Theses supervised by Prof. Dr. Ahmet Yapıcı
13 theses · İskenderun Technical University
Farklı istifleme sıralamaları ile üretilmiş metal ve elyaf takviyeli kompozitlerin işlenebilirliğinin araştırılması
Bu çalışmada, CFRP ve GFRP katmanlarından oluşan 5 farklı Al 2024/ FRP (12 kat)/ Al 2024 istifleme sıralamasına sahip hibrit FML kompozit levhalar vakum torbalama yöntemiyle üretilmiştir. Üretilen bu malzemeler işlenebilirlik deneylerinde (matkapla konvansiyonel delme ve aşındırıcı su jeti ile delme) ve mekanik testlerde (çekme testi ve düşük hızlı darbe testi) kullanılmıştır. Matkapla konvansiyonel delme işleminde, 4 farklı (100, 200, 300 ve 400 mm/dk) ilerleme hızı ve 3 farklı (1500, 3000 ve 4500 rpm) kesme hızı kullanılmıştır. Delme esnasında 6 mm çapında tungsten karbür burgulu matkap kullanılmıştır. Tezgah üzerinde bulunan dinamometre ile kesme kuvveti ve tork değerleri belirlenmiştir. Mitutoya 2D profilometre ile yüzey pürüzlülük ölçümleri yapılmıştır. Ayrıca, SEM analizi ile yüzey morfolojisi detaylı şekilde incelenmiştir. Aşındırıcı su jeti ile delme işleminde, 3 farklı (400, 600 ve 1000 mm/dk) ilerleme hızı kullanılmıştır. Meme çapı, kesme basıncı, aşındırıcı garnet miktarı ve nozül uzaklık mesafesi sabit tutulmuştur. Delme işlemi sonrasında, giriş-çıkış delik çapı, malzeme kalınlığındaki değişim, kerf açısı ve delik sapma oranı belirlenmiştir. Zygo optik profilometre ile yüzey pürüzlülüğü ölçümleri yapılmıştır. Ayrıca SEM analizi ile delik içerisinde meydana gelen kusurlar detaylı şekilde gösterilmiştir. Her iki delme yönteminde ve mekanik testlerde istifleme sıralamasının etkisi kapsamlı bir şekilde değerlendirilmiştir. Çalışmanın sonucunda, her iki işlenebilirlik yönteminde de istifleme sıralamasının önemli bir etkiye sahip olduğu belirlenmiştir. GFRP yapılarda, delik hasarlarının daha yoğun olduğu gözlemlenmiştir. En düşük yüzey pürüzlülük değerleri tamamen CFRP yapılı istiflerde ölçülmüştür. Hibrit kompoztilerde de genelliklle GFRP yapının yüzey pürüzlülüğünü artırdığı tespit edilmiştir.
Pan nanoelyaf/pe takviyeli kendi kendini onarabilen CETP kompozitlerin mekanik özelliklerinin araştırılması
Cam elyaf takviyeli epoksi matrisli polimer kompozitlerin (CETP) dayanıklılık ve güvenilirliğini artırmak amacıyla, vakum torbalama yöntemi kullanılarak dört farklı tipte numuneler üretilmiştir. Bu numuneler; (i) modifiye edilmemiş saf yapı, (ii) ağırlıkça %15 oranında yüksek yoğunluklu polietilen (PE) tozu ile modifiye edilmiş epoksi matrisli yapı, (iii) elektrospin yöntemiyle üretilmiş poliakrilonitril (PAN) tabanlı nano-elyaf keçenin ara katman olarak entegre edildiği yapı ve (iv) her iki modifikasyonu içeren hibrit yapıdan oluşmaktadır. Numuneler düşük hızlı darbe testine tabi tutulmuş; bunların yarısı 150 °C'de 30 dakika süreyle ısıl işleme maruz bırakıldıktan sonra yeniden test edilmiştir. PE katkısı, referans numunelere kıyasla tepe yük değerinde azalma oluşturmuş; ancak ısıl işlem sonrası mikro çatlakların doldurulmasıyla bu kaybın büyük ölçüde geri kazanıldığı görülmüştür. PAN nano-elyaf keçe ara katmanlarının varlığı, ilk yük kaybını sınırlamış; hibrit yapı ise her iki modifikasyonun avantajlarını birleştirerek en yüksek ilk darbe mukavemetini göstermiş, tekrar darbesi sonrasında kapasitesini korumuş ve en düşük kalıcı hasar göstermiş, ayrıca ısıl işlem sonrasında performansta ilave yaklaşık %10'luk bir artış gözlenmiştir. Taramalı elektron mikroskobu (SEM) incelemeleri, eriyen PE'nin nano-elyaf keçe boyunca ilerleyerek delaminasyon bölgelerini onardığını göstermiştir. Bu durum, etkili ve sinerjik bir kendi kendini iyileştirme mekanizması ortaya koymuştur. Elde edilen bulgular, PAN nano-elyaf keçelerin çatlak ilerlemesini engellerken PE'nin sıcaklıkla tetiklenen bir iyileşme işlevi üstlendiğini göstermektedir. Bu iki bileşenin sinerjik etkisi, hafif yapılı CETP kompozitlerde artırılmış darbe mukavemeti ve mekanik bütünlüğün geri kazanımı için uygulanabilir bir yaklaşım sunmaktadır.
