24.01.2024

Kompozit Malzemelerle İlgili�Genel Bilgiler

Prof. Dr.

Mehmet Zor

Dokuz Eylül Üniversitesi

Makine Mühendisliği Bölümü

mehmet.zor@deu.edu.tr

Web: mehmetzor.com

İçindekiler

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

2

....

1. Kompozit Malzeme Nedir?
2. Kompozit Malzemelerin Temel Özellikleri
3. Kompozitlerin Uygulama Alanları
4. Kompozit İçeren Örnek Ürünler
5. Kompozitler ve Mühendislik Faaliyetleri
6. Niçin Kompozit Malzeme?
7. Kompozit Malzemelerin Tarihçesi
8. Kompozit Malzemelerin Sınıflandırılması
9. Kompozitlerin Dezavantajları
10. Matris Malzemeleri
11. Elyaf (Fiber) Malzemeleri
12. Kompozitlerde İmalat Teknolojileri

1- Kompozit Malzeme Nedir?

En az iki farklı malzemenin makro seviyede (birbiri içerisinde çözünmeyecek şekilde) birleştirilmesiyle oluşturulan yeni malzemey kompozit malzeme denir.

​

​

​

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

3

....

Amaç ise bileşenlerde tek başına iken mevcut olmayan bazı özelliklerin (hafiflik, dayanım esneklik, vb.) geliştirilmesi ve biraraya getirilmesidir.

2-Kompozit Malzemelerin Temel Özellikleri

1. Kompozit aslında karışım anlamına gelmekle birlikte çözünen ve çözen bileşenlerden oluşmaz.
2. Bileşenler arasında atom alışverişi bulunmamaktadır.
3. Kompozit bileşenleri kimyasal olarak birbirlerini etkilemezler.
4. Malzemeler birbiri içerisinde çözünürse ve atom seviyesinde bir karışım sözkonusu olursa, bu tür malzemeler kompozit değil alaşım olur.
5. Karışım nanometre seviyesindeki partiküller düzeyinde olursa ise bu tip kompozitlere nano kompozitler denir.

​

​

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

4

....

2-Kompozit Malzemelerin Temel Özellikleri

6. Kompozitler genel olarak «matris» ismi verilen bir ana malzeme ve «takviye elemanı (fiber, elyaf)» ismi verilen daha mukavim bir malzemeden oluşturulur.
7. Bu iki malzeme grubundan, takviye malzemesi kompozit malzemenin mukavemet ve yük taşıma özelliğini arttırır.
8. Matris malzeme ise plastik deformasyona geçişte oluşabilecek çatlak ilerlemelerini önleyici rol oynar ve kompozit malzemenin kopmasını geciktirmektedir.

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

5

....

(Devamı)

3-Kompozitlerin Uygulama Alanları

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

6

....

3-Kompozitlerin Uygulama Alanları

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

7

....

• Kompozit malzeme teknolojisindeki gelişmelerle birlikte, kompozitler sanayi ve teknoloji uygulamalarında gittikçe artan oranlarda kullanılmaya başlanmıştır.
• Özellikle uçak sanayisinde ve daha pek çok sektörde önemli ölçüde kullanılan kompozitler üzerindeki bilimsel çalışmalar günümüzde yoğun bir şekilde devam etmektedir.

(Devamı)

3-Kompozitlerin Uygulama Alanları

• Kompozit malzemeler yapıları ve özellikleri sayesinde çok çeşitli alanlarda kullanılır. Her sektörün farklı ihtiyaçları ve beklentileri olduğundan, kompozit malzemelerin, ürün esneklikleri önemli bir avantaj olarak karşımıza çıkmaktadır.
• Kompozitler, farklı sektörlerde hammadde olarak kullanıldığı gibi imalat yardımcı ekipmanları olarak da kullanılırlar.

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

8

....

(Devamı)

• Kompozit malzemelerin yaygın olarak kullanıldığı başlıca sektörler ve bu sektörlerde kullanılan ürün tipleri aşağıda kısaca özetlenmektedir:

3-Kompozitlerin Uygulama Alanları

• Uzay teknolojisi,
• Denizcilik sektörü,
• Tıbbi cihazların imalatı
• Robot teknolojisi,
• Kimya sanayisi,
• Elektrik-Elektronik teknolojisi,
• Müzik aletleri endüstrisi,
• İnşaat ve yapı sektörü,
• Otomotiv Sektörü,
• Savunma Sanayi ve Havacılık Sektörü,
• Gıda ve Tarım Sektörü
• Spor malzemeleri imalatı (yüksek atlama sırıkları, tenis raketleri, sörf, yarış tekneleri, kayak vs.)

gibi pek çok alanda kullanılmaktadır.

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

9

....

Kompozitler;

(Devamı)

3-Kompozitlerin Uygulama Alanları

3.1 İnşaat ve Yapı Sektörü :

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

10

....

• Dış ve iç cephe kaplamaları
• Dekoratif uygulamalar
• Çatı kaplama levhaları ve çatı detay profilleri
• Taşıyıcı profiller
• Yağmur suyu taşıma sistemleri
• Muhtelif amaçlı izolasyon işleri
• Beton kalıpları
• Prefabrik binalar
• Köprüler

​

• Su tankları, Mazgal Olukları, Yeraltı Boruları, Gıda Reyonu Kaplamaları. Rasathane Kubbeleri, Açık Saha Dolapları., İlan Panoları, vb.

(Devamı)

3-Kompozitlerin Uygulama Alanları

3.1 İnşaat ve Yapı Sektörü :

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

11

....

Cam takviyeli Polyester (CTP)  ile yapılmış pencere nüveleri

(Devamı)

3-Kompozitlerin Uygulama Alanları

3.1 İnşaat ve Yapı Sektörü -(Devamı):

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

12

....

Prefabrik Binalar

(Devamı)

3-Kompozitlerin Uygulama Alanları

Beton kolonlar demir ve betonun birleştirilmesiye oluşturulur ve aslında bir kompozit yapıdır.

​

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

13

....

(Devamı)

3.1 İnşaat ve Yapı Sektörü ndeki Uygulama Alanları-(Devamı):

3-Kompozitlerin Uygulama Alanları

3.1 İnşaat ve Yapı Sektörü-(Devamı):

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

14

....

Kabinler

Borular

(Devamı)

3-Kompozitlerin Uygulama Alanları

3.2 Otomotiv ve Taşımacılık Sektörü:

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

15

....

Otomobil firmaları, müşterilerinin ihtiyaçlarına karşılamak ve rekabet güçlerini artırmak amacıyla hafif otomobiller üretmektedirler. Hafif otomobiller, enerji tasarrufu yanında mekanik (ivmelenme ve frenlenme) olarak çok önemlidir.

(Devamı)

3-Kompozitlerin Uygulama Alanları

3.2 Otomotiv ve Taşımacılık Sektörü (Devamı):

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

16

....

• Otomobil kaportaları
• Kamyon ve otobüs yan panelleri
• Tır dorse yan çıtaları
• Kamyon rüzgarlık ve ön panelleri
• Konteyner imalatı
• Karayolu işaret levhaları
• Karayolu kenar dikmeleri vs...

(Devamı)

3-Kompozitlerin Uygulama Alanları

3.2 Otomotiv ve Taşımacılık Sektörü (Devamı):

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

17

....

• Cam Sileceği; %30 Cam+PBT
• Fitre Kutusu; Mercedes, %35 Cam+Poliamid 66
• Pedallar; %40 Cam+Poliamid 6
• Dikiz Aynası; %30 Cam+ABS
• Far Gövdesi; BMW, %30 Cam+PBT
• Hava Giriş Manifoldu; BMW, Ford, Mercedes, %30 Cam+Poliamid 6
• Otomobil Gösterge Paneli; CTP, GMT
• Otomobil Spoiler; CTP
• Otomobil Yan Gövde İskeleti; Ford, CTP
• Otomobil kaporta; Corvette, SMC CTP

GM otomobil ön panel

Konteyner imalatı

(Devamı)

3-Kompozitlerin Uygulama Alanları

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

18

....

3.3 Savunma Sanayi Uygulamaları:

• Uçak ve helikopter gövde parçaları,
• Uçak burun ve kanat parçaları
• Havan topları gövdeleri ve sandıkları
• Kurşun geçirmez panel imali
• Miğferler,
• Mayın ve hücum bot parça ve gövdeleri ,
• Barınaklar vs...

(Devamı)

3-Kompozitlerin Uygulama Alanları

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

19

....

3.4 Havacılık Sanayii Uygulamaları:

(Devamı)

3-Kompozitlerin Uygulama Alanları

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

20

....

3.4 Havacılık Sanayii Uygulamaları (devam):

(Devamı)

3-Kompozitlerin Uygulama Alanları

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

21

....

3.5 Gıda ve Tarım Sektörü Uygulamaları:

• Silolar
• Gıda depolama tankları
• Salamura tankları
• Kültür balıkçılığı ekipmanları
• Seralar
• Tahıl depoları
• Sulama kanalları vs...

(Devamı)

3-Kompozitlerin Uygulama Alanları

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

22

....

3.6 Denizcilik Sektörü Uygulamaları:

• Yelkenli/motorlu tekneler,
• Can kurtarma flikaları,
• Şamandralar,
• Kanolar,
• Dubalar-iskeleler,
• Deniz motorsikleti,
• Sörf tahtası,
• Marina ekipmanları vs...

(Devamı)

3-Kompozitlerin Uygulama Alanları

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

23

....

3.7 Kimya Sektörü Uygulamaları:

• Muhtelif amaçlı boru ve bağlantı parçaları
• Kimyasal tesis zemin ızgaraları
• Asit tankları ve kaplamaları
• Eloksal ve galvano tankları
• Arıtma ekipmanları
• Endüstriyel platform ve korkuluklar
• Absorber ve Scrubber (gaz yıkama kolonları)
• Havalandırma kanalları vs...

(Devamı)

3-Kompozitlerin Uygulama Alanları

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

24

....

3.8 Enerji Sektörü Uygulamaları:

• İzolatörler,
• Antenler,
• Devre kesiciler,
• Sigorta- panel kutuları,
• aydınlatma gövdeleri,
• Yalıtkan platformlar,
• Elektrik ve aydınlatma direkleri,
• Devre kesici kutular,
• Kablo taşıyıcıları, kablo kanalları,
• Merdivenler, balast, kofralar vs..

(Devamı)

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

25

....

4-Kompozit içeren örnek ürünler

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

26

....

4-Kompozit içeren örnek ürünler

(devamı)

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

27

....

4-Kompozit içeren örnek ürünler

(devamı)

5- Kompozitler ve Mühendislik Faaliyetleri

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

28

....

• Görüldüğü gibi kompozit malzemeler çok farklı sektörlerde kullanılabilmekte, sürekli geliştirilmekte ve kullanım oranı günden güne artmaktadır.
• Herhangi bir işletmede kompozit yapıların karşımıza çıkma olasılığı oldukça yüksektir.
• Sadece kompozit üreticisi firmalarda değil, kullanım durumuna göre diğer firmalarda da kompozit malzemelere yönelik ar-ge faaliyetleri sıkça yapılmaktadır. Bu faaliyetlerde kompozit malzemelerle çözümler ve geliştirme alternatifleri mümkün olabilmektedir.
• Bu sebeple, mühendislerin, izotropik (metal, seramik vb.) malzemeler için yapabildiği tasarım, analiz, teorik hesaplamalar, deneysel ölçümler, geliştirmeler, imalat gibi faaliyetleri, kompozit malzemeler için de yapabilmeleri onlar için önemli bir ayrıcalık ve tercih edilme sebebidir. Bu ise kompozit malzeme mekaniği konusunda iyi bir temel bilgi birikimiyle ancak mümkündür.

5- Kompozitler ve Mühendislik Faaliyetleri

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

29

....

Kompozitlerin mekanik davranışlarının izotropik malzemelerden daha farklı olması, yöne göre değişebilmesi, mekanik açıdan farklı yaklaşım ve kriterlerle incelenmelerini gerektirir.

Hocam, mil malzemesini kompozit yapalım. Von-mises gerilmelerine tekrar bakalım.

Mili kompozit yaparsak, Von-Mises’e göre değil, Tsai-Hill kriterine göre değerlendirme yapmamız daha doğru olur. Kompozitler için akma-kırılma kriterleri farklıdır.

(devamı)

6- Niçin Kompozit Malzeme?

• Bu sorunun birden çok cevabı bulunmaktadır.
• Taşıdığı karakteristik özellikleri ile diğer malzemelere göre birçok avantajları bulunan kompozit malzemeler uzun ömürleri, hafiflikleri, yüksek kimyasal ve mekanik dayanımları gibi pek çok üstün özelliklerinden dolayı tercih edilirler.

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

30

....

6-Niçin Kompozit Malzeme?

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

31

....

-Mukavemet (Dayanım) -Elektrik iletkenlik

-Yorulma dayanımı -Akustik iletkenlik

-Aşınma dayanımı -Rijitlik

-Korozyon dayanımı -Hafiflik

-Kırılma tokluğu -Ekonomiklik

-Termal özellikler -Estetiklik

-Isıl iletkenlik

​

(devamı)

Kompozit malzemelerin üretimiyle aşağıdaki özelliklerin biri veya birkaçının geliştirilmesi amaçlanmaktadır:

6-Niçin Kompozit Malzeme?

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

32

....

Alttaki tablodaki malzeme özellikleri incelendiğinde, kompozit yapıların klasik metallere göre hem çok daha hafif hem de çok daha dayanıklı olduğu görülür.

(devamı)

6-Niçin Kompozit Malzeme?

6.1 Yüksek Özgül Mukavemet (mukavemet/yoğunluk oranı):

​

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

33

....

Klasik metalik malzemelerden çok daha yüksek mukavemet değerlerine sahip kompozitler üretilebilir. Yoğunlukları da daha düşük olduğundan kompozitlerin özgül mukavemetleri daha yüksek çıkacaktır. Örneğin: Yüksek mekanik özelliklere sahip kompozit profiller üretilebilmekte ve konstrüksiyonlarda kullanılabilmektedir.

(devamı)

6-Niçin Kompozit Malzeme?

6.2 Yüksek rijitlik/yoğunluk oranı (Özgül Rijitlik):

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

34

....

(devamı)

Rijitlik/yoğunluk oranı yüksek kompozitler üretilebilir ki, bu klasik malzemelere göre önemli bir avantaj sağlar.

6-Niçin Kompozit Malzeme?

6.3 Hafiflik: Plastik esaslı kompozitler, geleneksel malzemelere göre hem daha hafiftirler hem de daha yüksek mukavemet değerlerine sahiptirler. Kompozit malzemeden üretilen bir profil kesit, muadili bir çelik profilin ortalama 1/4 ' ü ağırlığındadır.

​

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

35

....

(devamı)

6-Niçin Kompozit Malzeme?

Kompozitlerin yüksek elektrik yalıtım özellikleri, birçok makine elemanının imalatında tercih nedeni olmaktadır.

Ayrıca, elektrik-elektronik sektöründe yaygın olarak kullanılırlar.

Örnek: Trafo, kablo, plaka gibi elemanların üretiminde yaygın olarak kullanılırlar.

