Sürekli cam elyaf takviyeli ve polyester matrisli kompozit malzemelerde wlyaf hacin oranı ve elyaf yönlenmesinin mekanik ve tribolojik özelliklere etkisi

Abstract

ÖZET Bu çalışmada, elyaf olarak silan kaplı sürekli cam elyaf (E-camı), matris malzemesi olarak polyester kullanmak suretiyle tek doğrultuda bir kompozit malze me üretilmiştir. Kompozit üretimi el yatırma ve kapalı kalıp yöntemleriyle gerçek leştirilmiştir. Üretilen kompozitlerin çekme dayanımlarının elyaf hacim oranı ve elyaf yönüyle değişimi incelenmiştir. Elyaf hacim oram arttıkça çekme dayanımının arttığı gözlenmiştir. Çekme dayanımının elyaf doğrultusunda maksimum, elyafa dik doğrultuda rninimum olduğu belirlenmiştir. Ayrıca elyaf hacim oram arttıkça makro sertlik belirli bir değere kadar artmaktadır. Aşınma direnci ve sürtünme katsayısı gibi tribolojik özelliklerin elyaf hacim oram ve elyaf doğrultusu ile ilişkileri, pim-disk tipi aşınma deney düzeneğinde incelenmiştir. Elyaflara paralel doğrultuda yapılan ölçümlerde en iyi aşınma direnci, % 15 elyaf hacim oranında gözlenmiştir. Diğer taraftan, kayma hızı ve yüzey basmcı arttıkça, sürtünme katsayısı ve özgül aşınma hıza azalmaktadır. Elyaf hacim oram sabit alınarak (ve=% 40) yapılan deneylerde, en yüksek aşınma direncinin paralel (PA) konumda, en düşük aşınma direncinin dik (D) konumda olduğu, antiparalel konumda ise, sürtünme katsatısının paralel konumdan daha düşük olmasına karşılık, aşınma direncinin bu konumdan daha düşük olduğu belirlenmiştir. Bu durum, elyaf konumuna göre aşınma mekanizmalarının farklı olmasıyla açıklanmıştır. Paralel konumda aşınma elyaf kırılması ve elyaf-matris ayrılması şeklinde olurken, antiparalel konumda ise elyaf eğilmeye çalışıldığından, elyaf kırılması daha etkin olmaktadır. Kınlan elyaflar disk-numune arasında sıkışarak abrazif aşınmayı artırmaktadır. Dik konumda ise bu çalışmada kullanılan yüzey basıncının ve kayma hızının yüksek olması, ayrıca sürtünme katsayısının yüksek çıkması sebebiyle numune yüzeyinde parçalanma ve elyaf-matris arayüzeyinde kopmalar belirlenmiştir. Bu konumda, çalışma sırasında aşın gürültü ve sıcaklık artışı gözlenmiştir. Anahtar Kelimeler : Cam elyaf takviyeli kompozitler, Tribolojik özellikler, Plastik matrisli kompozitler, Elyaf yönlenmesi. VI

SUMMARY The Effects of Fiber Volume Fraction and Fiber Orientation on the Mechanical and Tribological Properties of Continuous Glass Reinforced Polyester Composites. In this study, uniderectionally oriented fiber reinforced polymeric composite was produced by using silan treated E-glass fiber and polyester matrix with hand lay-up and closed mold methods. Variation of tensile strength of the composites with fiber volume fraction and fiber orientation was examined. It was observed that tensile strength of the composite increased with increasing fiber volume fraction. It was also determined that tensile strength was maximum in fiber direction and minimum in the normal direction. The results showed that the macrohardness increased up to a certain value with increasing fiber volume fraction. The relations between tribological properties and fiber volume fraction and fiber orientation were examined in a pin on disc type wear machine. The highest wear resistance was observed in % 15 fiber volume fraction in measurements which was made in paralel direction. On the other hand, with increasing sliding velocity and contact pressure, coefficient of friction and specific wear rate decreased. In the experiment which fiber volume fraction was taken constant, wear resistance was determined the highest in paralel position and the lowest in normal position. Although coefficient of friction was lowest in antiparalel position, wear resistance was lower than that of paralel position. This was explained with difference in wear mechanism for each position. In paralel position, wear occurs as fiber fracture and fiber-matrix separation. Because fibers were exposed to bending, fiber fracture more effective in antiparalel position. Furthermore, broken fibers increased the abrasive wear by squeezing between specimen and counterface. Wear studies in normal position showed that coefficient of friction was high and specimen was fractured during the test. In addition, excessive noise and temperature rise were observed. This was explained in terms of high sliding velocity and high contact pressure which were used in this study. Key Words : Glass Fiber Reinforced Composites, Tribological Properties, Polymeric Composites, Fiber Orientation. VII