Ark kaynağı ile birleştirilen AISI 316L östenitik paslanmaz çelik levhaların içyapı ve mekanik özelliklerin incelenmesi
Bu çalışmada, ergimeyen elektrotla Tungsten Inert Gas (TIG) ve Metal Inert Gas (MIG) kaynak yöntemleri kullanılarak birleştirilen 6 mm kalınlığındaki AISI 316L östenitik paslanmaz çelik plakalarda kullanılan koruyucu gaz çeşidinin ve pasolarda uygulanan kaynak akım değerlerinin, kaynak dikişinin mikro-makro yapısına ve mukavemetine olan etkisi ele alınmıştır. Koruyucu gaz parametreleri %100 Argon (Ar), %97,5 Ar + %2,5 CO2 ve Karışım-212 (%84 Ar, %12 CO2 ve %4 O2) seçilmiş ve her bir koruyucu gaz altında üç farklı amper değerleri uygulanmıştır. Koruyucu gaz olarak %97,5 Ar + %2,5 CO2 gazının MIG kaynak yönteminde kullanılmasının çekme testinde, çekme mukavemetini artırdığı gözlemlenmiştir. Numunelerin mikro-sertlik incelemelerinde kaynak bölgesi kısımlarında sertlik, tüm numunelerde genellikle dengeli düzeyde olduğu görülmüştür. En yüksek sertlik değerine MIG kaynak yöntemi ile %97,5 Ar + %2,5 CO2 gazı ile yüksek amper ile elde edildiği görülmüştür. ITAB bölgesinde ki tanelerin soğuma morfolojisine uygun bir biçimde kaynak bölgesinden ana metal (kaynaksız bölge) tarafına doğru ilerlediği, kaynaklanan bölgede ise sınırları daha belli olan ve ITAB bölgesine kıyasla daha küçük boyutlu taneler oluştuğu görülmüştür. MIG kaynak yönteminde aynı koruyucu gaz kullanılan numunelerin, kendi aralarında çekme mukavemetleri analiz edildiğinde, MIG kaynak yönteminde orta amper değeri ile yapılan kaynağa sahip plakanın en yüksek çekme dayanımına sahip olduğu gözlemlenmiştir En yüksek çekme mukavemetine ise MIG kaynak yöntemi orta amper değeri ile kaynaklanan plakaya ait olduğu gözlemlenmiştir.
