Hava araçlarında kullanılabilecek yeni nesil fiber metal tabakalı kompozit malzemelerin metal/prepreg arayüzey dayanımının belirlenmesi
Determination of metal/prepreg interface strength of new generation fiber metal laminate composite materials that can be used in aircraft
Yazar: CEM UÇAN
Danışman: DOÇ. DR. MUSTAFA ÖZGÜR BORA
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Havacılık Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences ; Sivil Havacılık = Civil Aviation

Özet:
Bu çalışmada, AA6061-T6 alüminyum sac plaka ve S2 cam fiber ile sıcak pres yöntemi ile imal edilmiş 3/2 GLARE malzemeler için ön yüzey işlemlerinin etkisi değerlendirilmiştir. GLARE malzemelerin tabakalar arası kayma dayanımlarını arttırmak amacıyla AA6061-T6 sac plakalara zımparalama, yağ alma ve hem yağ alma hem zımparalama ön yüzey işlemleri uygulanmıştır. Üç nokta eğme testleri, tabakalar arası kayma ve eğilme davranışlarının deformasyon ve hata modlarındaki etkisini incelemek için iki farklı uzunluk-numune kalınlık oranı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Uygulanan testler sonrasında tabakalar arası kayma dayanımları ve hata modları incelenmiş olup yük-yer değiştirme ve gerilim-yer değiştirme eğriler değerlendirilmiştir. Kaymaya karşı eğilme etkisinin artması nedeniyle, yüzey işlemli tüm GLARE malzemelerde dayanım değerlerinin ve kırılma modlarının alt destek mesafesinin yükselmesinden etkilendiği görülmektedir. Ayrıca, yüzey işlemlerinin GLARE malzeme üzerinde termal yaşlandırma şartları altındaki etkisi değerlendirilmiştir. Bunun için tipik bir kargo uçağının maruz kaldığı sıcaklık değişimlerine atıf yapan iki farklı döngüsel termal şartlarda yaşlandırma işlemi uygulanmıştır. Elde edilen bulgular oda sıcaklığında yapılan üç nokta testleri ile karşılaştırılmıştır ve GLARE malzemelerin çevrimsel termal şartlar altındaki tabakalar arası kayma dayanımındaki değişiklik değerlendirilmiştir. Oda sıcaklığında bekletilen GLARE malzemelerin üç nokta eğme testinde elde edilen dayanım değerleri karşılaştırıldığında ön yüzey işlemi yapılmamış referans malzemelere oranla %29 ila %37 arasında artış olduğu gözlenmiştir. Termal yaşlandırma sonrası uygulanan üç nokta eğme testleri sonrasında ise tabakalar arası kayma dayanımlarının ön yüzey işlemi yapılmamış referans numunelere göre %29 ila %73 arasında arttığı gözlenmiştir. Her ne kadar sıcaklık değişimleri altında kayma dayanımları düşse de alüminyum sac plakalara hem yağ alma hem zımparalama işlemlerinin aynı anda yapıldığı kombine bir mekanik-kimyasal ön yüzey işlemi uygulandığında dayanım değerleri büyük ölçüde korunmuştur ve termal yaşlandırmaya maruz bırakılmamış numunelere göre yalnızca %4'lük bir kayıp olduğu tespit edilmiştir.

Abstract:
In this study, the effect of front surface treatments for 3/2 GLARE laminates manufactured by hot press method with AA6061-T6 aluminum sheet plate and S2 glass fiber was evaluated. Sandpapering, degreasing and both degreasing and sanding presurface treatments were applied to AA6061-T6 sheet metal plates in order to increase the shear strength between layers of GLARE laminates. Three point bending tests were performed using two different length-to-sample thickness ratios to examine the effect of interlaminar shear and bending behaviors on deformation and failure modes. After the applied tests, shear strengths and failure modes between layers were examined and loaddisplacement and stress-displacement curves were evaluated. It is observed that the strength values and failure modes of all surface-treated GLARE laminates are influenced by an increase in the lower support distance because of the increase in bending effect against shear. In addition, the effect of surface treatments on GLARE laminate under thermal aging conditions was also evaluated. For this purpose, two different cyclic thermal conditions, which refer to the temperature changes that a typical cargo aircraft is exposed to, were aged. The obtained findings were compared with three point tests at room temperature and the change in shear strength between layers of GLARE laminates under cyclic thermal conditions was evaluated. When the strength values obtained in the three-point bending test of GLARE laminates kept at room temperature were compared, it was observed that there was an increase of 29% to 37% compared to the reference materials without pre-treatment. After the three point bending tests applied after thermal aging, it was observed that the shear strengths between the layers increased between 29% and 73% compared to the reference samples without pre-surface treatment. Although the shear strength decreases under temperature changes, when a combined mechanicalchemical prefacing treatment is applied to aluminum sheet plates with simultaneous degreasing and sandpapering, the strength values are largely preserved, with a loss of only 4% compared to the samples that are not exposed to thermal aging.