Nomex (bal peteği) kompozit malzemesinin frezelenmesinin araştırılması
Investigation of milling nomex (honeycomb) composite material
Yazar: MEHMET ESAD NACAR
Danışman: DOÇ. DR. GÜLTEKİN BASMACI
Burdur Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: CNC frezeleme = CNC milling ; Polimer kompozitler = Polymer composites

Özet:
Kompozit malzemeler, çeşitli yapısal özelliklere sahip iki veya daha fazla malzemenin birleşimiyle oluşturulan malzemelerdir. Bu tür malzemeler genellikle bir matris ve güçlendirici lifler veya dolgu maddeleri içerir. Kompozitlerin özellikleri, kullanılan bileşenlerin türüne ve düzenlenmesine bağlı olarak değişkenlik gösterir. Nomex, bal peteği yapısında üretilen ve havacılık, uzay, denizcilik, otomotiv gibi sektörlerde sıkça tercih edilen bir malzemedir. Yüksek mukavemet, hafiflik ve yanmazlık gibi üstün nitelikler sunar. Çekirdek yapısı kare prizma, altıgen prizma gibi farklı geometri ve boyutlarda üretilebilir, ancak anizotropik yapıları nedeniyle işlenmeleri zordur. Bu tür kompozitler genellikle perçin ve cıvata gibi bağlantı elemanlarıyla birleştirilir ve CNC frezeleme işlemi ile bağlantı yuvaları veya istenen yüzeyler oluşturulur.
Bu araştırmada, CNC frezeleme işlemi sırasında meydana gelen kesme kuvvetleri ve işlem sonrası oluşan delaminasyonlar incelenmiştir. Araştırmanın amacı, en uygun kesici takım geometrisi, fener mili hızı ve ilerleme hızını belirlemektir. Deneylerde cam lif prepreg kaplı Nomex balpeteği sandviç malzeme kullanılmış, helisel üç ağızlı (RRFE060) ve iki ağızlı kırıcı tip (RCFE060) kesici takımlarla çalışılmıştır. Farklı ilerleme hızları (150, 300, 450, 600, 750 mm/dk) ve fener mili hızları (2500, 7500 dev/dk) kullanılarak kanal açma yöntemi uygulanmıştır. Kesme kuvvetleri dinamometre ile ölçülmüş ve açılan kanalların görüntüleri üzerinden delaminasyon sonuçları değerlendirilmiştir. Genel olarak, fener mili hızı 7500 dev/dk iken kesme kuvvetlerinin ve kesilmemiş lif sayısının belirgin şekilde azaldığı gözlemlenmiştir. Ayrıca, ilerleme hızı arttıkça delaminasyonların arttığı ve kesme kuvvetlerinin yükseldiği görülmüştür. RRFE060 kesici takımla yapılan işlemede, RCFE060'a kıyasla daha yüksek kesme kuvvetleri elde edilmiştir.

Abstract:
Composite materials are created by combining two or more materials with different structural properties. These materials typically consist of a matrix and reinforcing fibers or fillers. The properties of composites vary depending on the choice and arrangement of the components used. Nomex, produced in a honeycomb geometry, is widely preferred in sectors such as aerospace, aviation, marine, and automotive due to its high strength, light weight, and flame resistance. The core structure can be manufactured in various geometries and sizes, such as square prism or hexagonal prism, but their anisotropic nature makes machining processes quite complex. These types of composites are usually assembled using fasteners like rivets and bolts. CNC milling is performed to create slots for fasteners or to achieve a desired surface.
In this research, the cutting forces and delaminations that occur during the CNC milling process were examined. The aim of this study is to determine the most suitable cutting tool geometry, spindle speed, and feed rate. The experiments used glass fiber prepreg-coated Nomex honeycomb sandwich material and were conducted with helical three-flute (RRFE060) and two-flute chip breaker type (RCFE060) cutting tools. The processes were carried out using different feed rates (150, 300, 450, 600, 750 mm/min) and spindle speeds (2500, 7500 rpm) with the slotting method. Cutting forces were measured using a dynamometer, and delamination results were evaluated based on images of the cut slots. Generally, it was observed that at a spindle speed of 7500 rpm, the cutting forces and the number of uncut fibers significantly decreased. Additionally, as the feed rate increased, delaminations became more frequent, and cutting forces increased. The cutting forces were higher with the RRFE060 cutting tool compared to the RCFE060 tool.