Nanopartikül takviyeli kompozit malzemelerin işlenebilirliğinin araştırılması
Bu çalışmada, farklı malzemelerin en iyi özelliklerini tek bir malzemede toplayıp, fiziksel ve mekanik ihtiyaçları karşılayarak birçok kullanım alanına sahip stratejik malzeme üreterek; nanopartikül takviyesi ile daha dayanıklı, daha hafif, alışılandan farklı ve üstün malzeme özellikleri/üretim süreçleri elde edilmiştir. Vakum infüzyon yöntemi kullanılarak; 8 katmanlı düz örgülü cam elyafı ile epoksi reçinenin ağırlıkça % 0,1 oranında çok cidarlı karbon nanotüp (ÇCKNT) katkılı ve katkısız kompozit tabakalar üretilmiştir. İmalatı tamamlanan her bir kompozit tabakadan örnekler alınarak; çekme testi, yoğunluk ve yakma testi, sertlik analizi yapılarak mekanik özellikleri tespit edilmiştir. Nanopartikül katkısının elastik modül, çekme dayanımı, poison oranı, yoğunluk, fiber hacim oranı, matriks hacim oranı, boşluk hacim oranı, yüzey sertliği üzerine etkisi tespit edilmiştir. Saf ve katkılı kompozit tabakalardan aynı sayıda ve ölçülerde test numuneleri hazırlanarak, aynı şartlar altında ayrı ayrı işlenebilirlik çalışmaları yapılmıştır. Farklı kesme profilli zımba ve kalıp kullanarak delme, parmak freze kullanarak orbital delme ve frezeleme, farklı nokta açısına sahip matkaplar kullanarak konvansiyonel delme, lazer kesim ve su jeti kesim gibi imalat yöntemleri kullanılarak işlenebilirlikleri analiz edilmiştir. Zımba ile delme çalışmalarında; yük ölçümü için Amatek (Load Cell), basınç ölçümleri için Fujifilm (Prescale) , boyut ve yüzey kontrolleri için 3 boyutlu lazer tarama (Romer Absolute Arm) kullanılmıştır. Freze çakısı ve matkap kullanılarak yapılan delme işlemi Makino S33 model CNC tezgahında faklı tezgâh devri ve ilerleme parametreleri seçilerek yapılmıştır. Yüzey frezeleme işlemleri ARION GEVS 500A NC freze tezgâhı kullanılarak tamamlanmıştır. Kesici takım aşınmaları Zoller Genius 3s tezgâhı kullanılarak tespit edilmiştir. Yüzey pürüzlülüğü ölçümleri için Mitutoyo Surftest SJ-310, ölçüsel kontroller için Mitutoyo 150 mm dijital kumpaslar kullanılmıştır. Frezelenen yüzeyler Olympus BX-53 PHAKO stereo mikroskobu ile muayene edilmiştir. Lazer ve su jeti kesimde elde edilen mikroskobik bulgular Nikon SMZ 745T mikroskobu ile analiz edilmiştir. Garnet aşındırıcılı su jeti ve CO2 lazer yöntemleri kullanılarak yapılan kesimlerden elde edilen termal ve mekanik hasarlar, ölçüsel problemler ve hassasiyetler rapor edilmiştir.
Petrol türevi polimerlere nanopartikül katkılandırarak nanokompozit malzeme üretimi ve karakterizasyonu
Bu tez kapsamında poliakrilonitril (PAN), polivinilklorür (PVC) ve termoplastik poliüretan (TPU) polimerlerinin nanofiberleri elektrospin yöntemi kullanılarak üretilmiştir. Her bir polimer için; katkısız, %1 grafen katkılı ve %1 çok duvarlı karbonnanotüp (ÇDKNT) katkılı olacak şekilde toplamda 9 farklı çeşit nanofiber üretimi yapılmıştır. Elde edilen nanofiberler kullanılarak 5 katmanlı (3 katman nanofiberin aralarına birer kat cam elyaf gelecek şekilde) polimer takviyeli kompozit malzemeler elle yatırma yöntemi kullanılarak elde edilmişlerdir. Her bir kompozit malzemenin kalınlığı 4 mm'dir. Çalışmanın ilk basamağında üretilen nanofiberlerin morfolojik yapıları Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ile görüntülenmiştir. Ayrıca her bir nanofiberin mekanik dayanımının tespiti için çekme testi yapılmıştır. Çalışmanın ikinci aşamasında üretilmiş nanofiberlerden elde edilen kompozit malzemelerin radar absorpsiyon kapasiteleri ölçülmüş, mekanik dayanımlarının tespiti için çekme ve düşük hızlı darbe testleri yapılarak karşılaştırılmıştır. Çekme testi sonucunda hasarlanmış yüzey morfolojisi SEM ile incelenmiştir. Ayrıca kompozit malzemelere polimerlerin etkisinin anlaşılabilmesi açısından, sadece cam elyaf takviyeli kompozit malzemeler aynı şartlarda üretilerek, düşük hızlı darbe ve çekme testleri yapılmıştır. Çalışmanın son kısmında ise üretilmiş olan polimer takviyeli kompozit malzemelerin kimyasal özellikleri ve bağ yapılarının tespiti için FT-IR, DSC ve TGA testleri yapılmıştır. Testlerin tamamı sonucunda, kompozit malzemelerin maruz kalabileceği maksimum kuvvetler, gerilmeler, uzama ve şekil değiştirmeler, radar absorpsiyon kapasiteleri, bağ yapıları, camsı geçiş sıcaklıkları, sıcaklık sonucunda ki kütle kayıpları belirlenip, karşılaştırılmış ve sonuçlar yorumlanmıştır. Sonuçlar incelendiğinde; polimerlerden elektrospin yöntemi ile elde edilen nanoliflerine %1 oranında grafen ve ÇDKNT katkılandırılmasının, mekanik dayanımı ve kimyasal yapılarında olumlu etkilerinin olduğu tespit edilmiştir. Ek olarak grafen ve ÇDKNT takviyesinin polimer takviyeli kompozit malzemelerin radar absorpsiyonu kapasitelerinde de olumlu etkileri olduğu saptlanmıştır. TPU, PAN ve PVC nanofiberlerinin saf ve nanopartikül katkılı şekilde kompozit malzemelerde kullanılması sonucunda, her bir polimerin farklı noktalarda dayanımları olduğu yapılan incelemeler sonucu belirlenmiştir. Tek bir polimerin öne çıkmadığı, üç polimerinde iyileştirmelere katkıda bulunduğu fakat yapısal özelliklerinin etkileri sonucunda farklı polimerlerin farklı test gruplarında iyileştirme sağladığı gözlemlenmiştir.
