olan kompozit şaftın üretimi ve geliştirilmesi amaçlanmış, plastik matrisli kompozitlerin alternatif bir malzeme grubu olarak otomotiv sektöründe kullanılabileceği gösterilmiştir.

Abstract:
The rapid changes in today's technology and developments in the sectors directly affect all branches of industry and cause a competitive environment in many business areas.
In addition to their features such as lightness, high strength properties, good corrosion resistance, the use of plastic matrix composites becomes attractive in many applications because they have a very dynamic structure and are easy to apply. The weight reduction studies in the automotive sector is one of these applications. Thanks to plastic matrix composites, weight and CO2 emission reduction in automobiles can be achieved easily.
One of the matrix materials used in the production of plastic matrix composites is epoxy resins. Epoxy resins, which are most preferred in production due to their good adhesion properties, exhibit very good mechanical properties when supported by reinforcement materials with high performance properties such as carbon fiber. Also, by using continuous fibers in production, these mechanical properties can be improved in the direction of the force to be applied. In this study, composite shaft production was carried out by using filament winding method. Whether the design is safe before production has been verified as a result of the analyzes made with the finite element method. Epoxy resin was used as the matrix material in production. Carbon fiber was also used as reinforcement material.
After production, some mechanical and physical tests were applied to the composite shaft and the results of these tests were examined. In addition, the fractured surface images of the test specimens were examined by using scanning electron microscopy (SEM). As a result of this study, it was aimed to produce and develop the environmentally friendly composite shaft besides its lightness, and it was shown that plastic matrix composites could be used in the automotive sector as an alternative material group.