​

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

36

....

6.4 Yüksek Dielektrik Direnç:

(devamı)

6-Niçin Kompozit Malzeme?

• Çevre şartlarına karşı kompozitlerin antikorrozif özellikleri, diğer malzemelere göre çok üstündür.
• Yüksek kimyevi direnç yeteneği sayesinde kompozit malzemeler kimyasal tesislerde ve diğer kimyasal korozyon riski taşıyan alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.
• Kimyevi madde depolama tanklarından platform ve yürüme yollarına kadar birçok alanda kullanılırlar.

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

37

....

6.5 Korozyon dayanımı:

(devamı)

6-Niçin Kompozit Malzeme?

6.6 Çeşitlilik: Farklı mekanik özelliklere sahip, farklı kombinasyonlara sahip kompozit malzemeler imal edilebilir.

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

38

....

(devamı)

6-Niçin Kompozit Malzeme?

• Çok parçadan oluşan karmaşık makine elemanları kompozitler kullanılarak tek parça olarak imal edilebilir.
• Bu sayede parça sayısı azaldığından ara birleştirme detay ve parçalarının azalmasıyla üretim süresi kısalmaktadır.
• Halbuki alüminyum, çelik gibi geleneksel malzemelerde bu durum çok zordur.

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

39

....

6.7- Kalıplama kolaylığı:

(devamı)

6-Niçin Kompozit Malzeme?

Kompozitlerde kullanılan polyester reçine, özel pigment katkıları ile renklendirilerek ve amaca uygun olarak, kendinden renkli olarak üretilebilirler.

​

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

40

....

6.8. Renk çeşitliliği:

(devamı)

6-Niçin Kompozit Malzeme?

Karmaşık makine elemanları bile kompozit malzeme ile kolayca tasarlanabilir.

​

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

41

....

(devamı)

6.9 Tasarım kolaylığı:

6-Niçin Kompozit Malzeme?

• Kompozitler, cam kadar ışık geçirgen olabilir.
• Şeffaf olmaları nedeniyle, ışık geçirgenliğin önem kazandığı seralarda ve güneş kollektörü imalatında kullanılırlar

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

42

....

Çok renkli güneş enerjisiyle çalışan bu kubbe, çeşitli renklerde şeffaf kompozit malzemeyle donatılabilir.

6.10 Şeffaflık Özelliği:

(devamı)

6-Niçin Kompozit Malzeme?

Betonun gözenekli olması nedeniyle, kompozitin ana bileşenlerinden polyesterin betonun gözeneklerine sızmasından dolayı iyi bir yapışma sağlanır.

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

43

....

6.11 Beton yüzeylere uygulanabilme:

Ctp polyester çatı izolasyonu

(devamı)

6-Niçin Kompozit Malzeme?

Kompozitler ahşap yüzeylere koruyucu ve kaplama olarak kullanılır. Ancak ahşap kuru olması halinde, polyester reçineye katkı yapılarak iyi bir yapışma sağlanması gerekir.

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

44

....

6.12 Ahşap yüzeylere uygulanabilme:

(devamı)

6-Niçin Kompozit Malzeme?

• Metal yüzeyindeki pas ve yağ kalıntıları temizlendikten sonra kompozitlerle kaplanabilir.
• Bu sayede demir ve çelik yüzeyler korozyondan korunabilir.

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

45

....

6.13 Metal yüzeylere uygulama

(devamı)

6-Niçin Kompozit Malzeme?

• Kompozitlerin alev dayanımı, kullanılan polyesterin özelliğine bağlıdır. Kompozit bileşenlerinin özelliklerine göre yanmaya karşı dirençleri artırılabilir.
• Isı iletimleri düşük olduğundan, izolasyon malzemesi olarak kullanılırlar.
• Kimyasal katkılarla alev dayanımları iyileştirilebilir.
• Alev geciktirme, ilerletmeme ve kendiliğinden sönme özelliklerine sahip kompozit malzemelerin yangın esnasında çıkardığı zehirli gaz oranı minimum seviyededir.

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

46

....

6.14 Yanmazlık özelliği:

(devamı)

• Bu özellikleri ile yangın merdiveni gibi kritik güvenlik noktalarında kullanılırlar.

6-Niçin Kompozit Malzeme?

Bilhassa termoset plastik grubundan polyester reçine esaslı kompozitler yumuşamak suretiyle şekil değiştirmezler. Isıl dayanımları kullanılan polyester reçinenin cinsine bağlıdır.

​

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

47

....

6.15 Isıl dayanım:

ALÜMİNİZE YANGINA YAKLAŞMA VE GİRİŞ ELBİSESİ

Cam elyaf, KEVLAR:

PBI /KEVLAR veya Preox kumaşın bir yüzüne yüksek sıcaklığa dayanıklı alüminize bir polyester filmin vakum altında kaplanması yoluyla üretilir. Bu özel imalat tekniği nedeniyle çatlamaz, kırılmaz, aside, baza, tuza ve petrol ürünlerine karşı dayanıklıdır. 1000˚C’lik ısı kaynağından yansıyan ısının kumaş cinsine bağlı olarak %95’ini geri yansıtarak itfaiyeciyi korur.

(devamı)

6-Niçin Kompozit Malzeme?

6.16 Tamir edilebilirlik:

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

48

....

Kompozitler hasar görmeleri halinde tamir edilebilirler. Onarım işleminde bir kalıp kullanılır. Onarım sonrası zımpara ve boya yapılır.

(devamı)

6-Niçin Kompozit Malzeme?

6.17 İşlenebilirlik:

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

49

....

Kompozitler, kolayca kesilir, delinir, zımparalanır. Bu amaçla kullanılan aletlerin sert çelik veya elmas uçlu olması halinde daha iyi sonuç alınabilir.

(devamı)

6-Niçin Kompozit Malzeme?

6.18- Geniş renk ve desen seçenekleri,

6.19- Esneklik,

6.20- Sızdırmazlık (su izolasyonu),

6.21- U.V. ışınlarına dayanım,

6.22- Montaj kolaylığı

​

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

50

....

Diğer Avantajlar:

(devamı)

7- Kompozit Malzemelerin Tarihçesi

• İnsanoğlu, ilk çağlardan beri kırılgan malzemelerin içine bitkisel veya hayvansal lifler koyarak kırılganlık özelliğini gidermeye çalışmıştır.
• Bu konuda en iyi örnek kerpiçtir. Kerpiç üretiminde, killi çamur içine katılan saman, sarmaşık dalları gibi sap ve lifler kerpicin mukavemetini artırmaktadır.

​

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

51

....

7- Kompozit Malzemelerin Tarihçesi

• Özellikleri ve lif yönleri farklı ağaç levhalar üst üste istiflenerek yapılan ok yayları bir başka örnek olarak verilebilir.

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

52

....

(devamı)

7- Kompozit Malzemelerin Tarihçesi

• Hidrolik bağlayıcılar ve elyaf malzeme kullanılarak yapay taş plakaların üretim yöntemi hakkında 19. yy başlarında alınmış patentlere rastlanmaktadır.

​

• İlk kez ince levha yapımında kullanılan çimento ve asbest kompozitleri yıllarca kullanılmış ve bu gün hala kullanılmaktadır.

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

53

....

(devamı)

7- Kompozit Malzemelerin Tarihçesi

• Öte yandan, günümüzde kompozitlerin donatılmasında yaygın olarak kullanılan liflerle ilgili uygulamanın çok yeni olmadığı araştırmalardan da anlaşılmaktadır. Örneğin cam liflerinin üretimi, eski Mısır’a kadar dayanmaktadır.
• Dahası M.Ö. 1600 yıllarında Mısır’da ince cam liflerinin imalatının , XVIII. Hanedan devrinden kalan, farklı renkte cam liflerinden elde edilen çeşitli eşyalardan anlaşılmaktadır.

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

54

....

(devamı)

7-Kompozit Malzemelerin Tarihçesi

• Cam liflerinin sanayide kullanımıyla ilgili ilk kayıt 1877 tarihlidir.
• Liflerle takviye edilmiş sentetik reçineler 1950’li yıllardan itibaren endüstride kullanılmaya başlanmıştır.
• Bu malzemenin en tanınmış grubunu “cam elyaf takviyeli polyester (CTP)” oluşturmaktadır.

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

55

....

(devamı)

7-Kompozit Malzemelerin Tarihçesi

• Ülkemizde “fiber-glass” diye tanınan bu malzemeler, 1960’lı yıllardan itibaren sıvı tankları, çatı levhaları, küçük boy deniz tekneleri gibi elemanların imalatında kullanılmaktadır.
• Ülkemizde seri üretimi yapılmış ilk yerli otomobil olan “Anadol”un kaportası da bu malzemedendir.

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

56

....

(devamı)

7- Kompozit Malzemelerin Tarihçesi

• Günümüzde ise havacılık, gemicilik, enerji gibi birçok sektörlerde çok farklı kompozit malzemeler ve ürünler geliştirilmiştir.

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

57

....

(devamı)

7- Kompozit Malzemelerin Tarihçesi

• Kompozit malzemelerle ilgili bazı tanıtım videoları:
• http://www.youtube.com/watch?v=dbywZ4PJ3QA
• https://www.youtube.com/watch?v=04K0bLwCDdM
• https://www.youtube.com/watch?v=n3bWw8A2xwI

​

​

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

58

....

(devamı)

Kompozit malzemelerin oluşum seçenekleri sonsuz denebilecek kadar çoktur. Bundan dolayı sınıflandırılmaları oldukça zordur.

Ancak burada yaygın sınıflandırmalar üzerinde durulacaktır.

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

59

....

8-Kompozit Malzemelerin Sınıflandırılması

• 8.1. Matris Malzeme cinsine Göre Sınıflandırma:

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

60

....

8-Kompozit Malzemelerin Sınıflandırılması

(8.1 Matris Malzeme cinsine Göre)

​

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

61

....

8.1.1 Metal Matris Kompozitler (MMK):

• Bu malzemeler ana yapıyı matris metalin oluşturduğu ve takviye elemanı olarak da genellikle seramik bir takviye fazının kullanıldığı kompozitlerdir.
• Bu malzemelerin seçiminde hemen hemen hiçbir sınırlama yoktur.

8-Kompozit Malzemelerin Sınıflandırılması

• Deneysel çalışmalara bakıldığında çok farklı türlerin kullanıldığı göze çarpar. Son 45-50 yıldır MMK’ler ile ilgili pek çok araştırma yapılmış ve özelliklerinden literatürde olumlu şekilde bahsedilmiştir.

(8.1 Matris Malzeme cinsine Göre)

​

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

62

....

• Metal matriks kompozitler geleneksel malzemelere en büyük alternatiftir.
• Seramiklerin yüksek elastik modülü ile metallerin plastik şekil değiştirme özellikleri birleştirilerek aşınmaya dayanıklı, kırılma tokluğu ve basma gerilmesi yüksek malzemeler elde edilmektedir.
• Bu kompozitler yaygın olarak otomotiv, havacılık ve savunma sanayinde kullanılmaktadır.

8-Kompozit Malzemelerin Sınıflandırılması

8.1.1 Metal Matris Kompozitler (MMK)-devamı:

(8.1 Matris Malzeme cinsine Göre)

​

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

63

....

• Seramik malzemeler çok sert ve kırılgandırlar. Ayrıca yüksek sıcaklık dayanımlarına ve göreceli düşük yoğunluk özelliklere sahiptirler.
• Seramikler ısıl şok direnci ve tokluğu düşük malzemelerdir. Bunlara örnek olarak; Al2O3, SiC, Si3N4, B4C, cBN, TiC, TiB, TiN ve AIN’ verilebilir.

8-Kompozit Malzemelerin Sınıflandırılması

8.1.2 Seramik matris kompozitler (CMK):

• Bu bileşikler değişik yapılarda olup amaca göre bir ya da bir kaçı beraber kullanılarak seramik matriks kompozitler elde edilir. Sandviç zırhlar, çeşitli askeri amaçlı parçalar imali ile uzay araçları bu ürünlerin başlıca kullanım yerleridir.

(8.1 Matris Malzeme cinsine Göre)

​

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

64

....

• Seramik matrikse ilave edilen karbon, seramik ve cam fiberler özellikle yüksek sıcaklık uygulamaları gibi özel şartlar için geliştirilmektedir.
• Seramik malzemelerin seramik fiberler ile takviye edilmesi durumunda, daha yüksek mukavemet ve tokluk değerlerinde kompozitler elde edilir.
• Alümina ve zirkonya esaslı seramik kompozitler üzerindeki son yıllardaki çalışmalar, bu malzemelerin insan vücudunda biomalzeme olarak kullanılmaya başlanmasına da sebebiyet vermiştir.

8-Kompozit Malzemelerin Sınıflandırılması

8.1.2 Seramik matris kompozitler (CMK):-devamı

(8.1 Matris Malzeme cinsine Göre)

​

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

65

....

• Sürekli fiber takviyeli olarak yaygın olarak kullanılan polimer matriksler termoset ve termoplastikler olarak iki gruba ayrılır.
• Bu kompozitlerin sürekli fiberlerle takviye edilmiş polyester ve epoksi reçine matriksli olanları en önemlileridir.
• Kullanılan takviye malzemelerinin başlıcaları ise, cam fiber, kevlar fiber, bor fiber ve karbon fiberlerdir.

8-Kompozit Malzemelerin Sınıflandırılması

8.1.3 Polimer matris kompozitler (PMK):

(8.1 Matris Malzeme cinsine Göre)

​

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

66

....

• PMK’lerin başlıca kullanım alanları ise, korozyon direnci sebebiyle denizcilik uygulamaları, hafifliği sebebiyle otomotiv ve diğer taşımacılık endüstrileri ile spor malzemeleri, yanmazlık özelliği istenen otomotiv iç dekorasyonu gibi alanlar olarak gösterilebilir.

8-Kompozit Malzemelerin Sınıflandırılması

8.1.3 Polimer matris kompozitler (PMK)-devamı:

• PMK’lerin üretiminde en çok kullanılan yöntemler, elle yatırma, elyaf sarma, kalıplama, pultrüzyon metodu, enjeksiyon kalıplama, ekstrüzyon yöntemleridir.

8.2 Bileşen Çiftleri Alternatiflerine Göre Sınıflandırma :

​

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

67

....

• Granül: Tane şeklindeki hammadde, Plastik poşetlerin geri dönüşümünden elde edilen pirinç büyüklügündeki ham ürün
• Whiskers: Doğranmış veya öğütülmüş elyaf

8-Kompozit Malzemelerin Sınıflandırılması

8.3 Takviye Elemanlarının Şekil ve Yerleştirilmesine Göre Sınıflandırma:

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

68

....

1. Tek tabaka kompozitler 2. Parçacıklı kompozitler

3. Tabakalı kompozitler 4. Karma (hibrid) kompozitler

8-Kompozit Malzemelerin Sınıflandırılması

8.3 Takviye Elemanlarının Şekil veya Yerleştirilme Biçimine Göre

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

69

....

Elyaf takviyeli bir kompozit levha Matris ve takviye/elyaf bileşenlerinden oluşur. Bu bileşenler birbirleri içinde çözülmezler veya birbirlerine karışmazlar.