Rüzgâr türbini kulesi montajı için kaldırma aparatlarının tasarım, analiz ve imalatı
Günümüzde iş makinelerinde kaldırma ve iletmenin yeri oldukça önemlidir. Kaldırma-iletme makinelerinden olan vinçler ve aparatları liman hizmetleri, taşımacılık gibi yükleme ve boşaltmanın bulunduğu her alanda karşımıza çıkmaktadır. Bu çalışmada, spesifik imalatlar için güvenli kaldırma aparat tasarımı gerçekleştirilmiştir. 1 adet yönlendirme aparatı kulenin taban flanşına, 2 adet ana kaldırma aparatı birbiri ile karşılıklı gelecek şekilde kulenin tavan flanşına ve 1 adet kule, 1 adet mobil vinçle monte edilmiştir. Aparatlar 3D katı model tasarımında kullanılan SolidWorks paket programı ile tasarlanmıştır. Aparatların malzeme kalitesi St52-3 olarak kullanılmıştır. SolidWorks programında oluşturulan tasarımın, Ansys paket programı ile sonlu elemanlar analizi yapılmıştır. Aparatlar, 2 parçanın kaynaklı birleşiminden oluşmaktadır. Yönlendirme ve ana kaldırma aparatları alt ve üst parçaları sonlu eleman kalınlığı 10 mm, kaynakların sonlu eleman kalınlığı 3 mm belirlenmiştir. 60-70-80-90 mm kalınlığında parçalar ve 5-10-15-20 mm kalınlığında kaynak kalınlıkları sınır şart olarak her bir analizde incelenmiştir. Tasarım delik merkezlerinden montajlanarak yönlendirme aparatına 150 kN, ana kaldırma aparatına 500 kN kuvvet uygulanmıştır. Emniyetli tasarımlar 355 MPa akma mukavemeti değerine göre belirlenmiş ve analizler emniyetli – emniyetsiz şeklinde sınıflandırılmıştır. Tasarlanan aparatlar kulelerin flanşları referans alınarak delik merkezlerinden montajlanacak şekilde optimize edilmiştir. İmalat sonrasında tahribatsız muayene yöntemlerinden TS EN 17638 / TS EN 23278 standartlarında manyetik partikül testleri yapılmış ve raporlanmıştır.
Karbon nanotüp ve cam elyaf takviyeli yüksek yoğunluklu polietilen hibrit kompozit malzemelerin mekanik özelliklerinin incelenmesi
Ülkemizde ve dünyada son yıllarda kompozit malzemelerin gelişmesiyle birlikte karbon nanotüp (KNT) üzerinde araştırmalar ve sentezlenme işlemleri yaygınlaşmıştır. Karbon nanotüp, çok hafiftir ve yüksek dayanıma sahiptir. Cam elyaf ise yüksek çekme ve aşınma dayanımına sahip olması sebebiyle plastik esaslı malzemelerde güçlendirici olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada yüksek yoğunluklu polietilen (YYPE) ile ağırlıkça %0,5; %1 ve %1,5 oranlarında KNT, aseton ile karıştırılmıştır. Ultrasonik karıştırıcı ve manyetik karıştırıcıda karıştırıldıktan sonra aseton buharlaştırılmıştır. YYPE ve KNT karışımı, çift vidalı ekstruderden geçirilerek tamamen homojen hale gelmiştir. Granül haldeki bu malzemeye cam elyaf takviyesi yapılarak sıcak pres makinası yardımıyla kompozit plakalar üretilmiştir. Plakalar lazer kesim cihazında kesilerek deney numuneleri elde edilmiş ve numunelerin testleri yapılarak mekanik özellikleri incelenmiştir. Yapılan deneyler sonucunda, cam elyaf ve tüm oranlarda yapılan KNT takviyesinin mukavemet değerlerini arttırdığı görülmüştür. Bu takviyelerle malzemede iyi bir dayanım artışı sağlanmıştır.
