Karbon fiber takviyeli kompozitlerin işlenebilirliği ve vidalı birleştirme yeteneklerinin incelenmesi
The investigation of machinability and threaded joint capability of carbon fiber reinforced composites
Yazar: ÖZGÜR BİÇER
Danışman: YRD. DOÇ. DR. AHMET CAN
Necmettin Erbakan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, karbon fiber takviyeli kompozit malzemenin frezeleme ve kılavuz çekme işlemi ile vidalı birleştirme yeteneği deneysel olarak araştırılmıştır. İşlenebilirlik deneylerinde parametreler, kesme hızı, diş başına ilerleme ve kesici takım ağız sayısı olarak seçilmiş ve bu parametreler 3 seviye şeklinde belirlenmiştir. Çalışmada, Taguchi L9 ortogonal dizini esas alınarak deney düzeneği hazırlanmış ve toplamda 9 adet deney yapılmıştır. Yapılan işlenebilirlik deneyleri sonrası yüzey pürüzlülüğü ve yüzey hasarı incelenmiştir. Yapılan deneylerin sonucunda, dik yönde yapılan frezeleme işleminde takım ağız sayısının ve kesme hızının azalması ile ilerleme değeri artışının yüzey pürüzlülüğünü arttırdığı görülmüştür. Bununla birlikte takım ilerleme doğrultusunda yapılan freze işleminde ise takım ağız sayısının ve ilerleme değerinin artışı ile kesme değerinin azalmasıyla yüzey pürüzlülüğü yine artmıştır. Yüzey hasarı yönünden yapılan değerlendirmede ise ilerleme değerinin azalmasıyla numunelerde oluşan deformasyonun azaldığı, görülen deformasyon çeşidinin Tip 2 ve Tip 3 şeklinde olduğu, takım ağız sayısı ve kesme hızının deformasyon oluşumunda etkili bir parametre olmadığı fakat numunelerin işleme zamanı için önemli olduğu tespit edilmiştir.
Bu çalışmanın ikinci ayağını karbon fiber takviyeli kompozit numunelerin vidalı birleştirme yeteneğinin incelenmesi oluşturmaktadır. Vidalı birleştirme yeteneğinin incelenmesi sırasında numunelere statik basma ve dinamik sıyırma deneyleri uygulanmıştır. Yapılan statik basma deney sonuçlarına göre artan metrik ölçüye bağlı olarak maksimum itme kuvveti ve kesme gerilmesinin arttığı görülmüştür. Vida çap ölçüsünün değişmemesine rağmen artan hatveyle birlikte maksimum itme kuvvetinin ve kesme gerilmesinin artmasının, hatve artışıyla birlikte artan diş kalınlığı ve kök radyüsüne bağlı olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca ince dişlerde safi kesme, kalın dişlerde ise basma, ezilme, lif kopması ve kesme işleminin sırasıyla meydana geldiği görülmüştür. Yapılan dinamik sıyırma deneyi sonuçlarında ise yine artan metrik ölçüye bağlı olarak maksimum itme kuvveti, maksimum moment ve kesme gerilmesinin arttığı görülmüştür. Bununla birlikte çap ölçüsünün değişmemesine rağmen maksimum itme kuvveti, maksimum moment ve kesme gerilmesinin artışının artan hatveyle birlikte artan diş kalınlığı ve artan kök radyüsüne bağlı olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca statik basma ve dinamik sıyırma deney sonuçları kıyaslandığında, maksimum itme kuvveti ve kesme gerilmesi değerlerinin statik basma deney sonuçlarında daha yüksek çıkmasının nedeni olarak dinamik sıyırma deneylerinde farklı kesme gerilmelerinin ortaya çıkmış olmasından kaynaklandığı görülmüştür.

Abstract:
In this study, the ability to threaded joint with carbon fiber reinforced composite material by milling and tapping was experimentally investigated. In the machinability tests, the parameters were selected as cutting speed, feed per tooth and cutting tool teeth number, and these parameters were determined as 3 levels. In the study, the experimental setup was prepared based on the Taguchi L9 orthogonal array and a total of 9 experiments were performed. Surface roughness and surface damage were investigated after the machinebility tests. As a result of the experiments performed, it was seen that in the vertical milling process, the number of tool noses and the decrease of the cutting speed increased the surface roughness of the increase value of progression. On the other hand, in the milling process in the direction of tool advancement, the number of tool teeth and the decrease in cutting value due to the increase of the advance value again increase the surface roughness. It has been determined that the deformation of the specimens is reduced by the decrease of the progress value, the type of deformation is Type 2 and Type 3, the number of tools and the cutting speed are not effective parameters in the formation of deformation but it is important for the processing time of the samples. The second stage of this work is the examination of the ability of screwed joint composite of carbon fiber reinforced composite specimens. Static compression and dynamic stripping tests were applied to the samples during the inspection of the screwing ability. According to the results of the static compression tests made, the maximum pushing force and shear stress increased with increasing metric size. It has been found that although the screw diameter does not change, the increase of the maximum pushing force and shear stress together with the increased pitch is due to increased tooth thickness and root radius as the pitch increases. In addition, it was seen that the pressing, crushing, fiber breakage and cutting processes of the thin teeth in thin teeth and the cutting process in thick teeth respectively. In the result of the dynamic stripping experiment, it was seen that maximum pushing force, maximum torque and shear stress were increased depending on increasing metric size. However, the maximum thrust, the maximum moment, and the increase in shear stress were found to be due to increased tooth thickness and increased root radius with increasing pitch, although the diameter did not change. Moreover, when static push and dynamic stripping test results are compared, it is seen that the maximum pushing force and shear stress values are higher in the static pushing test results as a result of different shear stresses in dynamic stripping experiments.