Öngerilimli karbon elyaf takviyeli kompozit üretimi için sistem tasarımı, imalatı ve kompozit malzeme üretimi
System design and production for prestressed carbon fiber reinforced composite and the production of composite materials
Yazar: ÖMER BAYRAKTAR
Danışman: DOÇ. DR. ABDULMECİT GÜLDAŞ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Geleneksel yöntemlerde örülmüş fiberlerden elde edilen kompozit malzemelerin şekillendirilmesinde fiber sarma yöntemi hariç tüm tekniklerde, fiber kumaş bir yüzeye yatırılarak şekillendirilmektedir. Serbest elle yüzeye yatırma yönteminde kompozit malzeme içerisinde homojen olmayan fiber dağılımı meydana gelebilmektedir. Bu sebepten dolayı kompozit üzerine yük uygulandığında uygulanan kuvvet tüm fiberlere eşit oranda dağılmamaktadır. Bu durum, kompozit malzemenin, beklenilen mekanik özelliklerinin altında bir mekanik özelliğe sahip olmasına sebep olmaktadır. Gerçekleştirilen çalışmada karbon fiber kumaş, bu çalışmada tasarlanan ve imalatı gerçekleştirilen gerdirme aparatı yardımıyla gerdirilmiştir. Gerdirme aparatının tasarımı detaylı olarak anlatılmıştır. Çalışmada 0 N, 200 N, 300 N, 450 N, 680 N, 1000 N olmak üzere altı farklı öngerilim değerleri araştırılmıştır. Deney sonuçlarının kararlı olması için her öngerilim değeri için iki adet plaka üretilmiş ve her plakadan 0°, 45° ve 90° yönlerde ikişer adet numune kesilmiştir. Bu metotla gerdirilen fiberler hem matris içerisinde homojen olarak dağılmış hem de tüm fiberler belirli bir doğrultuda doğrusallığı sağlanmıştır. Çekme testi deneylerinden elde edilen verilere göre, en iyi çekme dayanımının dokuma şeklindeki kumaşın 4,09 MPa öngerilim ile şekillendirilmesi sonucu elde edilmiştir. Bu öngerilim değerinde kompozit malzemenin kopma dayanımı 1169 Mpa'dan %40 artarak 1629 MPa değerine çıkmıştır. Bu öngerilim değerinden daha yüksek değerlerde iyi ıslanma sağlanamadığı için mukavemet değerlerinin azaldığı gözlenmiştir.

Abstract:
In shaping composite materials that are obtained from traditionally woven fibers, except for filament winding method, all the techniques are carried out by laying the fiber fabric on a surface and then shaping it. In the products produced with the method of laying fabric layers on a surface, a non-uniform structure between fiber and matrix material may occur. Long fibers that are laid freely cannot be placed in matrix material lineally. Therefore, when pressure is (loads are) applied on the composite, force is not distributed to all fibers evenly. This situation results in lower mechanical features for composite material than expected. In this thesis, woven fabrics produced from the fibers are formed by stretching fabric instead of laying on a surface freely. This stretching process will be performed by a stretching tool that was designed and manufactured within this project. The design of stretching apparatus is described in detail. To investigate the effects of prestress, six different values (0N, 200N, 450N, 680N, 1000N) were used. Two plates were produced for every prestress value and each plate was cut into 2 samples in the direction of 0°, 45°and 90°. With the use of this method, fibers will be both homogeneously dispersed and linearized in a certain direction in the matrix. According to the contained data from tension test experiments, the highest tensile strength was observed on a 4,09 MPa pretension value. At this pretension value, the composite material's ultimate strength was increased 40% from 1169 MPa to 1629 MPa. The strength value decreased on higher pretension values due to the insufficient wettability.