• Bu kompozit tipi, sürekli veya süreksiz elyafların matris yapıya yerleştirilmesiyle elde edilen tek bir tabakadan meydana gelir..
• Elyafların yerleştirme biçimi kompozit yapının mukavemetini etkileyen önemli bir unsurdur.

8-Kompozit Malzemelerin Sınıflandırılması

8.3.1 Tek tabaka kompozitler:

8.3 Takviye Elemanlarının Şekil veya Yerleştirilme Biçimine Göre

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

70

....

• Uzun sürekli elyafların matris içinde birbirlerine paralel şekilde (tek yönlü-unidirectional) yerleştirilmeleri ile elyaflar doğrultusunda yüksek mukavemet sağlanmasına rağmen elyaflara dik doğrultuda daha düşük mukavemet elde edilir.
• Birbirine dik iki yönde yerleştirilmiş sürekli elyaf takviyeli (çapraz katlı veya dokuma - cross ply veya fabric) kompozitlerde her iki yönde de eşit mukavemet sağlanır.

8-Kompozit Malzemelerin Sınıflandırılması

8.3.1 Elyaf (Fiber) takviyeli Tek tabaka kompozitler - continue:

• Matris yapısında homojen dağılmış kısa kesik-süreksiz elyaflarla makro seviyede izotrop bir yapı oluşturmak mümkündür.

Tek yön fiber takviyeli

Örgü yapı

Süreksiz fiber

8.3.2 Parçacıklı kompozitler:

​

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

71

....

• Partiküller nanometre seviyesinde ise bu tip kompozitlere nanokompozitler denir.
• Metal matris içinde seramik parçacıklar içeren yapıların, sertlikleri ve sıcaklık dayanımları daha yüksektir ve uçak motor parçalarının üretiminde tercih edilmektedirler .

• Bir matris malzemenin parçacık şeklinde bir malzeme ile takviye edilmesiyle elde edilirler.
• Makro seviyede izotrop yapılardır. Yani tüm yönlerde aynı malzeme davranışı gösterirler.

8-Kompozit Malzemelerin Sınıflandırılması

• Partikül ve matris birbiri içinde çözülmezler (makro bağlantı).
• En yaygın tip plastik matris içinde yer alan metal parçacıklardır.

8.3 Takviye Elemanlarının Şekil veya Yerleştirilme Biçimine Göre

• Yapının mukavemeti , parçacıkların mukavemetiyle doğru orantılıdır.

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

72

....

8.3.3 Tabakalı kompozitler:

8-Kompozit Malzemelerin Sınıflandırılması

8.3 Takviye Elemanlarının Şekil veya Yerleştirilme Biçimine Göre

• Matris malzeme içine kendisinden daha mukavim fiber (çubuk veya dokuma) malzemeler yerleştirilerek kompozit tabakalar (lamina) elde edilir.
• Sonra birden fazla tabaka üst üste yapıştırılır ve tabakalı kompozit yapı (laminated composite plates) elde edilir.
• Bu tabakalı yapılarda, fiberlerin yönlendirme açısı( θ ) tabakadan tabakaya farklılık gösterebilir.

• Tabakalı kompozit yapılar, kompozitler içerisinde en eski ve en yaygın kullanım alanına sahip olan tiptir.
• Farklı elyaf yönlenmelerine sahip tabakaların bileşimi ile çok yüksek mukavemet değerleri elde edilebilir.
• Isıya ve neme dayanıklı yapılardır.

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

73

....

8-Kompozit Malzemelerin Sınıflandırılması

8.3 Takviye Elemanlarının Şekil veya Yerleştirilme Biçimine Göre

8.3.3 Tabakalı kompozitler - devam:

• Metallere göre hafif ve gerekli olan doğrultuda daha mukavemetli olmaları nedeniyle tercih edilen malzemelerdir.
• Fiberlerin yönlendirme açısı, işletme şartlarındaki gerilmelerin daha yüksek çıkacağı doğrultularda seçilir ve hem hafiflik hem dayanım aynı anda sağlanabilir.
• Sürekli elyaf takviyeli tabakalı kompozitler uçak yapılarında, kanat ve kuyruk grubunda yüzey kaplama malzemesi olarak çok yaygın bir kullanıma sahiptirler.

Sandviç kompozit yapılar tabakalı kompozit malzeme sınıfına girerler. Sandviç yapılar, yük taşımayarak sadece izolasyon özelliğine sahip olan düşük yoğunluklu bir çekirdek malzemenin alt ve üst yüzeylerine mukavemetli levhaların yapıştırılması ile elde edilirler.

​

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

74

....

8-Kompozit Malzemelerin Sınıflandırılması

8.3.3 Tabakalı kompozitler- devam:

8.3 Takviye Elemanlarının Şekil veya Yerleştirilme Biçimine Göre

8.3.3.1 Sandviç kompozitler

Alt ve üst tabakaların herbirisi izotropik bir malzeme olabildiği gibi, fiber takviyeli bir tabaka da olabilirler

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

75

....

8.3.3.1..1 Sandviç kompozit örnekleri

Bal Peteği formunda sandviç kompozit

Dış cephe kaplamalarında kullanılan sandviç kompozit paneller

8-Kompozit Malzemelerin Sınıflandırılması

8.3.3 Tabakalı kompozitler:

8.3 Takviye Elemanlarının Şekil veya Yerleştirilme Biçimine Göre

8.3.3.1 Sandviç kompozitler – devam:

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

76

....

Sandviç kompozit örnekleri

8-Kompozit Malzemelerin Sınıflandırılması

8.3.3 Tabakalı kompozitler- devam:

Bir uçak gövdesinde kullanılan farklı sandviç kompozit yapılar

8.3 Takviye Elemanlarının Şekil veya Yerleştirilme Biçimine Göre

8.3.3.1 Sandviç kompozitler – devam:

8.3.4 Karma (Hibrid) kompozitler :

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

77

....

• Aynı kompozit yapıda iki yada daha fazla elyaf (fiber) çeşidinin bulunması olasıdır. Bu tip kompozitlere hibrid kompozitler denir.
• Bu alan yeni tip kompozitlerin geliştirilmesine çok uygundur.
• Örneğin, kevlar ucuz ve tok bir elyafdır ancak basma mukavemeti düşüktür. Grafit ise düşük tokluğa sahip, pahalı ancak iyi basma mukavemeti olan bir elyafdır. Bu iki elyafın birlikte kullanılarak elde edildiği hibrid kompozit yapının tokluğu grafit kompozitden daha iyi, maliyeti düşük ve basma mukavemeti de kevlar elyaflı kompozitinden daha yüksek olur.

8-Kompozit Malzemelerin Sınıflandırılması

8.3 Takviye Elemanlarının Şekil veya Yerleştirilme Biçimine Göre

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

78

....

8-Kompozit Malzemelerin Sınıflandırılması

8.3 Takviye Elemanlarının Şekil veya Yerleştirilme Biçimine Göre

şematik özet:

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

79

....

Örnekler

8-Kompozit Malzemelerin Sınıflandırılması

8.3 Takviye Elemanlarının Şekil veya Yerleştirilme Biçimine Göre

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

80

....

Ağacın kompozit yapısı

Kemiğin kompozit yapısı

8-Kompozit Malzemelerin Sınıflandırılması

8.4.1 Doğal Kompozitler

8.4 Diğer Sınıflandırma Çeşitleri:

Ahşap, kemik gibi malzemeler, tabii (doğal) kompozit malzemelerdir.

9- Kompozitlerin Dezavantajları

1. İmalatı gerçekleştirilmiş kompozitin özellikleri her zaman ideal olmayabilir. Malzemenin kalitesi üretim metodunun kalitesine bağlıdır, standartlaşmış bir kalite mevcut değildir.

​

​

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

81

....

2. Tabakalı kompozitler, tabakalar arası kayma gerilmelerine hassas olduklarından delaminasyonlar (tabaklara arası ayrılmalar) meydana gelebilir.
3. Bazı kompozitler gevrek olduklarından kolaylıkla zarar görürler, onarılmaları yeni problemler oluşturabilir.
4. Onarılmadan önce çok iyi temizlenmeleri ve sıcak kurutulmaları gerekir. Bazı kurutma teknikleri uzun zaman alabilir ve zor olabilir.

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

82

....

Daha öncede belirtildiği üzere bir kompozit yapı, «Matris» ve «Takviye elemanı » isimleri verilen 2 farklı malzemeden oluşur.

Matris, kompoziti oluşturan ana malzeme, takviye elemanı ise matrisi güçlendiren daha mukavim malzeme olarak isimlendirilebilir. Şimdi herbir bileşeni daha detaylıca inceleyeceğiz:

10- MATRİS MALZEMELERİ

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

83

....

1. Kuvvetleri elyafa (liflere) iletmek ve düzgün dağılımını sağlamak,
2. Lifleri ortamın etkisi ve darbelerden korumak,
3. Kompozit malzemenin tokluğunu artırmak,
4. Kompozitlerde çatlak oluşmasını veya oluşan çatlağın ilerlemesini engellemek..

Matris, kompozit malzemenin iki önemli bileşeninden ana bileşenidir ve yapının gövdesini oluşturur.

10.1 Matris’in kompozite başlıca katkıları

10- MATRİS MALZEMELERİ

1. Plastik matris malzemeleri (Polimerler)

a- Termosetler

b- Termoplastikler

c- Elastomerler

2. Metal matris malzemeleri (Aluminyum, titanyum, magnezyum, gibi)
3. Yüksek sıcaklık matrisleri (Seramikler)

​

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

84

....

10.2 Başlıca Matris Malzeme Cinsleri:

10- MATRİS MALZEMELERİ

• Plastik, istenilen biçimi alabilen anlamına gelen yunanca "plastikos" kelimesinden gelir.
• En basit tanımıyla monomer denilen küçük moleküllerin birbirlerine eklenmesiyle oluşan ve polimer ismi verilen, uzun zincir yapıya sahip sentetik malzemelerdir.

​

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

85

....

10.2.1 Plastik Matris Malzemeleri (Reçineler/Polimerler)

10- MATRİS MALZEMELERİ

10.2 Başlıca Matris Malzeme Cinsleri:

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

86

....

10.2.1.1 Plastiklerin Genel Özellikleri:

1. Monomer ismi verilen küçük moleküllerin, sıcaklık, basınç ve birçok kimyasalın etkisiyle birbirlerine eklenmesi ve polimer (plastik) ismi verilen uzun zincirleri oluşturması işlemine polimerizasyon denir.
2. Polimerizasyon işlemi sonunda Etilen (monomer), polietilene (polimer), propilen, polipropilene, stiren polistirene dönüşmektedir. Böylece, polimerler (plastikler) meydana gelmektedir.

10.2.1 Plastik Matris Malzemeleri (Reçineler/Polimerler) -Devamı

10- MATRİS MALZEMELERİ

10.2 Başlıca Matris Malzeme Cinsleri:

3. Polimerler (plastikler), düşük üretim maliyetleri, kolay şekil almaları ve amaca uygun üretilebilmeleri nedeniyle pek çok alanda kullanılırlar.
4. Kompozitlerin yaklaşık % 90’ı polimer (plastik) esaslı matrislerden üretildiklerinden, kompozit malzemelere takviye edilmiş plastikler de denir.

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

87

....

10.2.1.1 Plastiklerin Genel Özellikleri - Devamı

5. Polimer molekülleri birçok zincirden oluşurlar. Bunlar birleşmiş veya birleşmemiş (termoplastik) veya üçboyutlu çapraz bağlı zincirler (termoset) oluşturabilirler.

Bir tanıtıcı film: http://www.youtube.com/watch?v=QxazXEjI0SU

10- MATRİS MALZEMELERİ

10.2 Başlıca Matris Malzeme Cinsleri:

10.2.1 Plastik Matris Malzemeleri (Reçineler/Polimerler)

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

88

....

6. Polimerizasyon süreci belirli aşamalarda durdurularak belirli özelliklere sahip reçine (resin) elde edilmesi mümkün olmaktadır.
7. Polimerizasyon ürünleri doğrudan kullanılabildiği gibi katkı maddeleri ile esneklik, dayanım, sıcağa dayanım, ultra-viyoleye dayanım gibi özellikleri artırılmakta ve bunlardan değişik ürünlerin imalatında yararlanılmaktadır.

10.2.1.1 Plastiklerin Genel Özellikleri - Devamı

8. Plastiklerin ana kaynağı, petrol rafinerilerinin artık maddeleridir. Dünyada üretilen toplam petrolün yaklaşık % 5 ’i plastik üretimi için kullanılmaktadır.

10- MATRİS MALZEMELERİ

10.2 Başlıca Matris Malzeme Cinsleri:

10.2.1 Plastik Matris Malzemeleri (Reçineler/Polimerler)

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

89

....

10.2.1.a – Termosetler:

1. Isıyla sertleşir plastikler olarak da bilinirler.
2. Kovalent bağlarla, üç boyutlu olarak bağlandıkları için oldukça rijit bir yapıya sahiptirler.
3. Çapraz bağlantılarla sertleştikleri için ısıtıldıklarında çözünmezler ve erimezler.

10- MATRİS MALZEMELERİ

10.2 Başlıca Matris Malzeme Cinsleri:

10.2.1 Plastik Matris Malzemeleri (Reçineler/Polimerler)

a- Termosetler

b- Termoplastikler

c- Elastomerler

Plastik malzemeleri 3 gruba ayırmıştık.

Şimdi bu grupları sırasıyla inceleyeceğiz

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

90

....

4. Sıvı halde bulunan termoset plastikler, monomer moleküllerin kimyasal reaksiyonlar sonucunda yanal bağların birbirine bağlanmasıyla elde edilirler.
5. Üretimleri sırasında gerçekleşen polimerizasyon reaksiyonu geri dönüşümlü olmadığı için ısıtılarak yumuşatılamazlar dolayısıyla şekil verilemezler.
6. Termoset plastikler, termoplastikler gibi tekrar tekrar kullanılmazlar fakat yeniden üretim sürecine sokulabilirler.

10- MATRİS MALZEMELERİ

10.2 Başlıca Matris Malzeme Cinsleri:

10.2.1 Plastik Matris Malzemeleri (Reçineler/Polimerler)

10.2.1.a Termosetler -Devam

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

91

....

7. Sertleşmemeleri için dondurucularda depolanmaları gerekir.
8. Dondurucu içinde olmak şartıyla raf ömürleri, 6 ila 18 ay arasında değişmektedir.
9. Dondurucudan çıkarılıp oda sıcaklığında bir müddet (1-4 hafta arası) bekletildiklerinde sertleşirler, özelliklerini kaybederler ve biçim verilemezler.
10. Termoset reçineler kimyasal etkiler altında çözülmezler

10- MATRİS MALZEMELERİ

10.2 Başlıca Matris Malzeme Cinsleri:

10.2.1 Plastik Matris Malzemeleri (Reçineler/Polimerler)

10.2.1.a Termosetler -Devam

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

92

....

