Pultrüzyon yöntemi ile üretimi yapılan kompozit malzemelerin çevre koşulları altındaki performanslarının incelenmesi

Abstract

Endüstride kompozit malzemelerin kullanımı her geçen gün artış göstermektedir. Özellikle hem maliyet açısından daha uygun olmaları hem de korozyona karşı dayanımlarının yüksek olması nedeniyle pultrüzyon yöntemi ile üretimi yapılan kompozit malzemelerin kullanımı oldukça yaygındır. Bu sebeple geçmişten günümüze kadar pultrüzyon yöntemi ile üretimi yapılan kompozit malzemelerin mekaniksel davranışları farklı çalışmalarla incelenmektedir. Bu tez çalışmasında, pultrüzyon yöntemi ile üretilmiş olan cam elyaf takviyeli polimer matrisli kompozit profillerin bir kısmı MIL-STD 810 w/Change 1 askeri standardına göre çevre koşulları testlerine maruz bırakılmıştır ve bir kısmı ise sürekli ortam koşullarına (+23°±2°C, %50±10 BN) maruz bırakılmıştır. Pultrüzyon yöntemi ile üretilen U, I ve kutu profiline sahip kompozitler yüksek sıcaklık, düşük sıcaklık, sıcaklık şoku, tuz sisi, yağmur ve düşük basınç (irtifa) gibi çevre koşulları testlerine maruz bırakılmıştır. Çevre koşulları testlerine maruz bırakılan kompozit profillerin yüzeylerinde, testler sonrasında meydana gelebilecek değişimler incelenerek kaydedilmiştir. Ayrıca numunelerin iç yapısında da meydana gelebilecek değişimleri gözlemlemek amacıyla tahribatsız muayene yöntemlerinden birisi olan X-RAY yöntemiyle numunelerin iç yapıları incelenmiştir. Sonrasında kompozit profillerden üç nokta eğme, çekme ve İzod çentik darbe testleri için ASTM standartlarına uygun şekilde test numuneleri hazırlanarak ilgili standartlara göre mekaniksel testler gerçekleştirilmiştir. Çevre koşulları testlerine maruz bırakılan kompozit malzemelerin ve sürekli ortam koşullarında bulunan kompozit malzemelerin mekaniksel özellikleri incelenerek sonuçlar karşılaştırılmıştır. Çalışma sonucunda; çevre koşullarının kompozit malzemelerin mekaniksel özelliklerinde önemli etkileri olduğu görülmüştür. Genel olarak sonuçlar birbirleri ile kıyaslandığında, düşük sıcaklık testine maruz kalan kompozit malzemelerin mekaniksel özelliklerinin daha yüksek değerlerde çıktığı, tuz sisi ve yağmur testlerine giren kompozit malzemelerin mekaniksel özelliklerinin ise daha düşük değerler çıktığı gözlemlenmiştir. Sıcaklığın kompozit malzemelerin mekaniksel özelliklerine etkisi incelendiğinde ise yüksek sıcaklık testlerine giren kompozit malzemelerin mekaniksel özelliklerinin düşük sıcaklık testlerine giren kompozit malzemelerin mekaniksel özelliklerinden daha düşük çıktığı gözlemlenmiştir. Düşük basınç testlerine maruz bırakılan kompozit numunelerin mekaniksel özellikleri ise düşük sıcaklığa maruz bırakılan kompozit numunelerin mekaniksel özelliklerinden biraz daha düşük değerlerde çıkmıştır.

The use of composite materials in the industry is increasing day by day. The use of composite materials produced by the pultrusion method is very common, especially because of their cost-effective and high corrosion resistance properties. Therefore, from past to present, the mechanical behavior of composite materials produced by pultrusion is investigated in different studies. In this thesis, some of the glass fiber reinforced polymer matrix composite profiles produced by the pultrusion method were subjected to environmental tests according to the military standard MIL-STD 810 w/Change 1, and some of them were subjected to continuous ambient conditions (+23°±2°C, 50±10% RH). U, I and box profile composites produced by pultrusion method were subjected to environmental conditions such as high temperature, low temperature, temperature shock, salt fog, rain and low pressure (altitude). The changes that may occur on the surfaces of the composite profiles exposed to environmental conditions tests were examined and recorded. In addition, in order to observe the changes that may occur in the internal structure of the samples, the internal structures of the samples were examined with the X-RAY method, which is one of the non-destructive testing methods. After that, test specimens were prepared in accordance with ASTM standards for three-point bending, tensile and Izod notch impact tests from composite profiles, and mechanical tests were carried out according to the relevant standards. The mechanical properties of composite materials exposed to environmental tests and composite materials under continuous ambient conditions were examined and the results were compared. As a result of experimental studies; It has been observed that environmental conditions have significant effects on the mechanical properties of composite materials. In general, when the results were compared with each other, it was observed that the mechanical properties of the composite materials subjected to the low temperature test were higher, and the mechanical properties of the composite materials subjected to the salt fog and rain tests were lower. When examining the effect of temperature on the mechanical properties of composite materials, it was observed that the mechanical properties of composite materials subjected to high temperature tests were lower than the mechanical properties of composite materials subjected to low temperature tests. The mechanical properties of composite materials subjected to low pressure tests have been slightly lower than the mechanical properties of composite materials exposed to low temperatures.