Elyaf takviyeli kompozitlerin delinmesinde delme parametrelerinin mekanik özellikler üzerine etkilerinin araştırılması

Abstract

Elyaf takviyeli plastik kompozit malzemeler, iyi mekanik özelliklerinden dolayı uçak, uzay, otomotiv ve diğer mühendislik alanlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu malzemelerin delinmesinde delme parametrelerinden ve malzemenin özelliklerinden dolayı deformasyonlar oluşmaktadır. Uçak endüstrisinde bu deformasyonlardan dolayı kompozit parçaların % 60'ı kullanılamamaktadır. Bu çalışmada, farklı elyaf yönlendirme açılarına sahip karbon elyaf takviyeli plastik (KETP) kompozitlerin farklı delme parametrelerinde delme performansı araştırılmıştır. Deneyler 1000, 3000 ve 5000 dev/dk iş mili devirlerinde ve 0.05, 0.10 ve 0.15 mm/dev ilerleme oranlarında farklı uç geometrisi ve malzemesine sahip matkaplarla gerçekleştirilmiştir. Kesme kuvveti, yüzey pürüzlülüğü ve deformasyon delme performansı olarak değerlendirilmiştir. Delinmiş ve deformasyon faktörü hesaplanmış KETP kompozit numunelerin çekme kuvvetleri tespit edilmiştir. Sonra deformasyon faktörünün çekme kuvveti üzerine etkisi incelenmiştir. En az, orta ve en fazla deformasyona sahip numunelerin yorulma deneyleri yapılmıştır. Yorulma deneyleri delinen numunelerin en düşük çekme kuvveti baz alınarak % 75, %80, %85 ve %90 yük oranlarında yapılmıştır. İş mili devrinin artması ile kesme kuvvetinin arttığı ve deformasyon faktörü ile yüzey pürüzlülüğünün azaldığı tespit edilmiştir. İlerleme oranının artması ise kesme kuvveti, deformasyon faktörü ve yüzey pürüzlülüğünü arttırmıştır. Tüm deneylerde en iyi performans, yüksek sertliğe ve yüksek aşınma direncine sahip olmasından sert karbür (WC) takım ucuyla yapılan delme işlemlerinden elde edilmiştir. Yüzey pürüzlülüğü ve deformasyonu düşük olan KETP kompozitlerin çekme kuvvetleri ve yorulma ömürler yüksek olduğu belirlendi.

Fiber reinforced plastic composite materials are widely used in aircraft, space, automotive and other engineering fields due to their good mechanical properties. Deformations occur due to drilling parameters and mechanical properties in the drilling of these materials. Due to these deformations, 60% of the composite parts cannot be used in the aircraft industry.In this study, the drilling performance of carbon fiber reinforced plastic (CFRP) composites that have different fiber orientation angles were investigated at different drilling parameters. The experiments were performed at spindle speeds of 1000, 3000 and 5000 rev/min and feed rates of 0.05, 0.10 and 0.15 mm/rev by using drills having different geometries and materials. Cutting force, surface roughness and deformation were evaluated as drilling performance. The tensile forces of the CFRP composites were determined after drilling CFRP composites and calculating delamination factors. Than the effect of the delamination factor on the tensile strength was investigated. Fatigue tests of samples with at minimum, mean and maximum delamination factors were performed. Fatigue tests were carried out at 75%, 80%, 85% and 90% load ratios based on the lowest tensile force of the drilled samples. It has been determined that the cutting force increased and delamination factor and surface roughness decreased with increasing the spindle speed. The cutting force, delamination factor and surface roughness increased with increasing the feed rate. The best drilling performance was obtained from WC drills due to the high hardness and abrasion resistance in all experiments. It was determined that the tensile force and fatigue life of CFRP composites having low surface roughness and delamination factor were high.