TiO2 dolgulu cam ve karbon elyaf takviyeli kompozitlerin mekanik özelliklerinin ve kriyojenik kesici takımlar ile frezelenmesinin araştırılması

Bu çalışmada, dolgusuz ve nano titanyum dioksit (TiO2) dolgulu karbon ve cam elyaf takviyeli kompozitlerin mekanik özellikleri incelenmiş olup kriyojenikli kesici takım ve TiO2 dolgusunun frezeleme sonuçları üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Dolgulu kompozitlerde TiO2 Ağırlıkça (%1) olarak ilave edilmiş olup tüm kompozitler el yatırma yöntemiyle üretilmiştir. Kompozitlerin çekme, eğme ve basma mekanik testleri yapıldıktan sonra çekme testi sonrası kopma yüzeylerinin taramalı elektron mikroskop (SEM) görüntüleri incelenmiştir. Ayrıca kompozitler kriyojenikli ve kriyojeniksiz kesici takımlarla farklı kesme parametrelerinde frezelenerek kesme kuvvetleri, yüzey pürüzlülükleri ve talaş morfolojileri incelenmiştir. Her iki elyaf tipi için TiO2 dolgu parçacık ilavesinin kompozitlerin çekme, basma ve eğme dayanımlarını geliştirdiği belirlenmiştir. TiO2 dolgusu kompozitlerin çekme dayanımında %8 ile %12 arasında bir artış sağlamıştır. %1 oranında nano TiO2 dolgusu cam elyaf takviyeli kompozitlerde (CETK) eğilme dayanımı 429 MPa'a, karbon elyaf takviyeli kompozitlerde (KETK) ise 632 MPa'a çıkarmıştır. TiO2 dolgusu KETK'lerde basma mukavemetinde %5 oranında CETK'lerde ise yaklaşık %7 katkı sağlamıştır. SEM ile incelenen TiO2 dolgulu kompozitin kırılma yüzeyinde, elyafların belirli bir bölgede yoğunlaştığı ve toplu elyaf demetleri halinde koptuğu görülmüştür. CETK ve KETK'lerin frezelenmesinde ilerleme oranı artışı kesme kuvvetleri ve yüzey pürüzlülük değerlerinin artmasına neden olurken, kesme hızının artışı ise kesme kuvvetleri ve yüzey pürüzlülük değerlerinin azalmasını sağlamıştır. Ayrıca TiO2 dolgusu kompozitlerin frezelenmesinde kesme kuvvetleri ve yüzey pürüzlülük değerlerini düşürmüştür. Kesici takımlara uygulanan kriyojenik işlem, hem CETK hem de KETK'lerde kesme kuvvetleri ve yüzey pürüzlülük değerleri üzerinde düşürücü bir etki yapmıştır. TiO2 dolgulu CETK ve KETK'lerin frezelenme sonrası talaşların SEM'leri incelendiğinde elyaf parçacıklarının boylarının daha kısa olduğu ve daha homojen bir yapıda olduğu tespit edilmiştir. Kriyojenikli kesici takımla frezelenen CETK ve KETK'lerin talaş morfoloji incelendiğinde küçük elyaf parçacıkların ve öbeklenmiş elyaf demetlerin bir arada olduğu bir talaş yapısı gözlenmiştir.