Başlıca Termoset Plastik Malzemeler:

10.2.1 Plastik Matris Malzemeleri (Reçineler/Polimerler)

10- MATRİS MALZEMELERİ

10.2 Başlıca Matris Malzeme Cinsleri:

1. Polyester,
2. Epoksi,
3. Fenolik,
4. Silikon,
5. Poliimid,
6. Poliüretan,
7. Siyanat Esteri
8. Yüksek Sıcaklık Reçineleri

10.2.1.a Termosetler -Devam

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

93

....

10.2.1.a.1 POLYESTER TERMOSETLER

1. Birleşik bir kelime olan Polyester kelimesi, “çok” anlamlı “poly” ve organik bir tuzu ifade eden ”ester” kelimelerinden oluşur. “Çok sayıda organik tuz” şeklinde de ifade edilebilir.

Cam takviyeli Polyester (CTP) depolar

10.2.1 Plastik Matris Malzemeleri (Reçineler/Polimerler)

2. Polyesterler ester moleküllerinin zincirinden oluşurlar ve tereftalik asit ile etilen glikolün polimerleşmesinden meydana gelir.
3. Polyester, hem Türkiye’de hem de Dünya’da CTP uygulamalarında en yaygın kullanılan reçinedir.
4. 100 ^OC sıcaklığın altında polyester reçinelerin mekanik ve kimyasal dayanımları yüksektir.

10- MATRİS MALZEMELERİ

10.2 Başlıca Matris Malzeme Cinsleri:

10.2.1.a Termosetler -Devam

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

94

....

1. Boyacılıkta, lâstik sanayinde ve metallerde korozyona karşı ve ahşap malzemelerde neme karşı koruyucu olarak kullanılırlar.
2. Denizcilikte (Gemi iskeletlerinde) ve inşaat sektöründe (Yapı panellerinde) kullanımları oldukça yaygındır.
3. Ayrıca boru, tank, otomotiv gövdesi parçaları gibi elemanların üretiminde Elyaf takviyeli Polyesterler yaygın bir şekilde kullanılırlar.

10.2.1.a.1.1 Bazı Kullanım alanları:

10.2.1 Plastik Matris Malzemeleri (Reçineler/Polimerler)

10.2.1.a.1 POLYESTER TERMOSETLER- -Devam

10- MATRİS MALZEMELERİ

10.2 Başlıca Matris Malzeme Cinsleri:

10.2.1.a Termosetler

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

95

....

1. Polyesterin sertleşme öncesi viskositesi düşük olduğundan cam elyafını iyi ıslatır ve cam elyaf ile iyi bir kompozit oluşturur.
2. Kullanımı kolay ve maliyeti düşüktür.
3. Polyesterin bağ şekli (formülü) değiştirilerek farklı özellikler elde edilebilir.
4. El yatırma gibi basit kalıplamadan, en ileri kalıplama tekniklerine kadar kullanıma uygundur.

10- MATRİS MALZEMELERİ

10.2 Başlıca Matris Malzeme Cinsleri:

10.2.1.a.1.2 Bazı Avantajları:

10.2.1 Plastik Matris Malzemeleri (Reçineler/Polimerler)

10.2.1.a.1 POLYESTER TERMOSETLER - Devam

10.2.1.a Termosetler

10- MATRİS MALZEMELERİ

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

96

....

1. Sertleşme sırasında yüksek oranda çekme (% 5…12 arası) meydana gelir. Bu durum, liflerin basma gerilmesi altında burkulup kırılmasına neden olur.
2. Düzgün yüzey elde etme zorluğu vardır.
3. Zehirli gaz yayarlar.
4. Raf ömürleri kısadır.
5. Alkali ve bazik ortamlarda korozyon dayanımları düşüktür.
6. Bünyelerine su alarak bozunurlar.

CTP logar kapağı

10.2.1.a.1.3 Bazı Dezavantajları:

10.2.1 Plastik Matris Malzemeleri (Reçineler/Polimerler)

10.2.1.a.1 POLYESTER TERMOSETLER -Devam

10.2.1.a Termosetler

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

97

....

10.2.1.a.2 Epoksi

• Termosetler grubundan yapıştırıcı bir kimyasal reçinedir.

10.2.1 Plastik Matris Malzemeleri (Reçineler/Polimerler)

10.2.1.a Termosetler

10- MATRİS MALZEMELERİ

10.2 Başlıca Matris Malzeme Cinsleri:

1. Epoksit grubunun polimerizasyonu ile üretilir ve farklı formüllerle özellikleri değiştirilebilir.
2. Kullanılan sertleştiricinin türüne bağlı olarak kompozit malzemenin özellikleri değişir.

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

98

....

10.2.1.a.2 Epoksi

10.2.1 Plastik Matris Malzemeleri (Reçineler/Polimerler)

10.2.1.a Termosetler

10.2.1.a.2.1 Üstün Özellikleri:

1. Suya, aside, yağa ve kimyasallara direnci çok iyidir, zamanla direnç özelliğini yitirmez.
2. Genellikle iki bileşenli olan epoksiler, belli süre sonra sıvı halden katı hale geçer.

10- MATRİS MALZEMELERİ

10.2 Başlıca Matris Malzeme Cinsleri:

4. Mükemmel mekanik dayanıklılığa sahiptir. Islakken 140ºC, kuruyken 220ºC ‘ye kadar ısıya dayanabilir.

5. Sürtünmeye ve aşınmaya karşı dayanıklı yüzeyler oluşturur.

epoxy zemin kaplama

3. Sertleşme sırasında düşük oranda çekme meydana gelir.

6. Dekoratif uygulamalarda geniş bir renk yelpazesine sahiptir.

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

99

....

7. Agrega ilave edilerek sürtünme direnci artırılır ve kayma direnci yüksek bir zemin elde edilebilir.
8. Estetiktir, kolay temizlenir ve hijyeniktir. Solvent içermez.

10- MATRİS MALZEMELERİ

10.2 Başlıca Matris Malzeme Cinsleri:

10.2.1.a.2 Epoksi

10.2.1 Plastik Matris Malzemeleri (Reçineler/Polimerler)

10.2.1.a Termosetler

10.2.1.a.2.1 Üstün Özellikleri –Devam :

9. Birçok elyaf ile iyi bir bağ oluşturur. Cam ve karbon elyafı ile kullanılırsa mükemmel mekanik özelliklere sahip kompozit elde edilebilir. Bu kompozitler uzay, havacılık ve denizcilik sektöründe yaygın olarak kullanılır.
10. Yapıştırıcı olarak kullanılan bir kimyasal reçinedir. Tamir amacıyla çatlağa doldurulmuş epoksi, çatlağın neden olduğu süreksizliği giderir ve çatlak kenarlarını birbirine bağlayarak gerilme yığılmalarını önler.

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

100

....

1. Maliyetleri yüksektir.
2. Cilde zararlıdırlar.
3. Doğru karışım son derece önemlidir.
4. Epoksinin Sertleşmesi, yaklaşık 1 saatlik sürede 127-177 ºC de ve belirli bir basınç altında gerçekleşir.
5. Genellikle iki bileşeni olan epoksiler, diğer termoset plastikler gibi belli bir süre sonra sıvı hâlden katı hâle geçer ve bir iki hafta içinde son sertliğe ulaşırlar.

​

10.2.1.a.2 Epoksi

10.2.1 Plastik Matris Malzemeleri (Reçineler/Polimerler)

10.2.1.a Termosetler

10.2.1.a.2.2 Dezavantajları:

10- MATRİS MALZEMELERİ

10.2 Başlıca Matris Malzeme Cinsleri:

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

101

....

10.2.1.a.2 Epoksi

10.2.1 Plastik Matris Malzemeleri (Reçineler/Polimerler)

10.2.1.a Termosetler

10.2.1.a.2.3 Kullanım Alanları:

1. Yapıların çevresel etkilere karşı dayanıklı hale getirilmesi her zaman yapı sektörünün en önemli tartışma ve araştırma konularından biri olmuştur.
2. Epoksi doğadaki rüzgar, fırtına, dalga, ısıl değişimler, donma-çözünme, kirlenme, kimyasal etkiler gibi olumsuz durumlara ve sanayideki mekanik, fiziksel ve kimyasal kötü şartlara karşı geliştirilmiş olan çok iyi bir yapı malzemesidir.
3. Her türlü kara ve deniz yapılarının iç ve dış yüzeylerini korumak ve aynı zamanda estetiğini arttırmak amacıyla kullanılır.

10- MATRİS MALZEMELERİ

10.2 Başlıca Matris Malzeme Cinsleri:

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

102

....

4. Epoksi, yüzey koruyucu kaplaması olarak boru kaplamalarında, astar olarak teneke kutu kaplamalarında, aşınmaya karşı koruyucu kaplama veya dekoratif kaplama olarak zeminlerde kullanılır.

10.2.1.a.2 Epoksi

10.2.1 Plastik Matris Malzemeleri (Reçineler/Polimerler)

10.2.1.a Termosetler

10.2.1.a.2.3 Kullanım Alanları-devam:

5. İnşaat sektöründe; çatlakların ve oyukların doldurulmasında, çelik donatıların yerleştirilmesinde ve yapıştırıcı olarak yapı elemanlarında kullanılır.
6. Taze betonu, eski sertleşmiş betona bağlamak için yapıştırıcı olarak ayrıca prefabrik beton elemanların montajında, çatlak ve kırıkların tamiratında kullanılır.

10- MATRİS MALZEMELERİ

10.2 Başlıca Matris Malzeme Cinsleri:

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

103

....

10.2.1.a.2 Epoksi

10.2.1 Plastik Matris Malzemeleri (Reçineler/Polimerler)

10.2.1.a Termosetler

10.2.1.a.2.3 Kullanım Alanları-devam:

10- MATRİS MALZEMELERİ

10.2 Başlıca Matris Malzeme Cinsleri:

7. Epoksi ayrıca ahşap malzemelerdeki imalat hatalarının onarılmasında ve giderilmesinde,
8. ahşap, metal (çelik, alüminyum gibi) ve taş malzemelerin yapıştırılmasında,
9. yüksek mukavemetli zemin ve duvar boyası olarak ve su altı imalatında;
10. Elektrikli ve elektronik cihaz imalatında;
11. Kimyasallara karşı dayanıklılık, sertlik ve yapışma özellikleri nedeniyle otomotiv endüstrisinde

kullanılır.

Epoksi ayrıca,

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

104

....

10.2.1.a.2 Epoksi

10.2.1 Plastik Matris Malzemeleri (Reçineler/Polimerler)

10.2.1.a Termosetler

10.2.1.a.2.3 Kullanım Alanları-devam:

10- MATRİS MALZEMELERİ

10.2 Başlıca Matris Malzeme Cinsleri:

12. Dünyadaki petrol rezervlerinin tükenmesi ve mevcut enerji kaynaklarının çevre kirleliliğine yol açması, alternatif enerji kaynaklarının kullanımını kaçınılmaz bir hale getirmiştir. İlk büyük petrol krizi ile ivme kazanan rüzgar enerjisi de bu alternatif kaynaklardan bir tanesidir. 1970'li yılların başlarındaki teknolojiler ile azami 25 kW mertebelerinde rüzgar türbinleri imal edilebilirken, kompozit ve elektrik-elektronik teknolojilerindeki gelişmeler sayesinde günümüzde 5000 kW gücünde makinalar daha ekonomik bir şekilde üretilebilmektedir. Bu türbinlerin kanatları 60 metre boyuna kadar cam-karbon-epoksi kompozit malzemelerden üretilebilmektedir.

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

105

....

10.2.1.a.3 Fenolik Reçineler:

10.2.1 Plastik Matris Malzemeleri (Reçineler/Polimerler)

10.2.1.a Termosetler

10- MATRİS MALZEMELERİ

10.2 Başlıca Matris Malzeme Cinsleri:

Fenol-formaldehit, kondenzasyon ürünü olup, katı ve sıvı türleri olan bir reçinedir.

1. 300 ºC ye kadar sürekli, eğer asbest elyafla takviye edilirse 1000 ºC ye kadar kısa süreli olarak kullanılabilirler.
2. Viskoziteleri yüksektir.
3. Gözenek oluşma tehlikesi yüksektir. Bu nedenle yüksek kalıplama basınçları gerekir.
4. Sertleşme sonrası 250 ºC ye kadar ısıl işlem uygulanması gerekir.
5. Suya ve bir çok aside karşı dayanıklıdırlar. Ancak alkalilere duyarlıdırlar.
6. Kırılgan yapılı fenolik reçinelerde yüzey kalitesi düşüktür.

(Kondenzasyon reaksiyonu: Birisi organik molekül olmak üzere iki molekül arasından küçük ve polar bir molekül ayrılarak yeni bir molekül meydana gelmesidir.)

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

106

....

10.2.1.a.4 Silikon:

10.2.1 Plastik Matris Malzemeleri (Reçineler/Polimerler)

10.2.1.a Termosetler

10- MATRİS MALZEMELERİ

10.2 Başlıca Matris Malzeme Cinsleri:

Silisyum, oksijen ve muhtelif hidrokarbonlar ihtiva eden, çok sayıdaki sentetik (sun’i) polimerlerden birisidir.

1. Mekanik özellikleri düşük olmasına rağmen 250 ºC ye kadar sürekli olarak çalışabilir.
2. Suya, ısıya ve korozyona karşı dayanımları çok iyidir.
3. Maliyetleri yüksektir.

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

107

....

10.2.1.a.5 Polimit Reçineler:

10.2.1 Plastik Matris Malzemeleri (Reçineler/Polimerler)

10.2.1.a Termosetler

10- MATRİS MALZEMELERİ

10.2 Başlıca Matris Malzeme Cinsleri:

1. Yüksek sıcaklık reçinesidir.
2. 127-316 ºC sıcaklığa kadar kullanılabilirler.
3. Üretimleri zordur.
4. Maliyetleri yüksek reçinelerdir.

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

108

....

10.2.1.a.6 Poliüretan/Üretan:

10.2.1 Plastik Matris Malzemeleri (Reçineler/Polimerler)

10.2.1.a Termosetler

10- MATRİS MALZEMELERİ

10.2 Başlıca Matris Malzeme Cinsleri:

1. Karbamat bağlantıları ile birleştirilen organik üniteler zincirinden oluşan bir polimerdir. Köpükler, yüksek performanslı yapıştırıcılar, sentetik elyaflar, contalar, halıların alt kısımları, sert plastik gibi malzemelerin imalatında kullanılırlar.

2. Esnek poliüretan köpükler, poliüretan süngerler olarak da bilinirler ve yataklarda, mobilyalarda konfor malzemesi olarak kullanılırlar. Esnemeyen poliüretan köpükler ise, daha çok ısı ve ses izolasyonunda kullanılırlar.

Poliüretan Su Yalıtım ve Zemin Kaplama 

Poliüretan köpük

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

109

....

10.2.1.a.6 Poliüretan/Üretan-Devamı:

10.2.1 Plastik Matris Malzemeleri (Reçineler/Polimerler)

10.2.1.a Termosetler

10- MATRİS MALZEMELERİ

10.2 Başlıca Matris Malzeme Cinsleri:

4. Poliüretanlar ilk kez Alman bilim adamı Otto Bayer tarafından 1937 yılında bulunmuştur.

5. Poliüretan otomotiv, sünger, ayakkabı, taşıma, soğutma, yalıtım, mobilya, tekstil, gıda, elektronik, boya ve biyouyumluğu sebebiyle sağlık sektörünün değişmez malzemesidir.

