Polimer Matrisli Granit Kompozit Malzemenin Takım Tezgâhlarında Kullanılması

Abstract

Bu tez çalışmasında, granit takviyeli polimer kompozit malzemenin (PMK) takım tezgâhlarında yapı malzemesi olarak kullanılabilirliği deneysel ve teorik olarak incelenmiştir. Polyester esaslı bu kompozit numuneler granit partiküllerin üç farklı tane boyutunda ve farklı ağırlıklarda karıştırılmasıyla üretilmiştir. Ayrıca takım tezgâhlarında kullanılan dökme demir numunesi ile daha önce üretilmiş ve iki yıl beklemiş PMK-granit plakadan çıkarılan numuneler de kıyaslama amacıyla kullanılmıştır. Bu numunelerin tümünde deneysel olarak titreşim testi, yoğunluk testi, eğme ve basma deneyleri ile yapısal incelemeler gerçekleştirilmiştir. Bunun yanı sıra yeni üretilen numunelere ANSYS'te teorik olarak titreşim analizleri yapılmıştır. Deneysel çalışmadan elde edilen veriler ile ANSYS yazılımından elde edilen veriler, sönüm oranları bakımından karşılaştırılmış ve literatürdeki bilgiler ile birlikte irdelenmiştir. Deney setinde numunelere uygulanan titreşim kuvveti, titreşim ölçüm cihazı ile ölçülerek genlik-zaman değerlerinden sönüm oranları tespit edilmiştir. Sonlu elemanlar yöntemi kullanan ANSYS yazılımında, deneysel olarak yapılan test düzeneği tasarım ve sınır şartları ile modellenerek, numunelerin titreşim sönümleme özelliklerinin analizi yapılmıştır. Deneysel ve ANSYS yazılımından elde edilen sonuçlarda PMK-granit malzemenin, GG20 dökme demire göre en az 4,85 kat daha iyi titreşim sönümleme kabiliyeti olduğu belirlenmiştir. ANSYS yazılımında, deneysel testlere ihtiyaç duyulmadan çok ölçekli modelleme tekniği ile kompozit malzeme tasarlanmış ve bilgisayar ortamında analiz yapılmıştır. Bu analiz verilerinden elde edilen sonuçların, deneysel titreşim sönümleme testine %60-%80 oranında benzerlik gösterdiği tespit edilmiştir. Bu yüzdesel oranın, analiz için belirlenen sınır şartlarının arttırılması ile doğru orantılı bir şekilde artacağı beklenmektedir. Bunun yanı sıra, bu polimer kompozit malzemenin titreşim sönümleme özelliği nedeniyle sadece takım tezgâhlarında değil diğer birçok makinede de kullanılabileceği öngörülmektedir.

In this thesis study, the usability of granite reinforced polymer composite material (PCM) as a building material in machine tools has been investigated experimentally and theoretically. These polyester-based composite samples were produced by mixing granite particles in three different grain sizes and different weights. Also, the cast iron sample used in machine tools, and the samples taken from another PMK-granite plate that had waited for two years was used for comparison. Vibration tests, density tests, bending and compression tests, and structural investigations were carried out on all of these samples. Besides, theoretically, vibration analyzes were made on newly produced samples in ANSYS. The data obtained from the experimental study and the data obtained from the ANSYS software were compared in terms of damping rates and examined together with the information in the literature. In the experiment set, the vibration force applied to the samples was measured with a vibration measuring device and the damping ratios were determined from the amplitude-time values. In the ANSYS software, which uses the finite element method, the experimental test setup was modeled with design and boundary conditions, and the vibration damping properties of the samples were analyzed. In the results obtained from the experimental and ANSYS software, it was determined that PMK-granite material has at least 4.85 times better vibration damping capability than GG20 cast iron. In ANSYS software, without the need for experimental tests, the composite material was designed with a multi-scale modeling technique and analyzed in a computer environment. The results obtained from these analysis data matches the data in the experimental vibration-damping test by 60% - 80%. It is expected that this percentage ratio will increase in direct proportion with increasing the boundary conditions determined for the analysis. In addition to this, it is anticipated that this polymer composite material can be used not only in machine tools but also in many other machines due to its vibration-damping feature.