Hegzagonal bor nitrür katkılı karbon/bazalt hibrit kompozitlerin karakterizasyonu ve mekanik özelliklerinin araştırılması
Bu çalışmanın amacı, elle yatırma ve vakum torbalama tekniği ile hegzagonal nano bor nitrür (h-nBN) katkılı karbon kumaş, bazalt kumaş ve hibrit (karbon kumaş+bazalt kumaş) takviyeli polimer matrisli kompozitlerin üretilmesi ve yapısal, termal ve mekanik olarak karekterize edilmesidir. Kompozit malzemelerin yapısına ağırlıkça %1; %2; %4 oranlarında h-nBN katılmıştır. Elde edilen malzemelerin mekanik özelliklerinin tayininde, ASTM D3039 standardına göre çekme, ASTM D7264 standardına göre üç noktalı eğilme, ASTM D256 standardına göre darbe deneyleri kullanılmıştır. Diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC) ve termal gravimetri (TGA) analizleri ile nano partikül ilavesinin kompozitlerin termal özellikleri üzerindeki etkileri incelenmiştir. Numunelerdeki organik bileşenleri belirlemek için FTIR analizleri yapılmıştır. Kompozitlerin yapısal ve mikroyapısal özellikleri, X-ışını difraktometrisi (XRD) kullanılarak kapsamlı bir şekilde karakterize edilmiştir. Yüzey morfolojisi ve nano bor nitrürün dağılımları taramalı elektron mikroskobu (SEM)-EDS haritalama, çekme testinden sonra kırık yüzey morfolojileri ise stereo mikroskop ile incelenmiştir. Ayrıca numunelerin mikrodalga emilim özellikleri, 3-18 GHz frekans aralığında Agilent marka 2 Portlu PNA-L network analizör cihazında iletim/yansıma ölçümleri ile araştırılmıştır. Mekanik deneylerden elde edilen sonuçlara göre, kompozit malzemelere eklenen h-nBN partikülleri, belli oranlarda, kompozitin çekme, eğilme ve darbe dayanımlarını arttırmıştır. Hegzagonal nano bor nitrür katkılı malzemeler içerisinde en yüksek çekme ve eğilme dayanımları olan malzeme grupları, %1 h-nBN takviyeli, en yüksek darbe dayanımı olan malzemeler ise %4 h-nBN takviyeli kompozitlerdir. Çekme deneyleri sonrasında ortaya çıkan hasarlar gözlemlenerek hasar türü tespit edilmiştir. Bunlar katmanlar arasındaki zayıf ara yüzey yapışmasından kaynaklanan matris çatlaması, lif kırılması ve delaminasyondur. Ayrıca h-nBN takviyesinin polimer matrisli kompozit malzemelerin mikrodalga emilimi üzerinde de olumlu etkileri olduğu saptanmıştır. Çalışmalar sonucunda referans malzemeleri daha nitelikli bir kompozit ürüne dönüştürülmüştür.
Cam takviyeli polimer matrisli termoplastik kompozitlerin mekanik özelliklerinin araştırılması.
