Polimer kompozitlerin matkapla delinme karakteristiklerinin ve oluşan mekanizmalarının incelenmesi
Investigations of drilling characteristics and mechanisms of polymer composites
Yazar: EDA OKUTAN
Danışman: DOÇ. DR. SEDAT KARABAY
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Kompozit malzemeler yüksek spesifik dayanım, yüksek spesifik modül, korozyon direnci, üstün yorulma direnci, düşük termal genleşme katsayısı, yüksek sönümleme ve iyi boyutsal stabilite vb. özelliklerinin yanı sıra metal ve alaşımlarıyla elde edilemeyen özellikleri bir arada bünyelerinde barındırmalarından dolayı son yıllarda özellikle uzay, otomotiv, savunma, taşımacılık, denizcilik sanayileri ve tüketici ürünlerinde kullanımları hızla artmaktadır.Fiber takviyeli polimer kompozit parçaların imalatı birincil ve ikincil imalat olarak sınıflandırılabilir. Kompozit malzemeler, elle yatırma, basınçlı kalıplama, pultrüzyon ve flaman sarma gibi birincil imalat proseslerinden birini kullanarak son şekillerine yakın olarak üretilmelerine rağmen, kompozit parçaların kaynaklanamamaları, yapıştırma bağlantılarının oldukça kompleks olması ve demontajlarının mümkün olmaması montaj uygulamalarında pim, cıvata, perçin vb. mekanik bağlantıların uygulanmasını kaçınılmaz hale getirmektedir.Uzay endüstrisinde tüm talaş kaldırma işlemlerinin yaklaşık % 40' ı delme işlemi ile elde edilmektedir. Uygulamada konvansiyonel delme, ultrasonik, lazer ışını, su jeti ve aşındırıcı su jeti ile delme gibi birçok delik delme tekniği bulunmaktadır. Ancak matkapla delme kompozit malzemeler için en fazla kabul gören ve uygulanan delik delme yöntemidir.Bu çalışmada [(0º/+45º/90º/-45º)]s oryantasyonuna sahip cam fiber takviyeli polyester matrisli kompozit malzemelerin farklı ilerleme değerlerinde ve farklı çapta standart helisel matkap uçları kullanılarak delinmeleri esnasında meydana gelen eksenel kuvvet ve moment değerleri delme dinamometresi ile ölçülmüştür. Deneysel olarak elde edilen delme momenti ve eksenel kuvvet değerlerinden yola çıkarak bu değerler için Shaw ve Oxford modelini temel alan ampirik eşitlikler elde edilmiştir. İlerleme hızı ve matkap çapı gibi delme parametrelerinin, elde edilen ampirik eşitliklerde yerine yazılması ile elde edilen teorik delme momenti ve eksenel kuvvet değerleri deneysel veriler ile karşılaştırılmıştır.

Abstract:
The use of composite materials has grown rapidly in recent years, especially in the aerospace, automotive, defense, transportation, marine and consumer products industries due to their unique properties such as, high specific strength, high specific stiffness, good corrosive resistance, excellent fatigue resistance, low thermal expansion coefficient, high damping, good dimensional stability and an unusual combination of properties not obtainable with metals and their alloys.Manufacturing of fiber reinforced plastic composite materials can broadly be classified as primary and secondary manufacturing. Though most of the composite products are made to a near-net shape using any of the primary manufacturing processes such as hand lay-up, compression molding, pultrusion and filament winding, secondary manufacturing in terms of machining sometimes becomes unavoidable particularly for riveting and fastening in assembly practices.In the aerospace industry, drilling accounts for nearly 40% of all the metal- removal operations. Several hole production processes including conventional drilling, ultrasonic drilling, laser- beam drilling, water- jet drilling, etc., have been proposed. But conventional drilling by far is the most widely accepted hole generation method.In this study, glass fiber reinforced polyester matrix composite materials with fiber orientation of [(0º/+45º/90º/-45º)]s has been drilled under different feed rates by using different diameters of standard helical drill bits, and occurred thrust force and drill torque values has been measured by using drill diameters. Empirical equations which were based on Shaw and Oxford model has been obtained for drill torque and thrust force by using experimental values. By putting the drilling parameters such as feed rate and drill diameter into these equations the theoretical values of drill torque and thrust force has been obtained and compared with experimental values.