HİBRİT KOMPOZİT MALZEMELER

HAZIRLAYAN: ÇAĞATAY ÖZADAMETALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSİ

DERS SORUMLUSU: PROF.DR. ALİ GÜNGÖR

Kompozit Malzemelere Giriş

Kompozitler, iki ya da daha fazla aynı veya farklı gruptaki malzemenin bir araya getirilmesi ile oluşur.

Bir araya getirilen malzemelerin her zaman en iyi özelliklerini alır ve yeni malzeme meydana gelir.

Makro-düzeyde birleştirme sonucu oluşan kompozitler, alaşımlar ile karıştırılmamalıdır.

Örneğin; çelik içinde krom, nikel gibi malzemeleri barındırsa da mikroyapısal olarak homojendir ve bu yüzden kompozit değildir.

Kompozitlerin özellikleri, bileşen fazların özellikleri, bunların göreceli miktarları ve dağılmış faz geometrisinin bir fonksiyonudur.

Kompozit Malzemeyi Oluşturan Bileşenler

Bir kompozit malzeme bünyesinde çekirdek denilen takviye elemanı ve matris ile oluşmaktadır.

Takviye elemanı olarak değişik morfolojiye sahip kısa ve uzun elyaflar, whiskerler, partiküller kullanılmaktadır.

Takviye elemanları istenilen kompozit malzemenin özelliklerine göre kullanılmaktadır.

Takviye elemanlarının temel amacı: malzeme üzerine gelen yükü taşımak ve rijitlik sağlamak ve dayanım arttırmaktır.

Kompozit Malzemelerin Avantajları

Yüksek dayanım, Yüksek rijitlik, Yüksek yorulma dayanımı, Mükemmel aşınma direnci, Yüksek sıcaklık kapasitesi, İyi korozyon direnci, İyi termal ve ısı iletkenliği, Düşük ağırlık, Estetik görünüm.

Avantajların Sağlanması İçin Gereken Şartlar

Uygun takviye ve matris eleman çifti Üretim tekniği Uyumluluk Bileşenlerin mekanik özellikleri

Kompozitlerin Bazı Dezavantajları

Üretim güçlüğü, Pahalı olması, İşlenmesinin güç olması Geri dönüşümün olmaması, Kırılma uzumasının az oluşu, Tamirinin zor oluşu ya da olmaması

Hibrit Kompozitler

İki veya daha fazla takviye elemanın matris ile bir araya getirilerek, daha iyi özellikte yeni bir madde oluşmasına hibrit kompozit malzemeler denir.

Hibrit kompozitler, tek bir fiber kompozitlere göre daha iyi bir özellik bileşiği sunarlar.

En bilineni karbon ve cam elyaf takviyeli polimerik reçinedir. Hibrit kompozitler: hafif kara, su ve hava taşımacılığı yapısal

araçları, spor malzemeleri, hafif ve ortopedik elemanlarda kullanılmaktadır.

Hibrit Kompozitlerin Çeşitleri

A) Fiber-fiber «intimate» karışımı B) Kısa elyaf «zebra» karışımı C) Katman-katman karışımı D) Çekirdek yüzey yapılı E) İç whiskerler «kılcal kristaller» F) Dış whiskerler

a b c

d e f

Hibrit Kompozitlerin Üretimi

El Yatırması (Hand Lay-up) Püskürtme (Spray-up) Vakumlu Torba Pultrüzyon (Pultrusion) Enjeksiyon (Injection) Reçine Transfer Kalıplama

(RTM) Merkezkaç Döküm (Centrifugal

Casting) Sürekli laminasyon (Continuous

Lamination)

Elyaf Sarma Yöntemi (Filament Winding)

Basınçla Kalıplama (Compression Moulding)

RRIM (Reinforced Reaction Injection Molding)

El Yatırması Yöntemi Bu yöntemde kullanılan kalıplarda cam elyaf esastır. Kalıbın yüzeyi iyi parlatılmalıdır Kalıbın üzerine cam elyaf konarak bir fırça yardımıyla emdirilir. Reçinenin gel süresini önemlidir. Bunu ayarlamak için peroksit

kullanılır. İşlem bittikten sonra hava kabarcığı kalmamasına dikkat

edilmelidir. Sertleşme 1-2 saat içinde gerçekleşir.

El yatırmasının Avantajları Düşük kalıp maliyeti Ucuz üretim Çok farklı boyutlarda ve şekillerde üretim yapılabilir. Hızlı tip değişikliği imkanı Hızlı ve ucuz kalıp yapımı

El Yatırmasının Dezavantajları Çevre kirliliği Üretimde kalite tutarlığı sorunu Yüksek işçilik ve kalifiye usta sorunu Sadece bir tarafın parlak olması ( Kalıba temas eden

yüzeyin ) Boyutlarda sapma olasılığı

Püskürtme Yöntemi

El yatırması yönteminin cihaz ile yapılmasıdır. Sadece kırpılmış elyaflar kullanılır Kırpılmış elyaflar içine reçine katılmış bir tabanca ile püskürtülür. Elyaf miktarı %35 ile sınırlandırılmıştır. Eğer bu değerden fazla elyaf kullanılırsa tabanca içinde ki reçine

cam elyafı sürükleyemez.

Elyaf Sarma Yöntemi

Özel biçime sahip ürünlerin seri üretimine uygundur. Sürekli elyaf liflerinin reçine ile ıslatılarak bir makara düzeneği ile

çekilip dönen bir kalıp üzerine sarılması işlemidir. Sürekli elyaflar farklı açılarla kalıba sarılmasıyla, farklı mekanik

özellik sergiler. Bu yöntemle üretilen ürünler: borular, araba şaftları, su tankları,

yat direkleri, dairesel basınç tanklarıdır.

Hibrit Kompozitlerin Kullanım Alanları

Medikal sanayinde kullanılacak ürünler ve diş implant ürünleri Otomotiv, yapı, savunma sanayinde kullanılacak algılıyıcılar Uçak ve uzay sanayinde gövde ve motor Rüzgar türbin kanatları ve gövde parçaları Isıl çevrim güneş kollektörleri Tekstil sanayi

Kaynakça

Kompozit Malzemeler Dersi - Bölüm 1: Genel Bilgiler - Prof. Dr. Mehmet Zor

Darbe Yükü Altındaki Hibrit Kompozit Plakalara Sıcaklığın Etkisi, Metin SAYER ve Numan Behlül BEKTAŞ, Pamukkale Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, 2009

ENGINEERING COMPOSITE MATERIALS, Bryan Harris, The Institute of Materials, London. 1999

AFYON KOCATEPE ÜNİVERSİTESİ, METALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ, KOMPOZİTLER

Cam Elyaf San. A.Ş., CTP Teknolojisi