Karbon fiber takviyeli kompozit malzemenin farklı kalınlıkta destek plakalar kullanılarak delinmesi
Drilling of carbon fiber reinforced composite material using support plates of different thickness
Yazar: ÇAĞLAR BETGÜL
Danışman: PROF. DR. UĞUR KÖKLÜ
Karamanoğlu Mehmetbey Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Delaminasyon analizi = Delamination analysis ; Delme = Drilling ; Karbon fiber takviyeli polimer = Carbon fiber reinforced polymer ; İtme kuvveti = Thrust

Özet:
Karbon fiber takviyeli kompozit malzemenin mekanik olarak delinmesi sonucunda delik giriş ve çıkışlarında delaminasyon hasarı oluşmaktadır. Delme testlerinde destek plakalarının kullanılması, delmeden kaynaklanan delaminasyon hasarını azaltmada önemli bir rol üstlenmektedir. Bu tez çalışmasında; karbon fiber takviyeli kompozit malzemenin (CFRP), farklı kalınlıklarda alüminyum alaşımı destek plakaları kullanılarak delinmesi deneysel olarak araştırılmıştır. Deneylerde CFRP malzeme iki farklı (2500 dev/dak ve 7500 dev/dak) fener mili hızı ve beş farklı ilerleme hızı (400 mm/dak, 800 mm/dak, 1200 mm/dak, 1600 mm/dak ve 2000 mm/dak) kullanılarak delik delme testleri gerçekleştirilmiştir. Deneyler, desteksiz ve farklı kalınlıklarda Al2024 alüminyum alaşımı destek plakaları (0.5, 1 ve 1.5 mm) kullanılarak yapılmıştır. Deneyler, kuru kesme koşullarında yapılmış olup herhangi bir kesme sıvısı kullanılmamıştır. Deneylerde itme kuvveti (Fz), delaminasyon faktörü (Fd), yüzey pürüzlülüğü (Ra) ve delik içi yüzey hasarları incelenmiştir. Deney sonuçları, ilerleme hızının artmasıyla itme kuvveti artarken, fener mili hızının artması ile itme kuvvetinin azaldığını göstermiştir. Destek plakası kullanılması itme kuvvetini çok az artırmıştır. İlerleme hızının artmasıyla delaminasyon hasarı artarken, fener mili hızının artması ile delaminasyon hasarı azalmaktadır. En yüksek delaminasyon hasarı destek kullanılmadan yapılan testlerde oluşurken, en az delaminasyon ise 1,5 mm destek plakası kullanılarak yapılan testlerde meydana gelmiştir. Desteksiz delme testlerinde kesici takım üzerinde yığıntı talaş (built up edge-BUE) oluşumu gözlenmemiştir. Ancak delme deneylerinde destek plakası kullanımıyla kesici takımda BUE oluşmuştur. Desteksiz delmeden ziyade düşük kalınlıkta destek plakası kullanılmasıyla daha kaliteli yüzeyler elde edilmiştir. Delik içi hasar analizi incelemelerinde ise desteksiz delme koşullarında ve yüksek ilerleme hızlarında delik çıkışında ciddi hasarlar gözlenmiştir.

Abstract:
Delamination damage occurs at the hole entry and exits when carbon fiber reinforced composite materials drilled mechanically. The use of support plates in drilling tests plays a significant role in reducing drilling induced delamination damage. In this thesis study; the drilling of carbon fiber reinforced composite material (CFRP) using aluminum support plates with different thicknesses was investigated experimentally. In the experiments, CFRP material was drilled using two different spindle speeds (2500 rpm and 7500 rpm) and five different feed rates (400 mm/min, 800 mm/min, 1200 mm/min, 1600 mm/min and 2000 mm/min). The tests were carried out without using support and using Al2024 aluminum alloy support plates with different thicknesses (0.5, 1 and 1.5 mm). The experiments were carried out in dry cutting conditions and no cutting fluid was used. In the experiments, thrust force (Fz), delamination factor (Fd), surface roughness (Ra), and borehole surface damage were investigated. Results showed that while the thrust force increases with the increase of the feed rate, the thrust force decreases with the increase of the spindle speed. Using support plate in the experiments increases the thrust force slightly. While the delamination damage increases with the increase of the feed rate, the delamination damage decreases with the increase of the spindle speed. The highest delamination damage occurred in tests carried out without using support while the least delamination damage occurred in tests performed using 1.5 mm support plate. No built-up edge (BUE) formation observed on the cutting tool in unsupported drilling tests. However, BUE was formed on the cutting tool with the use of the support plate. Better quality surfaces were obtained by using a low-thickness support plate rather than unsupported drilling. In the borehole damage analysis, serious damage was observed at the hole exit in drilling without using support and at high feed rates.