Seramik takviyeli termoplastik matrisli kompozitten üretilen farklı snap-fit tırnak tasarımlarının, nümerik analizi ve deneysel (mekanik ve mikroyapı) olarak incelenmesi /
Yazar: BURHAN ŞAHİN
Danışman: PROF. DR. ENVER ATİK
Manisa Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Konstrüksiyon ve İmalat Ana Bilim Dalı / Makine Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Konsol kirişler = Cantilever beams ; Polipropilen = Polypropylene ; Sodyum = Sodium ; Termoplastik = Thermoplastic

Özet:
Termoplastik çentikli tırnak yapıları montaj kolaylığı ve maliyet nedeni ile son yıllarda beyaz eşya ve otomotiv sektörlerinde öne çıkan konulardan birisidir. Bu yapılardaki en temel problem, montaj ve demontaj esnasındaki deformasyonu ve mekanik özellikleri  olmaktadır. Bu çalışmada esneyerek kilitlenebilen  termoplastik tırnakların deformasyonunun azaltılabilmesi  için tırnak yapılarının farklı tasarımı, üretim yöntemleri ve malzemeleri  incelenerek mekanik özelliklerinin  iyileştirilmesi hedeflenmiştir. Çentikli esneyerek kilitlenebilen tırnakların  eğme kuvveti altındaki deformasyon etkisi, birçok farklı parametredeki tasarımlar ışığında sonlu elemanlar yöntemi ile modellenmiş ve eğme testi ile korelasyonları sağlanarak formülizasyonuna çalışılmıştır.  Endüstride en çok tercih edilen Polipropilen, HİPS,  
Polyar gibi termoplastik malzemelerin  literatür ışığında enjeksiyon kalıpçılığındaki üretim parametreleri (basınç, sıcaklık, bekleme süresi gibi) değişikliğinin mukavemete etkileri incelenmiştir.  HİPS ve Polipropilen malzemelere, literatürde yüzey sertliğini arttırdığı belirtilen sodyum pentaborat, maliyet azaltma için kullanılan kalsit ve aktif karbon katkıları (takviyeleri)  ile yeni numuneler oluşturulmuştur. Katkıların iç yapıda oluşturdukları etkiler çekme testleri ile incelenmiştir.  Bu malzemelerin  arasından  Sodyum Pentaborat ve Anhidrat formunun Polipropilen  Homo Polimerde FTIR ve SEM analizleri ile içyapıdaki etkileri gözlenmiştir. Polipropilen malzemeye  Sodyum Pentaboratın %1 eklenmesiyle  akma gerilmesinde  %4 artış elde edilmiştir. Sodyum Pentaboratın, PP iç yapısında zincirler arasına yerleşerek akma gerilmesini  arttırdığı düşünülmüş, hidrojen ile kurduğu zayıf bağlar SEM analizlerinde  görüntülenerek, çekme testleriyle doğrulanmıştır. Sodyum Pentaborat Pentahidrat ve Anhidrat eklenmesiyle   ise 200 kPa basınç ve 100°C kalıp sıcaklığında topaklanma oluştuğu için içyapıyı bozarak mukavemeti düşürdüğü belirlenmiştir.

Abstract:
Thermoplastic  cantilever snap-fit structures are one of the prominent issues in the white goods and automotive sectors in recent years due to their ease of assembly and cost. The most basic problem in these structures has been the deformation and mechanical properties during assembly and disassembly. In this study, it is aimed to improve the mechanical properties of the nail structures by examining the different designs, production methods and materials of the cantilever snap-fit structures in order to reduce the deformation of the thermoplastic flexibly snap-fit designs. The deformation effect of cantilever snap-fit against bending force has been modeled with the finite element method in the light of designs in many different parameters, and its correlation with the bending test has been tried to be formulated. According to the literature, the effects of changes in production parameters (pressure, temperature, waiting time etc.) on the strength of thermoplastic materials such as Polypropylene, HIPS, Polyar, which are the most preferred in the industry, were investigated. New samples were created with sodium pentaborate, which is stated to increase the surface hardness of HIPS and polypropylene materials in the literature, and calcite and activated carbon additives used for cost reduction. By applying tensile tests to these samples, the mechanical  effects of the additives on the internal structure were examined. Among these materials, the effects of sodium pentaborate and anhydrate form on the internal structure of polypropylene homopolymer were observed by FTIR and SEM analysis. 4% yield strength increase was obtained by adding 1% of sodium pentaborate anhydrite to the polypropylene material. It has been confirmed in tensile tests by visualizing in SEM analyzes that sodium pentaborate increases the yield stress by settling between the chains in the inner structure of PP, and the weak bonds which are established by hydrogen. With the addition of sodium pentaborate pentahydrate and anhydrate, it was determined that because agglomeration occurred at 200 kPa pressure and 100°C mold temperature, it deteriorated the internal structure and reduced the strength.