Her gün yeni teknolojilerin ortaya çıktığı günümüz dünyasında kompozit malzemelerin kullanıldığı alanlar (Savunma sanayii, uzay teknolojisi, havacılık, inşaat, ulaşım, otomotiv, sağlık, spor) günden güne artmaktadır. Bunun getirisi olarak, daha yüksek mukavemetli, daha hafif, düşük radar izi bırakan, düşük veya yüksek ısıl ve elektriksel iletkenlik, nanokompozit gibi çok çeşitilik gösteren konular üzerinde araştırmalar yapılmaktadır. Bu çalışmada Cam elyaf malzemesinin takviye elemanı olarak polimer matrisli termoplastik kompozit yapı içerisinde kullanılması araştırılmıştır. Cam elyaf malzemesinin çekme mukavemeti ve aşınma dayanımı çok yüksek olması sebebiyle plastik malzemelerde güçlendirici olarak çok sık kullanılmaktadır. Bu çalışmada polimer matris olarak, Yüksek Yoğunluklu Polietilen (YYPE), Düşük Yoğunluklu Polietilen (DYPE), Polipropilen ko-polimer (PPC), Akrilonitril Bütadiyen Stiren (ABS) kullanılmıştır. Granül haldeki termoplastik polimer malzemelere, takviye elamanı olarak cam elyaf kullanılarak, sıcak pres makinası yardımıyla kompozit plakalar üretilmiştir. Üretilen kompozit plakalar kesilerek deney numuneleri elde edilmiş ve numunelerin testleri yapılarak mekanik özellikleri incelenmiştir. Yapılan testler neticesinde cam elyaf takviyesinin mukavemette artma ve darbe sonucu oluşan deformasyonda azalma görülmüştür. Bu takviye ile malzemelerde iyi bir dayanım artışı sağlanmıştır. Cam elyaf takviyeli ABS kompozit malzeme, üretilen kompozit malzemeler arasında en yüksek çekme mukavemetine sahip malzeme olarak elde edilmiştir.
Karbon nanotüp, nanofı̇ber ve e-cam takvı̇yelı̇ epoksı̇ nanokompozı̇tlerı̇n yorulmalı korozyon davranışının ı̇ncelenmesı̇
Bu tez çalışmasında, katyonik yüzey aktif maddesi kullanılarak homojen dağılımı sağlanmış ve aynı zamanda yüzeyi kimyasal olarak fonksiyonelleştirilmiş olan %0,1 oranındaki çok cidarlı karbon nanotüpe ilave olarak, cam elyaf yüzeyleri silan kimyasalı ile fonksiyonelleştirilmiş ve simetri katında nano elyaf tabaka içeren [0/90] elyaf dizilimine sahip E-cam/epoksi kompozit malzemenin korozyonlu yorulma davranışı incelenmiştir. Katyonik yüzey aktif maddesi olarak CetylPyridinium Chloride, silan malzemesi olarak γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane kullanılmıştır. Nano elyaf olarak, elektro-eğirme yöntemiyle üretilmiş olan poliakrilonitril kullanılmıştır. Çok cidarlı karbon nanotüplerin saflaştırılmasında 1:1 oranında sülfürik asit/nitrik asit karışımı, amin ile fonksiyonelleştirmede hekzametilen diamin kullanılmıştır. Üretilen numunelerde nano elyafın, silan uygulamasının ve karbon nanotüp yüzey kimyasının değiştirilmesi işlemlerinin etkilerinin ayrı ayrı görülmesi için ara numuneler üretilmiştir. Tip-I kırılma dayanım ve tokluğunun ölçülmesi için çekme, üç-nokta eğme ve tabakalar arası kırılma testleri uygulanmıştır. Üretilen numuneler, %10 derişimdeki sodyum hidroksit (NaOH) ortamında dört hafta süreyle bekletilmiş ve ortamın etkisi, korozif ortama girmeyen numunelerle kıyaslanmıştır. Üretilen numunelerin, katkısız muadillerine göre ağırlık artışlarının %4,7 seviyesinden %0,7 seviyelerine kadar indiği tespit edilmiştir. Korozif ortamda bekletilen numunelerin kırılma dayanım ve tokluk değerinin ilk iki haftada ciddi seviyede etkilendiği (%54), fakat, iki haftadan sonra, bu kaybın orantılı bir şekilde daha da aşağı seviyelere inmediği ve kontrollü hâlde kaldığı görülmüştür. R=0,1 oranında ve 3 Hz frekansta gerçekleştirilen yorulma testlerinde, korozyona uğratılan numunelerin statik dayanım kaybından dolayı, gerilme-yük çevrim sayısı (S-N) grafiği eğrisinin yaklaşık olarak %76,7 daha düşük eğime sahip olduğu tespit edilmiştir. Üretilen ara numunelerde, en yüksek mekanik değerlerin silanla işlem görmüş ve katyonik yüzey aktif maddesi ile homojen dağılımı sağlanmış karbon nanotüp içeren numunelerden alındığı görülmüştür. Çok cidarlı karbon nanotüpün asit ile saflaştırılması ve sonrasında amin ile yüzey bağlarının oluşturulması işleminin olumlu sonuç vermediği tespit edilmiştir.
