Cam elyaf takviyeli polyester kompozit malzemelerin tribolojik özellikleri

Abstract

Cam elyaf takviyeli polyester (CTP) kompozit malzemeler yüksek özgül mukavemet, mükemmel elastiklik, düşük ağırlık, yüksek korozyon direnci, yüksek kimyasal direnç ve yüksek termal kararlılık gibi özelliklere sahip olmalarından dolayı farklı sektörlerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Aşınma, malzemelerin yüzey kimyalarını ve mikro yapılarını değiştirerek azaltılabilen bir yüzey özelliğidir. Makine parçalarının en önemli hasar sebeplerinden biri aşınmadır. Bu nedenle CTP malzemelerin sadece mekanik özellikleri değil, aynı zamanda tribolojik davranışları da araştırılmalıdır. Bu çalışmanın amacı farklı dolgu ve reçine malzemeleri ile farklı yük ve hız gibi aşınma işlem parametrelerinin CTP kompozit malzemelerin tribolojik özellikleri üzerine etkisini incelemektir. Numunelerin üretimlerinde farklı reçineler (çekme katkılı ortoftalik polyester ve düz ortoftalik polyester), takviye malzemeleri ve dolgular (cam kürecik ve alümina) kullanılmıştır. Başlangıçta, numunelerin yoğunluk ve sertlik değerleri ölçülmüştür. Daha sonra numuneler 150m'lik sabit kayma mesafesinde iki farklı yükte (F=10N, F=20N) ve iki farklı hızda (n=100rpm, n=200rpm) adheziv aşınma deneylerine tabi tutuldu. Tribometre üzerinden test boyunca sürtünme kuvveti ve sürtünme katsayısı değerleri ölçülmüştür. Bir sonraki adımda aşınma iz kalınlıkları ölçüldü ve aşınma oranları hesaplandı. Numunelerin aşınma yüzeyleri 3D lazer profilometre ile görüntülenerek yüzey topoğrafyaları ve yüzey pürüzlülük değerleri elde edilmiştir. Deneysel sonuçlarda, alümina ve cam kürecik dolgu malzemeleri doğru miktarlarda kullanıldıklarında ortalama sürtünme katsayısı değerlerini iyileştirebileceği görülmüştür. Çekme katkılı ortoftalik polyester reçinede cam kürecik dolgu malzemesinin kullanılması alümina dolgu malzemesine göre aşınma oranını düşürmede daha etkili olmuştur. CTP kompozit malzemelerin aşınma davranışı üzerine yük hızdan daha etkili olmuştur.

Glass fiber reinforced polyester (GFRP) composite materials are widely used in various sectors because of their high specific strength, excellent elasticity, low weight, high corrosion resistance, high chemical resistance and high thermal stability. Wear is a surface property that can be reduced by changing the surface chemistry and microstructures of the materials. One of most important causes of failure of mechanical parts is wear. For this reason GFRP materials should be investigated not only for their mechanical properties but also for their tribological behaviours. The aim of this study is investigation of effects of different fillers and resins materials and wear parameters such as different load and speed on tribological properties of GFRP composite materials. In the sample production, different resins (tensile additive orthophthalic polyester and plain orthophthalic polyester), reinforcing materials and fillers (glass beads, alumina) are used. Initially, the density and hardness values of the samples were measured. Then the samples were subjected to adhesive wear tests on two different loads (F=10N, F=20N) and two different speeds (n=100rpm, n=200rpm) at 150m sliding distance. The friction force and friction coefficient were measured during the test on tribometer. In the next step, the wear trace thicknesses were measured and the wear rates were calculated. Wear surfaces of the samples were visualized with 3D laser profilometer to obtain surface topographies and surface roughness values. Experimental results have shown that alumina and glass beads fillers can improve the average coefficient of friction when used in the right quantities. The use of glass beads filler in tensile additive orthophtalic polyester resin is more effective than reducing the wear rate compared to alumina filler material. Load on the wear behavior of GFRP composite materials is more effective than speed.