Üretim hatalarının otoklav konsolidasyonu ile birleştirilen karbon fiber takviyeli düşük erime noktasına sahip poliarileterketon (PAEK) plakaların malzeme özellikleri üzerine etkileri

Termoplastik kompozitlerin havacılık endüstrisinde kullanımı gün geçtikçe artmaktadır. Termoplastik malzemelerin avantajları ve kendine has özellikleri termoset malzemelerin yerine kullanılması için oldukça uygun bir alternatif olarak kabul görmektedir. Yüksek hasar toleransı, tekrar şekil verilebilirlik ve üretilebilirlik, düşük hızlarda oluşan darbelere karşı dayanım ve çevresel ortam koşullarına karşı dayanıklılığı gibi birçok özellik termoplastik malzemelerin kullanımını arttırmak için mühendislik uygulamalarında oldukça tatmin edici özelliklerdir. Ancak termoplastik malzemelerin termosetler yerine kullanımı henüz keşfedilmemiş birçok konunun açığa kavuşması ile gerçekleşecek olup, malzeme özelinde mevcut olan az sayıda bilginin hızla arttırılması gerekmektedir. Termoplastik kompozitlerin tahribatsız muayenesi ve üretim aşamalarında sıklıkla oluşabilecek hataların nihai etkilerinin incelenmesi gibi önemli konular henüz yeterli sayıda çalışmaya konu olmamış ve birçok keşfedilmemiş bilgiyi içermektedir. Bu çalışmanın temel amacı havacılık ve uzay endüstrisi içerisinde kullanılması hedeflenen termoplastik kompozit parçaların tahribatlı ve tahribatsız testlerinin gerçekleştirilmesi ve sık karşılaşılan üretim hatalarının tespit edilerek mekanik özelliklere etkisinin incelenmesidir. Bahsi geçen hatalar kompozit parçaların serim, torbalama ve konsolide edilmesi sırasında ortaya çıkabilecek olan boşluk, gözenek ve yabancı madde mevcudiyetidir. Bu tip hatalar termoset kompozit parçaların üretimi aşamasında sıklıkla görüldüğü gibi termoplastik kompozit parçaların üretimi aşamasında da görülmektedir. Bu çalışmada deneysel yöntemler ile hataların bilinçli bir şekilde parçalar içerisinde meydana getirilmesi, tahribatlı ve tahribatsız testler ile hataların miktarının tespit edilerek parçaların kesme dayanım performasına etkisi incelenmiştir. Çalışma kapsamında üretilen test numuneleri, önceden konsolide edilen karbon fiber takviyeli düşük erime sıcaklığına sahip poliarileterketon termoplastik (CF/PAEK) plakalar otoklav vasıtası ile birleştirilerek elde edilmiştir. Kullanılan CF/PAEK plakaların fiber dizilimi [+45/−45]5S ve kalınlığı 2.3 mm olup birleşme yüzeyleri arasında boşluk, gözenek ve yabancı madde oluşumu sağlanmıştır. Hatalı parça üretimi için, torba vakum değeri -573.45 ve 246.9 mmHg arasında ve otoklav konsolidasyonu sırasında basıncı 2 ile 5 bar arasında değişken tutarak boşluk ve gözenek oluşumu sağlanmıştır. Mevcut hatalara ek olarak birleşme alanlarına yabancı maddeler yerleştirilerek kesme dayanımındaki düşüşler incelenmiştir. Tahribatsız muayene kapsamında ultrasonik ve radyografik muayeneler gerçekleştirilmiştir. Faz dizilimli (Phased array) ultrasonik muayene yöntemi ile hatalı birleşme alanlarından alınan ultrasonik sinyallerde % 0 ile 49.4 arasında bir kayıp olduğu tespit edilmiştir. Ultrasonik muayene ile tespit edilen hataların mevcudiyeti ve miktarı, diğer ultrasonik ve radyografik test yöntemleri ile beraber tahribatlı testler uygulanarak da ispatlanmaya çalışılmıştır. Tahribatlı testler kapsamında, mikroskobik incelemeler, fiber ve reçine tayini testi ve kristalleşme derecesi tayini yapılmıştır. Birleşme bölgesine ait kesme dayanımı testlerinden elde edilen sonuçlara göre boşluklu ve gözenekli yapışma bölgelerinin hatasız olan bölgelere göre % 14 daha az dayanıma sahip olduğu tespit edilmiştir. Boşluklu ve gözenekli yapışma bölgesine ek olarak yerleştirilen yabancı maddelerin mevcudiyeti ise hatasız olan numunelere göre kıyaslandığında % 17 daha az dayanıma sahip olduğu tespit edilmiştir. Çalışma sonuçları ele alındığında kesme dayanımı testinde elde edilen veriler ultrasonik muayene aşamasında elde edilen desibel cinsinden bölgesel sinyal şiddeti düşüklüğü ile ilişkilendirilmiştir. Elde edilen bağıntı ve formül ile ultrasonik muayene esnasında tespit edilecek olan sinyal düşüşlerindeki miktarın kesme dayanımının ne kadar etkileyeceği öngörüsünde bulunulması sağlanmıştır. Böylelikle ileri uygulamalar için bu çalışma ile üretilen parçaların birleşme bölgelerinde oluşabilecek boşluk ve gözenekli yapıların tahribatlı testleri yapılmadan mukavemet düşüşü hesaplanabilecek olup parçanın kabul veya ret kriterlerinin oluşuturulması sağlanabilecektir.