Yağ filtresi kovan tasarımlarının sonlu elemanlar yöntemi ile karşılaştırılması
YAĞ FİLTRESİ KOVAN TASARIMLARININ SONLU ELEMANLAR YÖNTEMİ İLE KARŞILAŞTIRILMASI (Yüksek Lisans Tezi) Derya BAHALI İSKENDERUN TEKNİK ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK VE FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ Mayıs 2019 ÖZET Yağ filtreleri, motor ömrü açısından önemli parçalardır. Özellikle yüksek güç ve hız uygulamalarında motorun verimli çalışabilmesi için sistemde bulunan yağın gerekli miktar ve hızda dolaşması gerekmektedir. Motor, gereği kadar yağlanamaz ise conta yakma, yatak sarma, krank kesme gibi büyük arızalar oluşabilir. Motorun çalışması sırasında filtre süzme elemanlarının tıkanabilmesi ve motordaki ani zorlanmalardan dolayı yağ basıncı yüksek değerlere ulaşabilmektedir. Yağ filtreleri çalışma koşullarında daha düşük basınç değerlerine maruz kalmaktadır. Fakat zikredilen durumlar meydana geldiğinde basınç değerleri yükselmektedir. Bu nedenle yağ filtreleri normal çalışma koşullarındaki basınç değerlerinin üzerinde tasarlanırlar. Eğer yağ filtresinin yeterince basınç dayanımı yoksa süzme ömrünü tamamlamadan filtre mekanik hasara uğrar. Araç imalatçısı firmaların, bakım talimatlarında filtrelerin değiştirilme periyotları verilmektedir. Motor için uygun filtre kullanıldığında, yağ değişimi ile filtre değişimi eş zamanlı hale getirilir. Genelde piyasadaki uygulamada bu şekildedir. Ayrıca filtrenin sac elemanları olan kovan, ring, kapak gibi parçaların filtre çalışma şartlarına uygun olması gerekir. Örneğin, sac parçalarının, filtre çalışma basıncına dayanma mukavemeti istenilen seviyede olmalıdır. Sac parça yüzeylerinin korozyona karşı korunması ve birbirlerine bağlantısının muntazam yapılması gerekmektedir. Bu çalışmanın amacı, tasarım ve kalıp değişikliği yapılmadan, filtre kapak ve kovanlarının sac kalınlıkları değiştirilerek, uygun çalışma koşulları ve basınç aralıklarında, minimum maliyetle optimum çalışma koşullarına ulaşmaktır. Yağ filtresinin basınç dayanımını en çok etkiyen faktörlerden biri kovan ve kapak sac kalınlıkları olduğu için bunun üzerinde çalışılmıştır. Çalışmada mevcut yağ filtresi için hem sonlu elemanlar analizi yapılmıştır hem de yapılan test sonucunda filtrenin basınç dayanımı ve statik analiz değerleri elde edilmiştir. Sonlu elemanlar analizinden alınan sonuçlar, deneysel sonuçlarla karşılaştırılıp analizin doğruluğu saptanmıştır. Daha sonra yağ filtresi için farklı kalınlıklar incelenmiş ve sonlu elemanlar analizleriyle de sonuçları yorumlanıp en iyisi seçilmiştir. Sonunda yağ filtresinin kalıp ve tasarımı değiştirilmeden, sac kalınlıklarının analizleriyle uygun basınç ve koşullarda minimum maliyetle basınç dayanımı sağlanmıştır.