Otto Bayer (1902-1982) ürettiği poliüreten köpüklü mantarla

Poliüretan kumaş kaplı koltuk

%100 Poliüretan deri ceket

3. Poliüretan ürünlere çoğu zamanlar üretan da denir. Ancak etil karbamat olarak da bilinen özel üretan maddesi ile karıştırılmamalıdır. Poliüretanlar etil karbamatdan yapılmaz ve onu içermezler.

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

110

....

10.2.1.a.7 Siyanat Ester

10.2.1 Plastik Matris Malzemeleri (Reçineler/Polimerler)

10.2.1.a Termosetler

10- MATRİS MALZEMELERİ

10.2 Başlıca Matris Malzeme Cinsleri:

Yüksek performanslı termoset reçineler olan siyanat esterler,

genellikle uçak ve Elektronik endüstrisinde kullanılırlar.

Yaş durumda 200ºC’ ye kadar kullanılabilirler. Başlıca özellikleri:

1. yüksek termal kararlılık,
2. mükemmel mekanik özellikler,
3. iyi derecede radyasyon ve alev direnci,
4. son derece düşük dielektrik sabiti,
5. minimum gaz çıkışı
6. minimum su absorblama kapasitesi
7. Çok iyi yalıtkanlık

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

111

....

10.2.1.a.8 Bazı Termoset Matrislerin Özellikleri

10- MATRİS MALZEMELERİ

10.2 Başlıca Matris Malzeme Cinsleri:

10.2.1 Plastik Matris Malzemeleri (Reçineler/Polimerler)

10.2.1.a Termosetler

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

112

....

10.2.1.a.9 Termosetlerin İşlenmesi

10- MATRİS MALZEMELERİ

10.2 Başlıca Matris Malzeme Cinsleri:

10.2.1 Plastik Matris Malzemeleri (Reçineler/Polimerler)

10.2.1.a Termosetler

Termoset polimerler düşük mol kütleli bir ön polimer içerisine, çapraz bağlayıcılar, katkılar ve dolgu maddelerinin karıştırılmasıyla kalıplamaya hazırlanırlar. Kalıplanmadan önce viskoz sıvı veya toz halindedirler. Bazı uygulamalarda toz reçineler yeniden granül, palet, tablet veya benzeri geometrilerde sıkıştırılarak şekillendirilirler ve depolanırlar.

İçerisine sertleştirici ve hızlandırıcı maddeler katılarak depolanan termosetler, depolama sırasında çapraz bağlanma tepkimeleri vermeye yatkındırlar. Bu nedenle uygun bir süre içerisinde şekillendirilmeleri gerekir.

Depolanma süresi, önleyici katılmamış alkit reçineleri ve doymamış poliesterler için birkaç hafta olmasına rağmen, fenolik reçinelerde yaklaşık iki yıldır.

10.2.1.a.10 Termosetlerin kalıplama yöntemleri

1- Sıkıştırarak kalıplama 3- Enjeksiyon kalıplama

2- Transfer kalıplama 4-Döküm

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

113

....

10- MATRİS MALZEMELERİ

10.2 Başlıca Matris Malzeme Cinsleri:

10.2.1 Plastik Matris Malzemeleri (Reçineler/Polimerler)

10.2.1.b Termoplastikler

1. Hem otomotiv sektöründe hem de uçak sanayisinde yaygın olarak kullanılan Termoplastiklere, ısıl yumuşar reçineler de denir.

10.2.1.b.1 Genel Özellikler:

3. Özgül ısıları metallerin 2 katı seramiklerin 4 katıdır, Termal iletkenlikleri ise metallerden 3 kat düşüktür.

4. Çoğunlukla enjeksiyon ve ekstrüzyon kalıplama yöntemleri ile

üretilen termoplastikler, GMT (Glass Mat Reinforced Thermoplastics / Preslenebilir Takviyeli Termoplastik) üretim tekniklerinde kullanılırlar.

2. Termoplastikler ısıtıldıklarında yumuşar, soğutulduklarında tekrar sertleşirler. Metallerin yaklaşık 5 katı termal genleşme katsayılarına sahiptirler.

Dayanıklı ve çok esnek termoplastik elastomer hortum

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

114

....

10- MATRİS MALZEMELERİ

10.2 Başlıca Matris Malzeme Cinsleri:

10.2.1 Plastik Matris Malzemeleri (Reçineler/Polimerler)

10.2.1.b Termoplastikler

10.2.1.b.2 Avantajları:

1. Hammadde olarak raf ömürleri uzundur.

(raf ömrü: rafa kaldırıldığında dayanabileceği ömür)

1. Geri dönüşüm kabiliyetleri bulunmaktadır.
2. Yüksek süneklik oranına (%1-500) sahiptirler.
3. Termoplastik mamuller, işlem sonrası ısıtılarak yeniden şekillendirilebilirler.
4. Oda sıcaklığında katı halde bulunan termoplastikler, soğutucu olmaksızın depolanabilirler.
5. Sertleşmeleri için organik çözücülere ihtiyaç duyulmaz.
6. Üstün kırılma toklukları nedeniyle darbe dayanımları da yüksektir.
7. Elektrik yalıtkanlık özellikleri çok iyidir.

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

115

....

10- MATRİS MALZEMELERİ

10.2 Başlıca Matris Malzeme Cinsleri:

10.2.1 Plastik Matris Malzemeleri (Reçineler/Polimerler)

10.2.1.b Termoplastikler

10.2.1.b.3 Dezavantajları:

1. Çok düşük mukavemete (bilhassa çekme) düşük sertliğe ve düşük rijitliğe sahiptirler.

​

2. Matris olarak kullanılmaları zor ve maliyetleri de yüksektir.
3. Oda sıcaklığında işlenmeleri zordur.

4. Bazı termoplastikleri istenilen şekillere sokmak için çözücülere ihtiyaç duyulur.
5. Termoplastik hammaddeleri, termoset malzemelere göre daha pahalıdır.
6. Oda sıcaklığında bile sünme (sabit yük altındazamana bağlı şekil değişimi) olabilir.
7. Düşük ergime sıcaklığına sahiptirler.

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

116

....

10- MATRİS MALZEMELERİ

10.2 Başlıca Matris Malzeme Cinsleri:

10.2.1 Plastik Matris Malzemeleri (Reçineler/Polimerler)

10.2.1.b Termoplastikler

10.2.1.b.4 Bazı Termoplastik Malzemeler:

1. Asetal / Poli-Methelene-Metilen (POM)
2. Polimet metha arkilik (Akrilik) (PMMA)
3. Akronitril-Butadiene-Streyn(ABS)
4. Poli-Tetra-Fluor-Ethylene (PTFE)
5. Poli-Amids (PA) / Naylon
6. Poli-Etilen (PE)
7. Poli-Propilen (PP)
8. Poli-Vinil-Klorür (PVC)
9. Poli-Eter-Sülfon (PES)
10. Poli-Eter-Imid (PEI)
11. Poli-Amid-Imid (PAI)
12. Poli-Phenilen-Sulfid (PPS)
13. Poli-Eter-Eter-Keton (PEEK)
14. Poli-Stiren (PS)

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

117

....

10- MATRİS MALZEMELERİ

10.2 Başlıca Matris Malzeme Cinsleri:

10.2.1 Plastik Matris Malzemeleri (Reçineler/Polimerler)

10.2.1.b Termoplastikler

10.2.1.b.4 Bazı Termoplastik Malzemeler:

10.2.1.b.4.1 Asetal / Poli-Methelene-Metilen (POM) :

1. Temel malzemesi formaldehit olup ticari olarak Poli-Methelene-Metilen (POM) bilinir.
2. Yüksek rijitlik, dayanım, tokluk ve aşınma direncine sahiptir.
3. Ergime noktası (180^oC) olup nem alma kapasitesi düşüktür.
4. Bu özellikleri ile çinko ve pirince yakındır.
5. Bazı otomobil parçaları, kapı kolları, pompa parçaları gibi elemanların imalatında kullanılır.

Asetal den yapılmış bir bağlantı elemanı

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

118

....

10- MATRİS MALZEMELERİ

10.2 Başlıca Matris Malzeme Cinsleri:

10.2.1 Plastik Matris Malzemeleri (Reçineler/Polimerler)

10.2.1.b Termoplastikler

10.2.1.b.4 Bazı Termoplastik Malzemeler:

10.2.1.b.4.2 Polimet metha akrilik (Akrilik) PMMA:

1. Akrilik veya Poli-Met-Metha-Akrilik (PMMA), lineer polimer olduğundan şekilsizdir.
2. Saydamlığı nedeniyle optik uygulamalarda cama alternatif olarak kullanılır. (Örn: oto kuyruk ışığı lensleri ve uçak camları)
3. Çizilme dirençlerinin düşük olması camlara göre dezavantajdır.
4. Tekstilde ve Poli-Akro-Nitril (PAN) üretiminde yaygın olarak kullanılır.

Akrilik ip

Akrilik kazak

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

119

....

10- MATRİS MALZEMELERİ

10.2 Başlıca Matris Malzeme Cinsleri:

10.2.1 Plastik Matris Malzemeleri (Reçineler/Polimerler)

10.2.1.b Termoplastikler

10.2.1.b.4 Bazı Termoplastik Malzemeler:

10.2.1.b.4.3 Akronitril-Butadiene-Streyn (ABS)

• Üstün özelliklere sahip olan ABS iki fazlı olup

1. fazı: sert Streyn-Acrylonitrile kopolimeri iken,

2. fazı: Streyn-Butadiene kopolimeri olup kauçuktur.

• Üç farklı temel hammaddesi değişik oranlarda karıştırılarak elde edilir.

ABS den yapılmış bir alet çantası

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

120

....

10- MATRİS MALZEMELERİ

10.2 Başlıca Matris Malzeme Cinsleri:

10.2.1 Plastik Matris Malzemeleri (Reçineler/Polimerler)

10.2.1.b Termoplastikler

10.2.1.b.4 Bazı Termoplastik Malzemeler:

10.2.1.b.4.4 Poli-Tetra-Fluor-Ethylene (PTFE)

1. Teflon olarak ta bilinen bu malzemenin, çevresel ve kimyasal etkilere karşı direnci oldukça iyidir.
2. Sudan etkilenmez ayrıca elektrik ve ısıl direnci iyidir.
3. Düşük sürtünme direncinden dolayı yağlanamayan parçaların imalatında kullanılır.
4. Kimya sanayisinde ve gıda sektöründe de kullanılmaktadır.

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

121

....

10- MATRİS MALZEMELERİ

10.2 Başlıca Matris Malzeme Cinsleri:

10.2.1 Plastik Matris Malzemeleri (Reçineler/Polimerler)

10.2.1.b Termoplastikler

10.2.1.b.4 Bazı Termoplastik Malzemeler:

10.2.1.b.4.5 Poli-Amids (PA)

1. En önemli PA ailesi Naylon (Naylon 6 ve Naylon 6.6) olup mukavemeti, elastiklik modülü ve aşınma direnci eşdeğerlerine göre daha iyidir.
2. Kendi kendini yağlama özelliğine sahiptir. 125^oC ye kadar mekanik özelliklerini koruyabilir.
3. Su emmesi en önemli dezavantajıdır.

4. Düşük sürtünmenin gerekli olduğu ve yüksek mukavemetin gerekli olmadığı yerlerde

(Dişli, yatak gibi) metal yerine kullanılabilir.

5. İkinci gurup PA Aramidler olup ticari isimleri Kevlardır. Kevların özgül

mukavemeti çelikten oldukça yüksektir.

PA dan yapılmış kapı çekme kolları

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

122

....

10- MATRİS MALZEMELERİ

10.2 Başlıca Matris Malzeme Cinsleri:

10.2.1 Plastik Matris Malzemeleri (Reçineler/Polimerler)

10.2.1.b Termoplastikler

10.2.1.b.4 Bazı Termoplastik Malzemeler:

10.2.1.b.4.6 Poli-Etilen (PE)

1. Düşük ve yüksek yoğunluklu olmak üzere iki türü olan PE nin deformasyon direnci de yüksektir.
2. Düşük nem alma, düşük maliyet, kimyasal kararlılık, kolay işlenebilirlik, yalıtkanlık gibi üstün özelliklerinden dolayı film ve tel imalatında kullanılırlar.
3. Yüksek yoğunluklu PE nin mukavemeti ve rijitliği daha yüksektir. Şişe, boru gibi elemanların imalatında kullanılır.

PE borular

Granür PE

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

123

....

10- MATRİS MALZEMELERİ

10.2 Başlıca Matris Malzeme Cinsleri:

10.2.1 Plastik Matris Malzemeleri (Reçineler/Polimerler)

10.2.1.b Termoplastikler

10.2.1.b.4 Bazı Termoplastik Malzemeler:

10.2.1.b.4.7 Poli-Propilen (PP)

1. Enjeksiyon kalıplarında kullanılan hafif bir plastik olup özgül mukavemet değeri ise yüksektir.

10.2.1.b.4.8 Poli-Vinil-Klorür (PVC)

2. Ergime sıcaklığının yüksek olmasından dolayı belirli alanlarda kullanılır.

1. Gıda anbalajlama, oyuncak, döşeme, pencere, kapı imalatlarında kullanılırlar.
2. Ayrıca rijit borular, tel ve kablo yalıtımı, film imalatı gibi alanlarda kullanılır. PVC ısı ve ışığa karşı kararsızdır.

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

124

....

10- MATRİS MALZEMELERİ

10.2 Başlıca Matris Malzeme Cinsleri:

10.2.1 Plastik Matris Malzemeleri (Reçineler/Polimerler)

10.2.1.b Termoplastikler

10.2.1.b.5 Termoplastik Reçinelerin Erime ve İşlem Sıcaklıkları

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

125

....

10- MATRİS MALZEMELERİ

10.2 Başlıca Matris Malzeme Cinsleri:

10.2.1 Plastik Matris Malzemeleri (Reçineler/Polimerler)

10.2.1.b Termoplastikler

10.2.1.b.6 Termoplastik Reçinelerin Mekanik ve Termal Özellikleri

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

126

....

10- MATRİS MALZEMELERİ

10.2 Başlıca Matris Malzeme Cinsleri:

10.2.1 Plastik Matris Malzemeleri (Reçineler/Polimerler)

10.2.1.c Elastomerler

1. Elastomerler, termosetler gibi çapraz bağlı olan uzun zincir moleküllerinden oluşur. Küçük kuvvetler etkisinde çok büyük elastik deformasyonlar meydana gelir.
2. Bazı elastomerlerde % 500 civarında elastik şekil değişikliği oluşabilir.
3. En önemli Elastomer kauçuk olup iki kategoriye ayrılabilir:

a- Doğal kauçuk: belirli bitkilerden elde edilir.

b- Sentetik kauçuk: termoset ve termoplastik polimerlerde kullanılırlar ve benzer polimerizasyon işlemleriyle üretilirler.

