Abaka doğal kompozitlerin üretimi ve delinmesinin araştırılması
Investigation of production and drilling of abaka natural composites
Yazar: ABDURRAHMAN YOLDAŞ
Danışman: PROF. DR. EROL KILIÇKAP
Dicle Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Abaka = Abaca ; Deformasyon = Deformation ; Delme = Drilling ; Doğal lifler = Natural fiber ; Kesme kuvveti = Cutting force ; Kesme sıcaklığı = Cutting temperature ; Kompozitler = Composites

Özet:
Çevre dostu, doğa ile uyumlu, düşük maliyetli, nispeten iyi mekanik özellikler gibi yönlerinden dolayı, doğal elyaf takviyeli kompozitler cam ve karbon elyaf gibi sentetik kompozitlerin yerini almaktadır. Bitki bazlı doğal lifler yenilenebilir ham maddelerdir ve düşük yoğunlukları ile karakterize edilirler. Böylece, doğal lifli kompozitler yenilikçi bir malzeme sınıfını temsil eder. Kompozit malzemeler arzu edilen şekle yakın üretilebilmelerine rağmen, bazen geleneksel imalat yöntemlerinden bazıları da kullanılmaktadır. Bu çalışmada, abaka takviyeli polimer (ATP) kompozit, dış yüzeylerinde birer tabaka cam elyaf olan cam abaka takviyeli polimer (CATP) kompozit ve dış yüzeylerinde birer tabaka karbon elyaf olan karbon abaka takviyeli polimer (KATP) kompozitler deney malzemesi olarak kullanılmıştır. Bu kompozitlerin ilk önce çekme deneyine tabi tutularak çekme hasar yükleri belirlendi. Daha sonra, bu kompozitlerin delinmesinde iş mili devrinin ve ilerlemenin kesme kuvveti, kesme sıcaklığı ve deformasyon faktörü üzerine etkileri araştırıldı. ATP kompozit numunelerden elde edilen çekme kuvveti CATP ve KATP kompozit numunelerden elde edilen çekme kuvvetinden düşük çıkmıştır. ATP, CATP ve KATP kompozit numunelerin çekme deneyinden elde edilen maksimum hasar yükleri sırası ile 2884 N, 6864 N ve 22100 N olarak elde edilmiştir. ATP, CATP ve KATP kompozitlerin delinmesinde oluşan kesme kuvvetleri iş mili devrinden ve ilerleme hızından etkilenmektedir. İş mili devrinin artması ile kesme sıcaklığı yükselmektedir. Bu da kesme kuvvetlerinin düşmesine neden olmaktadır. İlerlemenin artması kesme kuvvetlerini arttırmaktadır. İlerlemenin ve iş mili devrinin artması kesme sıcaklığı ve deformasyon faktörü arttırmıştır. ATP doğal kompozitlerin delinmesinde daha düşük deformasyon oluşurken, CATP ve KATP kompozitlerin delinmesinde cam ve karbon elyaf tabakaların varlığından dolayı daha yüksek deformasyon oluşmuştur.

Abstract:
Natural fiber reinforced composites replace synthetic composites such as glass and carbon fiber due to their environmental friendliness, nature compatibility, low cost, and relatively good mechanical properties. Plant-based natural fibers are renewable raw materials and are characterized by their low density. Thus, natural fiber composites represent an innovative class of materials. Although composite materials can be produced close to the desired shape, some of the traditional manufacturing methods such as drilling, turning and milling are also sometimes used. In this study, abaca reinforced polymer (ARP) composite, glass abaca reinforced polymer (GARP) composite with a layer of glass fiber on the outer surfaces and carbon abaca reinforced polymer (CARP) composites with a layer of carbon fiber on the outer surfaces were used as experimental materials. First, these composites were subjected to tensile testing and their tensile damage loads were determined. Then, the effects of spindle speed and feed on the cutting force, cutting temperature and delamination factor in drilling these composites were investigated. The tensile strength obtained from ATP composites was lower than the tensile strength obtained from GARP and CARP composites. The maximum damage loads obtained from the tensile test of ATP, GARP and CARP composite samples were obtained as 2884 N, 6864 N and 22100 N, respectively. The cutting forces that occur in the drilling of ATP, GARP and CARP composites are affected by the spindle speed and feed rate. The cutting temperatures were raised with the spindle speed increases. This causes a decrease in cutting forces. The cutting forces are high at high feed rates. Increasing spindle speed and feed increased cutting temperature and delamination factor. While less deformation occurred in the drilling of ATP natural composites, higher deformation occurred in the drilling of GARP and CARP composites due to the presence of glass and carbon fiber layers.