Bor karbür/kevlar/polietilen katmanlı hibrit zırhların balistik performansının sonlu elemanlar metoduyla incelenmesi
Silah teknolojisinin gelişmesiyle birlikte zırh sistemleri de gelişmiştir. Vücut zırhları askeri personeli torasik travmalar ve öldürücü mermi atışlarına karşı korumaktadır. Vücut zırhının hafif, güvenli olması personelin sahada imkân ve hareket kabiliyetini artırmaktadır. Günümüzde artan üretim maliyetleri, simülasyon modellemelerini mühim hale getirmiştir. Bu bağlamda bu tez çalışmasında hibrit zırh modellemesi ve modellenen zırhların balistik özellikleri, sonlu elemanlar metoduyla incelenmiştir. Zırh modellemesinde bor karbür (B4C), epoksi takviyeli kevlar 29 ve ultra yüksek molekül ağırlıklı polietilen (UHMWPE) malzemeleri kullanılmıştır. 30 farklı kalınlıklarda zırh modellemesi yapılmıştır. Seramik malzemenin, balistik koruma kabiliyetini artırma amacıyla epoksi takviyeli kevlar 29 malzemeyi, seramik malzemenin ön ve arka katmanlarında kullanılmıştır. Ultra yüksek moleküler ağırlıklı polietilen ise destek plaka olarak kullanımı gerçekleşmiştir. Modellemeler kalınlıklara göre her grupta 15 model olacak şekilde 2 farklı gruba ayrılarak incelenmiştir. Modellemeler, Ansys paket programının ACP-Pre modülünde, balistik performans incelemeleriyse explicit dynamics bölümünde gerçekleştirilmiştir. Simülasyonlarda, 7,62x51 mm AP mermi çekirdeği kullanılmıştır. NIJ-STD-0101.06 standardının Seviye IV kısmı göz önünde bulundurularak çarpışma hızı 960 m/s belirlenmiş ve çarpma analizi sonrası deformasyon ve enerji sonuçlarına ulaşılmıştır.
Karbon/pamuk kumaş takviyeli hibrit biyokompozitlerin mekanik özelliklerinin araştırılması
Günümüzde artan çevresel sorunlar nedeniyle sürdürülebilirlik ve geri dönüşüm gibi kavramlar ön plana çıkmaktadır. Malzeme bilimlerinde yaşanan gelişmelerle birlikte kompozit malzemelerde doğal elyafların çevreye duyarlı, hafif, biyolojik olarak parçanabilirlik ve potansiyel olarak alternatif kaynaklar olması gibi birçok özelliğe sahip olmaları takviye malzemesi olarak kullanılmalarını cazip kılmıştır. Çevresel sorunlara bir miktar çözüm oluşturmak, hem maliyeti azaltmak hem de yüksek performanslı malzemeler elde etmek amacıyla doğal elyaf takviyeli malzemelerin farklı elyaflarla hibritleşerek kullanılmaları cazip hale gelmiş ve bu konuda araştırma- geliştirme çalışmaları artmıştır. Bu tez çalışmasında karbon elyafın yüksek mukavemeti ile pamuk elyafın hafifliği dikkate alınarak karbon kumaş/ pamuk kumaş aynı yapı içerisinde kullanılarak hibrit biyokompozit malzemeler üretilmiştir. Üretim esnasında herhangi bir ıslanma problemi olmaması için önce elle yatırma yöntemi ile kumaşlar ıslatılmış daha sonra vakum torbalama yöntemi ile fazla epoksi dışarı tahliye edilmiştir. Karbon kumaş, pamuk kumaş ve 4 farklı dizilime sahip (karbon kumaş+pamuk kumaş) hibrit biyokompozit olmak üzere 6 farklı malzeme üretimi gerçekleştirilmiştir. Bu malzemelerin mekanik özelliklerinin belirlenmesi amacıyla üretilen plakalardan, ASTM standartlarına göre çekme testi, çentik darbe (Charpy) testi ve düşük hızlı darbe testi için uygun numuneler kesilmiştir ve testlere tabii tutulmuşlardır. Testlerin sonucunda; çekme gerilmeleri, darbe dayanımları tespit edilmiş, düşük hızlı darbe için enerji dönüşüm grafikleri oluşturulmuştur. Ayrıca çekme testi sonucunda numunelerin kırılma yüzeyleri taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile incelenmiştir. Bunların sonucunda yeni üretilen hibrit kompozit malzemelerin saf karbon kumaş ve saf pamuk kumaş referans numunelerine göre özellikleri kıyaslanmıştır. Mekanik testlerden elde edilen sonuçlara göre, saf pamuk elyafa takviye edilen karbon elyafın rijitlik ve darbe dayanım özellikleri sayesinde, hibrit biyokompozit numunelerinin darbe dayanımları artmıştır. Takviye edilen pamuk kat oranının artmasıyla da malzemelerin daha rijit davrandığı ve gelen darbeye karşı daha yüksek tepki kuvveti gösterdiği belirlenmiştir. Ayrıca çekme testi sonrasında numunelerde elyaf kopması, elyaf sıyrılması (fiber pull out), delaminasyon ve fiber- matris ayrılması (debonding) hasar mekanizmaları gözlemlenmiştir.