Elastomer Tampon

10.2.2 Metal Matris Malzemeleri

​

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

127

....

1. Metal matrisli kompozitler, otomotiv, uzay, havacılık gibi bazı alanlarda kullanılmaktadır.
2. Metal matris malzemelerin, plastik matrislere göre mukavemetleri, rijitlikleri ve toklukları yüksek olduğundan kompozit malzemenin bu özelliklerinin yükselmesinde büyük katkı sağlarlar.

Metaller az da olsa matris olarak kullanılmaktadır.

10.2.2.1 Genel Özellikleri:

10- MATRİS MALZEMELERİ

10.2 Başlıca Matris Malzeme Cinsleri:

10.2.2 Metal Matris Malzemeleri

​

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

128

....

3. Metal matrisler, her elyafla iyi ara yüzey oluşturmadıkları için kompozit üretimi zor ve pahalı olup bu en önemli dezavantajlarından biridir. Ancak yüzeyi silisyum karbür kaplanmış boron elyafı ile iyi bir kompozit yapı elde edilebilir.
4. Hafif metallerden alüminyum, magnezyum, nikel, titanyum, bakır, çinko ve bunların alaşımları kompozit üretiminde matris olarak sıkça kullanılmaktadır.

10.2.2.1 Genel Özellikler-Devam:

10- MATRİS MALZEMELERİ

10.2 Başlıca Matris Malzeme Cinsleri:

10.2.2 Metal Matris Malzemeleri

​

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

129

....

10.2.2.2 Alüminyum ve Alaşımları

1. Yaygın kullanılan metal matrislere örnek olarak 6061 ve 2024 alüminyum alaşımları ile 1010 saf alüminyum verilebilir.

2. Kompozit malzeme 450-550^oC de sıcak presleme ile üretilir. Böyle bir malzeme

300^oC ye kadar özelliklerini korur.

3. Alüminyum alaşımları ve Karbon elyafı kullanılarak kompozit üretilebilir. Ancak aralarındaki korozyonu önlemek için elyaf yüzeyi nikel veya gümüşle kaplanır.

4. Elektrik iletkenliğinin gerekli olduğu alanlarda tercih edilirler.
5. Alüminyumun alaşımlarında, Mg, Mn, Si, Cu, ve Zn alaşım elementleri tek olarak veya birkaç tanesi birlikte kullanılır ve istenen özellikler sağlanır.
6. Sertleşmeyen Alüminyum alaşımları: Al-Mg ve Al-Mn,

Çökelme ile sertleşen Alüminyum alaşımları: Al-Cu-Mg, Al-Mg-Si ve Al-Zn-Mg

10- MATRİS MALZEMELERİ

10.2 Başlıca Matris Malzeme Cinsleri:

10.2.2 Metal Matris Malzemeleri

​

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

130

....

10.2.2.3 Magnezyum ve Alaşımları

1. Magnezyumun mukavemeti Alüminyumdan düşük olmasına rağmen, yoğunluğu (1.74 gr/cm³) düşük olduğundan özgül mukavemeti Al dan yüksektir.

2. Korozyon dirençlerinin kötü, rijitliklerinin ve yorulma mukavemetlerinin düşük, yüksek sıcaklıkta sünme ve aşınma özelliklerinin kötü olması dezavantajlarıdır.
3. Magnezyumun ile kullanılan alaşım elementleri Al ve Zn dir. Magnezyumun da sertleşebilen ve sertleşmeyen türleri bulunmaktadır.
4. Talaşlı imalatta diğer metallere göre daha iyidir.

Bundan dolayı uzay ve nakliye araçlarında, yüksek hızlı makinelerde kullanılır.

10- MATRİS MALZEMELERİ

10.2 Başlıca Matris Malzeme Cinsleri:

10.2.2 Metal Matris Malzemeleri

​

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

131

....

10.2.2.3 Çinko ve Alaşımları

1. Çinko (Zn)ve alaşımlarının ergime sıcaklıklarının düşük (419^oC) olması döküm malzemesi olarak tercih edilmelerini sağlamaktadır. Bundan dolayı 0.5 mm kalınlıklı ince cidarlı, karışık şekilli ve küçük çaplı delikler kolaylıkla oluşturulabilir.

10- MATRİS MALZEMELERİ

10.2 Başlıca Matris Malzeme Cinsleri:

2. Pres dökümle üretilen Zn alaşımları Zamak adını alır: Zamak-3, Zamak-5, Zamak-8, Zamak-15 ve Zamak-27 alaşım çeşitleri bulunmaktadır. Bu alaşımlar Z33520, Z35540 vb. şeklinde de kodlandırılmaktadır.
3. Zn anot ve çelik/döküm katot olmak üzere, dökme demir ve çelik üzerine kaplandığında korozyon direnci sağlar (Zn ile kaplı çelik=Galvanize çelik).
4. Çinkonun yoğunluğu (7.13 gr/cm³) olup bu oldukça yüksek bir değerdir.
5. Düşük devirlerde ve ağır yüklemelerde aşınma dirençleri çok iyidir.
6. Zn ve alaşımlarının oda sıcaklığında yorulma dayanımı iyi seviyededir.
7. Düşük sıcaklıklarda gevrek bir karekter gösterirler. Bunlar uzun süre kullanımlarında süneklikleri artarken dayanımları biraz düşer.

10.2.2 Metal Matris Malzemeleri

​

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

132

....

10.2.2.3 Titanyum ve Alaşımları

1. Metaller arasında Titanyumun ısıl genleşme katsayısı en düşük olanlardandır. Ayrıca mukavemet ve rijitliği Alüminyumdan daha yüksektir. Korozyon dirençleri de diğer metallere göre daha iyidir.
2. Titanyum ile kullanılan alaşım elementleri Alüminyum (Al), Mangan (Mn), Silisyum (Si) ve Vanadyum (V) dur.

3. Isıya dayanımları nedeniyle titanyum alaşımları kompresör pervanesi, disk gibi makine elemanlarının imalatında kullanılırlar.
4. Matris olarak titanyum alaşımları, Borsic ve SiC (Silisyum Karbür) elyafla birleştirilerek kompozit üretilebilir.
5. Bunların kullanım sıcaklıkları 420-550oC civarındadır.
6. Üstün özgül mukavemetleri nedeniyle özellikle uçak ve uzay sanayisinde kullanılır.

Boing 787 için geliştirilmiş bir bağlantı elemanı. Titanium Metal Matrix Composite (TMMC)

10- MATRİS MALZEMELERİ

10.2 Başlıca Matris Malzeme Cinsleri:

10.2.3 Yüksek Sıcaklık Matrisleri

​

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

133

....

10- MATRİS MALZEMELERİ

10.2 Başlıca Matris Malzeme Cinsleri:

10.2.3.1 Seramikler

​

• Seramik; en basit tarifiyle, “çok yüksek sıcaklıkta pişirilmiş toprak” demektir. Seramiğin tarihi, uygarlık tarihi kadar eskidir.
• Seramik; daha teknik bir tanımla, bir veya birden fazla metalin, metal olmayan elementlerle birleşmesi ve sinterlenmesi sonucunda elde edilen inorganik bileşiktir.

Çok işlevli, seramik matrisli kompozit/köpük çekirdekli sandviç yapı.

10.2.3 Yüksek Sıcaklık Matrisleri

​

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

134

....

10- MATRİS MALZEMELERİ

10.2 Başlıca Matris Malzeme Cinsleri:

10.2.3.1 Seramikler

​

10.2.3.1.1 Genel Özellikler:

1. Seramikler; Silikatlar, alüminatlar, su ve metal oksitler ile alkali ve toprak alkali bileşiklerden oluşmaktadır.
2. Seramik grubuna oksitler, nitritler, boridler, karbitler, silikatlar ve sülfidler girmektedir.

3. Bazı seramiklerde iyonik, kısmen kovalent bağ bulunur. Bundan dolayı çok kararlı bir yapıya sahiptirler.
4. Bazı seramikler amorf, bazıları kristal yapılıdırlar.
5. Seramik malzemeler, endüstriyel fırınlar, elektrik-elektronik, optik sanayisi gib pek çok alanda kullanılmaktadır.

Beş adet A500 Seramik Matris Kompozit contaya sahip bir F-16 Fighting Falcon F100 motor egzoz nozulu. (Contalar sarı oklarla gösterilmişlerdir.)

10.2.3 Yüksek Sıcaklık Matrisleri

​

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

135

....

10- MATRİS MALZEMELERİ

10.2 Başlıca Matris Malzeme Cinsleri:

10.2.3.1 Seramikler

​

10.2.3.1.1 Genel Özellikler - Devam:

6. Mukavemetleri çok yüksek olmakla birlikte, Seramik malzemeler, çok sert ve gevrek bir yapıya sahiptirler. Bu nedenle kullanım alanları sınırlıdır.

8. Ergime sıcaklıkları yüksektir (silis 1750ºC'de alüminat 2050ºC'de ergir). Elektrik ve ısıl yönden yalıtkandırlar. Silise %6 alüminat ilave edilirse ergime sıcaklığı 1550ºC'e düşer. Demir oksit ve alkali bileşikler ergime sıcaklığını daha da azaltarak 900ºC’ye kadar düşürebilir.

Seramik matris kompozitten yapılmış türbin kanadı

7. Isıl dayanımları yüksek olduğundan, yüksek ısıya maruz yerlerde kullanılırlar. Örnek: Endüstriyel fırınlar, elektronik ve optik cihazlar gibi.

10.2.3 Yüksek Sıcaklık Matrisleri

​

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

136

....

10- MATRİS MALZEMELERİ

10.2 Başlıca Matris Malzeme Cinsleri:

10.2.3.1 Seramikler

​

10.2.3.1.1 Genel Özellikler - Devam:

9. Seramikler matrisli kompozit malzemeler 1300oC ye kadar kullanılabilirler. Örnek: SiC (Silisyum karbür) veya Al2O3 (Alümina) elyaf ile takviye edilmiş SiC ve Si3N4 seramikleri.
10. Karbon elyafının da kullanıldığı bu tür matrislerde (cam, seramik, mullit, MgO, Al₂O₃, Sic) elyafın görevi malzemenin tokluğunu artırmaktır

​

Seramik matris kompozitten yapılmış bir yanma odası elemanı

10.2.3 Yüksek Sıcaklık Matrisleri

​

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

137

....

10- MATRİS MALZEMELERİ

10.2 Başlıca Matris Malzeme Cinsleri:

10.2.3.2 Karbon Elyafı – Karbon Matrisi (Carbon/carbon)

​

• Karbon matris ve karbon elyafından üretilmiş kompozitler 4000^oC ye kadar dayanabilirler.
• Bu kompozitler, yüksek sıcaklıklarda çok iyi termal ve mekanik özelliklere sahiptirler.

Bileşen ağırlığını azaltan CMC (Seramik Matris Kompozitleri) kaplı karbon/karbon yapılar

�11- ELYAF (FİBER) MALZEMELERİ

11.1 Genel Özellikler:

​

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

138

....

1. Elyaf (Fiber) kompozitin 2nci ana bileşeni olup, matris içine değişik şekil ve düzenlerde yerleştirilebilir.

3. Diğer doğrultularda fiber yerleştirmeye gerek olmayacağından kompozit yapı, klasik metalik malzemelere göre hem daha hafif hem istenen doğrultuda daha yüksek mukavemetli olur ve aynı dış yüklere daha fazla dayanır ki, kompozit imalatının en önemli amaçlardan birisi budur.

2. Özellikle dayanımın önemli olduğu doğrultularda sürekli fiberlerin yerleştirilmesiyle kompozit yapının o doğrultularda daha yüksek mukavemetli olması sağlanır.

�11- ELYAF (FİBER) MALZEMELERİ

11.2 Sınıflandırma

​

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

139

....

Takviye malzemeleri 3 kategoride incelenebilir:

• Parçacık (partikül) takviye elemanları,
• Süreksiz elyaf malzemeleri,
• Sürekli elyaf malzemeleri

Şimdi bu kategorileri sırasıyla inceleyeceğiz…>>

�11- ELYAF (FİBER) MALZEMELERİ

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

140

....

11.2.1Parçacık (partikül) takviye elemanları:

11.2.1.1 Genel Özellikler:

11.2 Sınıflandırma

​

1. Bu tür takviye malzemeleri, mikroskopik veya makroskopik boyutta olabilirler.
2. Parçacık takviyeli kompozitler, izotropik malzeme olarak kabul edilebilir.
3. Parçacıklar nanometre düzeyinde olursa bu tip kompozitlere nanokompozit denir.

�11- ELYAF (FİBER) MALZEMELERİ

3. Büyük ve küçük parçacık şeklinde kullanılırlar:

a. Büyük parçacıkların kullanıldığı kompozitlerde, yük, bileşenler (matris ve fiber) tarafından birlikte taşınır (örn: Agrega).

b. Küçük parçacıklar ise, dislakasyonların hareketlerini engelleyerek kompozitin mukavemetini artırırlar. Parçacık boyutları 1 μm yi geçmez (Örn: Al₂O₃ ve SiC seramikler).

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

141

....

11.2.1Parçacık takviye elemanları:

11.2.1.1 Genel Özellikler -devamı:

11.2 Sınıflandırma

​

Agrega

Hafif Yalıtımlı Duvar Bloğu

Al₂O₃

(Alümina)

Alümina composite refraktor paneli

�11- ELYAF (FİBER) MALZEMELERİ

1. Döküm yoluyla üretilen parçacık takviyeli kompozitlerin en büyük dezavantajı, eriyik viskozitesinin düşmesi nedeni ile parçacıkların ıslatılamaması ve homojen dağılımdaki zorluktur.

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

142

....

11.2.1Parçacık takviye elemanları:

11.2.1.2 Avantaj-Dezavantajları:

11.2 Sınıflandırma

​

2. Parçacık takviyeli kompozitlerin üretimi elyaf takviyeli kompozitlere göre daha ekonomiktir.
3. Ancak Elyaf takviyeli kompozitler, parçacık takviyelilere göre daha üstün mekanik özelliklere sahiptirler.

�11- ELYAF (FİBER) MALZEMELERİ

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

143

....

11.2.2 Süreksiz Elyaflar (Doğranmış-Öğütülmüş elyaf/Whiskers):

11.2 Sınıflandırma

​

1. Talaş tarzında, kısa kesilmiş liflerden oluşur.
2. Liflerin çapları birkaç μm yi geçmez. Boyları ise birkaç mm den birkaç cm ye kadar değişebilir.
3. Bu nedenle elyafın parçacık değil lif olarak tanımlanması için çok uzun olmasına gerek yoktur.

�11- ELYAF (FİBER) MALZEMELERİ

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

144

....

11.2.3 Sürekli Elyaflar

11.2 Sınıflandırma

​

1. Günümüzde kompozit yapılarda kullanılan en önemli takviye malzemeleri sürekli elyaflardır. Matris içine boydan boya yerleştirilen ince liflerden oluşur.
2. Sürekli elyaflar, özellikle modern kompozitlerin gelişmesinde önemli rol oynamaktadır.

