Karbon elyaf takviyeli kompozitlerin istifli delinmesinde delaminasyonun araştırılması
Investigation of delamination in stack drilling of carbon fiber reinforced composites
Yazar: ELİF ÖZGE ÜNALP
Danışman: DOÇ. DR. YAKUP TURGUT
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Polimer kompozitler = Polymer composites

Özet:
Elyaf takviyeli kompozit malzemeler uzay, havacılık, otomotiv sanayisinde yoğunlukla tercih edilmektedirler. Bu malzemeler birbirleri arasında cıvata ve perçinli birleştirmelerin yapılabilmesi için delme operasyonlarına tabi tutulmaktadır. Uygun olmayan parametre seçimi delik yüzeyinde termal hasara, laminattan bir matkap ucu çıktığında aşağıya doğru delaminasyon ve elyaf kopması gibi istenmeyen durumlara sebep olmaktadır. Bu çalışmada, karbon elyaf takviyeli polimer kompozit malzemelerin istifli delinmesinde delik giriş ve çıkış delaminasyonu; matkap uç açısı, matkap helis açısı, kesme hızı ve ilerleme değerine bağlı olarak deneysel araştırılmıştır. Bu bağlamda, Al6013/KETPK/Al6013 istifli yapı 90° ve 118° uç açısı ile 15° ve 22,5° helis açısına sahip kaplamasız HSS matkaplarla delinmiştir. Delme işleminde 0,05; 0,1; 0,2 mm/dev ilerleme değeri ve 45, 67, 100 m/dak kesme hızı parametreleri kullanılmıştır. Delik delme işlemleri sonucunda belirtilen şartlarda delik giriş ve çıkış delaminasyonları araştırılmıştır. Deneyler sonucunda, delaminasyon oranının kesme hızının artması ve ilerleme değerinin azalması ile azaldığı görülmüştür. Deneylerde delik giriş hasarının delik çıkış hasarından daha yüksek çıktığı görülmüştür. Ayrıca büyük uç açısı ve büyük helis açısında delaminasyon oranının daha az olduğu görülmüştür. İdeal delaminasyon oranı 118° uç açılı, 22,5° helis açılı matkaplarla, 100 m/dak kesme hızı ve 0,05 mm/dev ilerleme değerinde elde edilmiştir.

Abstract:
Fiber reinforced composite materials are mostly preferred in aerospace, aviation and automotive industries. These materials are subjected to drilling operations in order to make bolt and riveted joints between each other. Improper parameter selection causes undesirable conditions such as thermal damage to the hole surface, push-down delamination and fiber breakage when a drill comes out of the laminate. In this study, the stack drilling of carbon fiber-reinforced polymer (CFRP) composites was experimentally investigated in terms of entry and exit damage, point angle, helix angle, cutting speed, and feed rate. In this study, the Al6013/KETPK/Al6013 stacked structure was drilled with uncoated HSS drills with 90° and 118° point angles and 15° and 22.5° helix angles. 0,05; 0,1; 0,2 mm/rev feed rate, 45, 67, 100 m/min cutting speed parameters were used. The hole entry and exit delaminations were investigated according to the drilling results. As a result of the experimental study, delamination decreased with increasing cutting speed decreases and decreased feed rate. In the experiments, it was observed that the hole entrance damage was higher than the hole exit damage. Moreover, it was observed that the delamination rate was less at large point angle and large helix angle. In this study, the lowest delamination ratio was acquired at the highest cutting speed (100 m/min) and the lowest feed rate (0,05 mm/rev) with the drill which had 118° point angle and 22,5° helix angle.