4. Kompozitin verimi açısından, elyaf takviyelerin aşağıdaki özelliklere sahip olması istenir:
1. Düşük yoğunluk, 2. Yüksek elastisite modülü, 3. Yüksek mukavemet, 4. Sertlik

3. Sürekli elyaf malzemeleri, tel sarma gibi metotlarla, kesilme işlemi yapılmadan ip şeklinde üretilirler ve kullanılırlar.

�11- ELYAF (FİBER) MALZEMELERİ

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

145

....

11.2.3 Sürekli Elyaflar-Devam

11.2 Sınıflandırma

​

5. Elyaf malzemelerinin yüksek performanslı mühendislik malzemeleri olmalarının nedenleri:

• Küçük çapta üretildikleri ve iç yapı tane boyutları küçük olduğu için malzeme kusurları minimize edilmiştir. Bu nedenle üstün mikroyapısal özelliklere sahiptirler. Bundan dolayı Elastisite modülleri ve mukavemetleri yüksektir. 
• Lif boyu/çap oranı büyük olduğundan matris tarafından elyafa iletilen yük miktarı da artmaktadır.

�11- ELYAF (FİBER) MALZEMELERİ

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

146

....

11.2.3 Sürekli Elyaflar-Devam

11.2 Sınıflandırma

​

11.2.3.1 Örgü dokuma Elyaflar (Woven Fabric)

1. Kompozit bir tabakada farklı yönlerde eşit mukavemet elde edebilmek için kumaş şeklinde dokunmuş elyaflar kullanılır.
2. Sürekli liflerle hazırlanan dokuma elyaf kumaşlarının farklı amaçlar için geliştirilmiş türleri bulunmaktadır.

�11- ELYAF (FİBER) MALZEMELERİ

1. Cam elyafı (Glass Fiber or Fiberglass)
2. Karbon (Graphite) elyafı,
3. Aramid (Kevlar) elyafı,
4. Bor elyafı,
5. Oksit elyafı,
6. Yüksek yoğunluklu polietilen elyafı,
7. Poliamid elyafı,
8. Polyester elyafı,
9. Doğal organik elyaflar

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

147

....

11. 3 Başlıca Elyaf Malzemeler:

Bu elyaf malzemeleri arasından en çok Cam, Karbon, Bor ve Aramid elyafları kullanılmaktadır. Bu üç elyaf türü de sürekli elyaf olarak üretilebilmektedir.

�11- ELYAF (FİBER) MALZEMELERİ

11.3.1 Cam elyafı (Glass fiber):

​

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

148

....

11. 3 Başlıca Elyaf Malzemeler:

1. Cam elyafı; silika, kolemanit, alüminyum oksit, soda gibi maddelerden üretilmektedir.
2. Cam elyafı, elyaf takviyeli kompozit üretiminde en çok kullanılan elyaf türüdür.

3. Cam elyafı; özel tasarlanmış ve tabanında küçük delikler bulunan özel bir fırından eritilmiş camın, basınç altında geçirilmesiyle üretilir.

�11- ELYAF (FİBER) MALZEMELERİ

11.3.1 Cam elyafı (Glass fiber) -Devamı:

​

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

149

....

11. 3 Başlıca Elyaf Malzemeler:

4. Cam elyafı biçimlendirildikten sonra yıpranmaya karşı dayanımın artması için kaplama işlemi yapılır.
5. Elyaf kaplama malzemesi olarak genellikle kompozit üretiminden önce (suyla) kolaylıkla çözülebilen polimerler kullanılır.
6. Elyaf ile reçinenin birbirine iyi yapışması çok önemlidir. Aksi halde, kompozit malzemenin sertliği ve mukavemeti düşük olur. Bu durumun engellenmesi için elyaf kimyasallarla kaplanır.

�11- ELYAF (FİBER) MALZEMELERİ

11.3.1 Cam elyafı (Glass fiber) -Devamı:

​

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

150

....

11. 3 Başlıca Elyaf Malzemeler:

CTP BORULAR

�11- ELYAF (FİBER) MALZEMELERİ

11.3.1 Cam elyafı (Glass fiber) :

​

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

151

....

11. 3 Başlıca Elyaf Malzemeler:

11.3.1.1 Cam elyafı (Glass fiber) Türleri :

​

1. A Camı - Pencerelerde ve şişe imalatında en çok kullanılan

cam çeşidi olup kompozit üretiminde çok fazla kullanılmaz

2. C Camı - Kimyasallara direnci yüksektir. Depolama tankları gibi yerlerde kullanılır.
3. E Camı -Takviye elyaflarının üretiminde en çok kullanılan cam türüdür. Düşük maliyet, iyi yalıtım ve düşük su emiş oranı özelliklerine sahiptir.
4. S ve R Camı - Yüksek maliyetli ve yüksek performanslı bir malzemedir. Uçak sanayisinde yaygın olarak kullanılır. Elyaf içindeki tellerin çapları E Camının yarısı kadar olduğundan lif sayısı artar. Bundan dolayı üretilen kompozitin özellikleri çok üstün olur ve daha sert yüzey elde edilir.

�11- ELYAF (FİBER) MALZEMELERİ

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

152

....

1. 1965 ten sonra geliştirilen, özellikle uçak ve uzay sanayinde geniş uygulama alanı bulan karbon elyafı, kompozit teknolojisinde büyük öneme sahiptir.

​

2. Cam elyaf, günümüzde en çok kullanılan takviye malzemesi olmasına rağmen, gelişmiş kompozit malzemelerde yaygın olarak karbon elyafı kullanılmaktadır.
3. Karbon elyafı cam elyafına göre daha hafif ve mekanik özellikleri daha iyidir. Ancak üretim maliyetleri yüksektir.
4. Hava araçlarının iskeletlerinde ve spor araçlarında metallerin yerine kullanılmaktadır.
5. Karbon elyafı yüksek ısıl işlem uygulandığında karbonlaşır.Bu yeni elyafa grafit elyafı denir. Günümüzde karbon elyafı ve grafit elyafı aynı malzemeyi tanımlamaktadır.

11. 3 Başlıca Elyaf Malzemeler:

11.3.2 Karbon elyafı (Carbon fiber) :

​

�11- ELYAF (FİBER) MALZEMELERİ

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

153

....

11. 3 Başlıca Elyaf Malzemeler:

11.3.2 Karbon elyafı (Carbon fiber) -Devam:

​

11.3.2.1 Karbon elyafının Üstün Özellikleri

1. Yüksek elastisite modülü,
2. Düşük yoğunluğu,
3. Yüksek sıcaklık dayanımı,
4. Korozyon dayanımı,
5. Yüksek sertlik,
6. Yüksek mukavemet ve yorulma dayanımı,
7. Bütün reçinelerle kompozit oluşturabilme.

​

Dezavantajı : Üretiminin Pahalı Olmasıdır.

�11- ELYAF (FİBER) MALZEMELERİ

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

154

....

11. 3 Başlıca Elyaf Malzemeler:

11.3.2 Karbon elyafı (Carbon fiber) -Devam:

​

11.3.2.2 Karbon elyafı Tipleri:

1. Sürekli Karbon Elyafı : Dokuma, Örgü ve bobine sarılmış olarak bulunur. Bantlarda, Prepreg‘lerde, vb. kullanılmaktadır.
2. Kırpılmış Karbon Elyafı (whichkers): Genellikle enjeksiyon kalıplarında, Basınçlı kaplarda, Makine elemanları imalatında, kimyasal ortamlarda kullanılırlar.

�11- ELYAF (FİBER) MALZEMELERİ

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

155

....

11. 3 Başlıca Elyaf Malzemeler:

11.3.2 Karbon elyafı (Carbon fiber) -Devam:

​

11.3.2.3 Karbon elyafı Üretim Şekilleri:

Karbon elyafı iki malzemeden üretilmektedir:

1. Zift tabanlı karbon elyafı: Düşük mekanik özelliklere sahip olduğundan yapısal uygulamalarda az kullanılır.
2. PAN (PoliAkriloNitril) tabanlı karbon elyafı: Mukavemeti yüksek ve daha hafiftir. Sürekli geliştirilmektedir.

​

Karbon elyafından üretilmiş uçak pervanesi

�11- ELYAF (FİBER) MALZEMELERİ

1. Polimerler, matris olarak kullanılmalarının yanı sıra elyaf olarak da kullanılırlar. Kevlar (Aramid) bir polimer elyafı olup kompozit yapıya yüksek mukavemet ve sertlik kazandıran, hafif bir takviye malzemesidir. Aramid, bir çeşit naylon olan aromatik poliamiddir.
2. Aramid elyafı piyasada daha çok ticari isimleri Kevlar (DuPont) ve Twaron (Akzo Nobel) ile bilinmektedir. En çok kullanılan Kevlar (Aramid) elyafları Kevlar 29, ve Kevlar 49 dır.
3. Farklı uygulamalar için farklı özelliklere sahip aramid elyafı üretilebilmektedir. Genellikle doğal rengi sarıdır.

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

156

....

11. 3 Başlıca Elyaf Malzemeler:

11.3.3 Aramid Elyafı (Kevlar)

�11- ELYAF (FİBER) MALZEMELERİ

1. Düşük yoğunluk,
2. Yüksek mukavemet ve yorulma dayanımı,
3. Yüksek darbe dayanımı ve aşınma dayanımı,
4. Yüksek kimyasal dayanım,
5. E-Cam elyafına yakın basınç dayanımı,
6. Kevlar elyaflı kompozitler, Cam elyaflı kompozitlere göre %35 daha hafiftir.

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

157

....

11. 3 Başlıca Elyaf Malzemeler:

11.3.3 Aramid Elyafı (Kevlar) – Devamı:

11.3.3.1 Bazı Üstün Özellikleri:

�11- ELYAF (FİBER) MALZEMELERİ

1. Bazı aramid elyaf türleri ultraviole ışınlarına hassastırlar.
2. Işığa duyarlı olduklarından karanlıkta saklanmaları gerekir.
3. Matrisle iyi birleşmeyebilirler. Bu durumda reçinede mikroskobik çatlaklar oluşabilir. Bu çatlaklar, malzeme yorulduğunda su emişine yol açabilir.

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

158

....

11. 3 Başlıca Elyaf Malzemeler:

11.3.3 Aramid Elyafı (Kevlar) – Devamı:

11.3.3.2 Dezavantajları

�11- ELYAF (FİBER) MALZEMELERİ

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

159

....

11. 3 Başlıca Elyaf Malzemeler:

11.3.3 Aramid Elyafı (Kevlar) – Devamı:

11.3.3.3 Bazı Kullanım Alanları:

1. Balistik koruma uygulamaları; Askeri kasklar, Yüksek darbe dayanımlı Kevlar 29 kurşun geçirmez yelek imalatında,
2. Koruyucu giysiler; eldiven, motosiklet koruma giysileri, avcılık giysi ve aksesuarları.

3-Diğer Alanlar: Yelkenli yatlar için yelken direği,

Hava araçlarında gövde parçaları, Tekne gövdesi,

Endüstri ve otomotiv uygulamaları için kemer ve hortum,

Fiberoptik ve elektromekanik kablolar, Debriyajlarda bulunan sürtünme balatalarında ve fren kampanalarında, Yüksek ısı ve basınçlarda kullanılan conta, salmastra vb.

�11- ELYAF (FİBER) MALZEMELERİ

1. Karbon elyafından daha güçlü ve aynı zamanda daha pahalı elyaf türü ise bor elyafıdır.
2. Bor, oda sıcaklığında katı durumda olan ikinci hafif elementtir. Çekirdek (genellikle Tungsten/Wolfram) olarak adlandırılan ince bir telin üzerine bor kaplanarak imal edilir. Bu nedenle Bor elyafı kendi başına bir kompozittir.

​

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

160

....

11. 3 Başlıca Elyaf Malzemeler:

11.3.4 Bor Elyafı:

�11- ELYAF (FİBER) MALZEMELERİ

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

161

....

11. 3 Başlıca Elyaf Malzemeler:

11.3.4 Bor Elyafı –Devam:

3. Bor-tungsten elyaflar, sıcak tungsten flama (ince tel) nın H ve Bortiklorür (BCl₃) gazından geçirilmesi ile üretilir. Böylece Tungsten flamanın dışında bor tabakası oluşur.
4. Bor elyaflar değişik çaplarda üretilir. Mekanik özellikleri yüksek olduğundan havacılıkta kullanılmaktadır.

5. Silisyum karbür (SiC) veya Bor Klorür (B₄C) kaplanarak yüksek sıcaklıklara dayanım artar. Özellikle (B₄C) kaplanmasıyla çekme mukavemeti önemli ölçüde artar.
6. Bor elyafının maliyeti yüksek olduğundan, son yıllarda karbon elyafı daha çok kullanılmaktadır.

�11- ELYAF (FİBER) MALZEMELERİ

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

162

....

11.3.5 Bazı Malzeme Özellikleri:

11. 3 Başlıca Elyaf Malzemeler:

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

163

....

11. 3 Başlıca Elyaf Malzemeler:

�11- ELYAF (FİBER) MALZEMELERİ

11.3.6 Elyaf Malzemelerin Çekme Eğrileri:

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

164

....

12- Kompozitlerde İmalat Teknolojileri

1. Kompozitin imalat yöntemleri; takviye ve matris malzemeye, parça şekline, kompozitten hedeflenen özelliklere bağlı olarak değişebilir.
2. Bir parçayı üretmek için genel olarak; ham madde, kalıp, ısı ve basınca ihtiyaç vardır.
3. İmalat sırasında,
1. Elyafın eşit aralıklı ve homojen bir dağılım göstermesine,
2. Elyaf malzemeleri mekanik temaslara karşı hassas olduklarından matris tarafından iyice ıslatılmasına,
3. Elyaf ile matris arasında kuvvetli ara yüzeyin oluşturulmasına

dikkat edilmelidir.

12. 1 İmalat Yöntemlerinin Genel Özellikleri:

4. Kullanılan reçine ve takviye malzemesine ilave olarak, üretim yöntemi de bir kompozit yapının nihai özelliklerini belirlemede önemli rol oynar.

Burada kompozitlerin üretiminde en çok kullanılan yöntemlere yer verilecektir…>>

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

165

....

5. İmalat Yöntemlerinin Kompozit Malzeme Cinsine Göre Gruplandırılması:

İmalat Yöntemleri

Termoset Malzemeler

Termoplastik Malzemeler

Kısa Fiber takviyeli kompozitler

Sürekli Fiber takviyeli kompozitler

1. SMC molding
2. SRIM
3. BMC molding
4. Spray Lay-Up
5. Injection molding

1. Flament Winding
2. Pultrusion
3. Resin Trans. Molding
4. Hand Lay-Up
5. Autoclave
6. SCRIMP,RIFT,VARTM..

1. Injection Molding
2. Blow Molding

1. Thermal Shaping
2. Tape Wrapping
3. Press Molding
4. Autoclave

Kısa Fiber takviyeli kompozitler

Sürekli Fiber takviyeli kompozitler

12- Kompozitlerde İmalat Teknolojileri

12. 1 İmalat Yöntemlerinin Genel Özellikleri:

1. Elle yatırma (hand lay-up)
2. Püskürtme (spray-up)
3. Elyaf sarma (Wet Filament Winding)
4. Reçine transfer kalıplama (RTM)
5. Profil çekme / Pultrusion
6. Hazır kalıplama / Compression molding
1. Sheet Moulding Composites (SMC)
2. Bulk Moulding Composites (BMC)
7. Vakum yapıştırma/Vakum torbalama (Vakum bonding / Vakum bagging)
8. Otoklav / Autoclave bonding

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

166

....

12- Kompozitlerde İmalat Teknolojileri

6. Başlıca Kompozit İmalat Yöntemleri aşağıda listelenmiştir. :

Şimdi bu yöntemleri sırasıyla inceleyeceğiz..>>

12. 1 İmalat Yöntemlerinin Genel Özellikleri:

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

167

....

12- Kompozitlerde İmalat Teknolojileri

12.2 Elle Yatırma (Hand-Lay-up) Yöntemi

El Becerisi ile yapılan bu imalat yönteminde;

1. Kullanılacak kalıp, önce temizlenir ve

jel-kaplama (gel-coat) sürülür.

3. Daha sonra reçine emdirilmiş kumaşlar oda sıcaklığı ve atmosferik basınç altında veya farklı sıcaklık ve basınçlar altında pişmeye/kurumaya bırakılır.

4. Elyaf tabaka şeklinde istiflenerek tabakalı kompozit malzeme de üretilebilir.

12.2.1 Genel Özellikler

Reçineler kumaşlara kat kat yedirilebildiği gibi kumaşın özelliklerine bağlı olarak çok katmana aynı anda da reçine sürülebilir.

2. Jel-kot sertleştikten sonra bu kalıba elyaf kumaşlar elle sırayla yerleştirilir ve bu sırada bir rulo veya fırça ile elyaflara reçine emdirilir.

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

168

....

12- Kompozitlerde İmalat Teknolojileri

5. Elle yatırma tekniğinde en çok kullanılan matris malzemeleri polyester ve epoksi olmakla birlikte vinil-ester ve fenolik reçineler de tercih edilmektedir.
6. Elle yatırma yoğun isçilik gerektirmesine rağmen düşük sayıdaki üretimler için uygundur.

7. Uygulama Alanları: Rüzgar türbin kanatları, plakalar, tekne üretimi, kalıplamalarda,…

12.2.1 Genel Özellikler-Devam

12.2 Elle Yatırma (Hand-Lay-up) Yöntemi

12.2.2 Yöntemin Avantajları

1. Öğrenilmesi ve uygulanması çok kolaydır.
2. Özellikle oda sıcaklığında pişen reçinelerin kullanımında maliyeti düşüktür.
3. Yönteme uygun malzeme temini çok kolaydır
4. Spreyleme’ye oranla daha fazla fiber yoğunluğu ve sürekli uzun lifler kullanılabilir.

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

169

....

12- Kompozitlerde İmalat Teknolojileri

1. Yöntem laminasyonu (tabakalama) yapan kişinin el becerisine çok bağlıdır. Yüksek “Fiber Hacimsel Yoğunluğu”na ulaşmak çok zordur.
2. Reçine oranı düşük tutulursa, yüksek oranda hava boşlukları ve ıslanmayan bölgeler meydana gelebilir.

12.2.3 Yöntemin Dezavantajları

12.2 Elle Yatırma (Hand-Lay-up) Yöntemi

Video-1 : How To Hand Lay Up a Carbon Fibre Skateboard

3. Bu yöntemde kullanılan reçinelerin yoğunluğu ve viskozitesi düşüktür. İnsan sağlığı açısından bu tür reçineler, ağır moleküllü reçinelere göre daha zararlıdır.
4. Kaliteli havalandırma sistemleri olmaksızın Polyester ve vinilester için havaya karışan Styrene konsantrasyonunu yasal sınırlarda tutmak zordur.

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

170

....

12- Kompozitlerde İmalat Teknolojileri

12.3 Püskürtme (Spray - up) Yöntemi

Püskürtme yöntemi, elle yatırma metodunun aletli şekli olarak kabul edilebilir. Kırpılmış elyaflar, kalıp yüzeyi üzerine, içine sertleştirici katılmış reçine ile birlikte, bir özel tabanca vasıtasıyla püskürtülür.

Elyafın kırpılma işlemi tabanca üzerinde bulunan ve bağımsız çalışan bir kırpıcı ile yapılır. Püskürtme işleminden sonra yüzey bir rulo ile düzeltilerek ürün hazırlanmış olur.

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

171

....

12- Kompozitlerde İmalat Teknolojileri

12.3 Püskürtme (Spray - up) Yöntemi

1. Kalıp yüzeyi bir kalıp ayırıcı madde ile kaplanır.
2. Kalıp yüzeyine jel-kaplama (gel-coat) uygulanır ve sertleşmesi beklenir.

12.3.1 işlem basamakları:

3. Fiberler bir el tabancasında kıyılır (kısa fiberler haline getirilir) ve katalizör/sertleştirici ile karıştırılan bu fiberler bir kalıba püskürtülerek üretim gerçekleştirilir.
4. Belli bir kalınlık elde edildikten sonra da malzeme genellikle ortam şartlarında pişmeye (curing) bırakılır.

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

172

....

12- Kompozitlerde İmalat Teknolojileri

12.4 Elyaf Sarma (Wet Filament Winding) Metodu

Elyaf sarma yöntemi sürekli elyafın reçine ile ıslatıldıktan sonra bir makaradan çekilerek dönen bir kalıp (mandrel) üzerine sarılmasından ibarettir.

Sürekli elyafın farklı açılarla kalıba sarılmasıyla farklı mekanik özelliklerde ürünler elde edilebilir. Bu yöntem, genellikle boru ve tank gibi içi boş parçaların üretiminde kullanılır. Yeterli sayıda elyaf katının sarılmasından sonra ürün sertleşir ve döner kalıptan ayrılır.

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

173

....

12- Kompozitlerde İmalat Teknolojileri

12.4 Elyaf Sarma (Wet Filament Winding)

1. Bobinlere sarılı olan fiberler bir reçine banyosundan geçer.

2. Reçine emdirilmiş fiberler hareketli bir mekanizma ile belli bir hızda ekseni etrafında döndürülen mandrele istenen oryantasyon açısında sarılır.

3. İstenen kalınlığa veya katman sayısına (tabakaya) ulaştıktan sonra işlem tamamlanmış olur.

4. Kurutma işlemi oda sıcaklığında ve bir fırında geçekleştirilir.

12.4.1 Yöntemin işlem basamakları kısaca şu şekildedir.

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

174

....

12- Kompozitlerde İmalat Teknolojileri

12.4 Elyaf Sarma (Wet Filament Winding)

12.4.2 Yöntemin Avantajları :

1. Düşük işçilik,
2. Farklı oryantasyon açıları ile sarımdan dolayı

üstün mekanik özellikler,

3. Yeniden üretilebilirlik.

12.4.3 Yöntemin Dezavantajları :

1. Yüksek yatırım gereklidir.
2. Sadece boru tarzında ürünlerin imalatında kullanılabilir.
3. Yüzey kalitesi yüksek değildir.

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

175

....

12- Kompozitlerde İmalat Teknolojileri

12.4 Elyaf Sarma (Wet Filament Winding)

CTP Boru Teknolojisi : Sürekli Elyaf Sarma Prosesi

Elyaf Sarma Yöntemi Tanıtım Videoları:

Video 2

Video 3

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

176

....

12- Kompozitlerde İmalat Teknolojileri

12.5 Vakum destekli reçine infüzyonu (VARIM-Vacuum assited resin infusion molding)

Bu Yöntem yüksek kaliteli, büyük kompozit parçaların üretiminde kullanılır. İşlem basamakları şu şekilde özetlenebilir:

1. Kalıp yüzeyi bir ayırıcı ile kaplanır.
2. Belli bir dizilişte kuru kumaşlar (elyaf) veya bir preform malzeme kalıba yatırılır.
3. Kumaşın üzerine soyma kumaşı, ayırıcı film, reçine dağıtıcı filmler konur.
4. Plastik bir vakum naylonu (filmi) ve çift taraflı yapışkan sızdırmazlık macunları kullanılarak, istiflenmiş kumaşlar çepeçevre dış ortamdan izole edilir.
5. Vakum yardımı ile reçinenin istiflenmiş kuru kumaşlara tamamen nüfuz etmesi sağlanır ve malzeme pişmeye bırakılır.

Video 4

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

177

....

12- Kompozitlerde İmalat Teknolojileri

12.6 Reçine Transfer kalıplama (Resin Transfer Molding - RTM)

VARIM yönteminden farklı olarak burada Jelkot uygulanmış iki kalıp (dişi ve erkek) kullanılır. RTM için özel üretilmiş olan takviye malzemeleri kalıp içine yerleştirilir. Kalıplar kapatılır. Ve malzemeye basınçlı olarak reçine (resin) enjekte edilir.

Bazı uygulamalarda reçinenin ilerlemesine yardımcı olmak üzere vakumlama da yapılır. Genellikle, 2-10 mm cidar kalınlığına ve %20- 30 fiber oranına sahip kompozit ürünler elde edilir.

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

178

....

12- Kompozitlerde İmalat Teknolojileri

12.6.1 Yöntemin Başlıca Özellikleri

12.6 Reçine Transfer kalıplama (Resin Transfer Molding - RTM)

1. RTM, elle yatırma metoduna göre daha hızlıdır ve mamul daha uzun ömürlüdür. Ancak iki parçalı kalıp kullanmak gerekir.
2. RTM metodu, jel-kotlu veya jel-kotsuz uygulanabilir. Her iki yüzeyinin de düzgün olması istenen ürünler için uygun bir metottur.
3. Takviye malzemesi olarak keçe, kumaş veya ikisinin kombinasyonu kullanılır.
4. Takviye malzemesi, kalıba yerleştirildikten sonra, matris içinde geç çözünen reçinelerle kaplanarak kalıp içerisinde sürüklenmeleri önlenir ve kalıp kapatılır.

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

179

....

12- Kompozitlerde İmalat Teknolojileri

12.6.1 Yöntemin Başlıca Özellikleri-Devam

12.6 Reçine Transfer kalıplama (Resin Transfer Molding - RTM)

5. Reçine basınç altında kalıba pompalanır. Matris enjeksiyonu, soğuk, ılık veya 80ºC’ye kadar ısıtılarak uygulanır.
6. Bu yöntemde, içerideki havanın ve zehirli gazların dışarı çıkarılması ve gözeneksiz bir ürün elde edilebilmesi için reçinenin elyaf içine iyi nüfuz etmesi gerekir. Bunun için vakum kullanılabilir.

7. Elyaf kalıba yerleştirilirken, uzun süreli bir işçilik gerektirebilir. Bu yöntemle karmaşık parçalar üretilebilir. Örnek olarak; Concorde uçaklarının ve F1 otomobillerinin bazı parçalar bu yöntemle üretilmektedir.

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

180

....

12- Kompozitlerde İmalat Teknolojileri

12.6 Reçine Transfer kalıplama (Resin Transfer Molding - RTM)

1. Reçine vizkositesi elyafları ıslatıp aralarına sızacak kadar düşük olmalıdır.
2. Yüksek sıcaklıkta hızlı sertleşme, soğuma sırasında minimum çarpılma olmalıdır.
3. Kalıptan kolay çıkmalıdır.
4. Takviye malzemelerindeki organik bağlayıcılar reçinede çözünmemelidir.

12.6.2 Dikkat Edilecek Hususlar

12.6.3 Bazı Uygulama Alanları:

Küçük, karmaşık uçak ve otomobil parçaları, tren iskemlesi veya sandalyeleri vb.

RTM Tanıtım videosu: Video 6

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

181

....

12- Kompozitlerde İmalat Teknolojileri

12.6 Reçine Transfer kalıplama (Resin Transfer Molding - RTM)

12.6.4 Yöntemin Avantajları:

1. Üretim hızı yüksektir.
2. Fiber/reçine oranı ve boşluk miktarı mükemmel kontrol edilebilir.

Böylece, fiber oranı yüksek, hava boşluğu düşük ürünler elde edilebilir.

3. Karmaşık şekilli parçaların boyut/tolerans ayarı çok iyidir.
4. Tüm parçalar aynı kalitede elde edilir.
5. Kapalı ortamda üretim yapıldığı için sağlık ve güvenlik açısından avantajlıdır.
6. Bazı yöntemlere göre daha düşük bir iş gücü gerektirir.
7. Malzemenin her iki yüzeyi de düzgün çıkar.

1. Kalıplar basıncı karşılayacak rijitlikte olmalıdır. Bu ise maliyeti ve ağırlığı arttırır.
2. Üretim genelde küçük parçalarla sınırlıdır. Yani, maliyeti yüksek, kalıp tasarımı zordur.
3. Reçinenin nüfuz etmediği kısımlar kalabilir, bu ise pahalı atıklara neden olur.

12.6.5 Yöntemin Başlıca Dezavantajları:

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

182

....

12- Kompozitlerde İmalat Teknolojileri

12.7 Profil Çekme (Pultrusion)

1. Bu yöntemde genellikle reçine emdirilmiş fiberler bir kalıp boyunca çekilir ve çeşitli kesit geometrilerine sahip profil çubuklar üretilir.

3. Kalıplar genellikle krom kaplanmış parlak çelikten imal edilmektedir.

12.7.1 Genel Özellikler

2. Sistemde, sürekli takviye malzemesi

reçine banyosundan geçirildikten sonra 120-150 ºC’ ye kadar ısıtılmış şekillendirme kalıbından geçirilerek ürün elde edilir.

4. Sürekli elyaf kullanılmasından dolayı takviye yönünde çok yüksek mekanik özellikler elde edilir.

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

183

....

12- Kompozitlerde İmalat Teknolojileri

12.7 Profil Çekme (Pultrusion)

5. Isıtılan bir kalıp içerisinde sabit bir hızla çekilen fiberler dolayısıyla kompozit parça kalıptan pişmiş veya kısmen pişmiş olarak çıkar.
6. Pultrüzyon (çekme) ile sabit kesitli ve sürekli uzunluğa sahip parçalar üretmek mümkün olmaktadır.
7. Bu parçalar Pultrüzyondan genellikle ilave bir yüzey işlemine gerek kalmayacak şekilde çıkarlar.

12.7.1 Genel Özellikler-devamı:

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

184

....

12- Kompozitlerde İmalat Teknolojileri

12.7 Profil Çekme (Pultrusion)

12.7.2 Yöntemin Avantajları

Pultruzyon yöntemi ile üretilmiş CTP profil borular

1. Pultrüzyon (çekme) düşük maliyetli, hızlı üretime imkan veren, sürekli ve otomatik bir prosestir.
2. Reçine oranı doğru bir şekilde kontrol edilebilir.
3. Fiberler iplik halinde kullanıldığı için daha ekonomiktir.
4. Düzgün liflerden oluşan, yüksek fiber hacimsel oranlarına sahip ürünlerin yapısal performansları yüksek olabilir.

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

185

....

12- Kompozitlerde İmalat Teknolojileri

12.7 Profil Çekme (Pultrusion)

12.7.3 Yöntemin Dezavantajları

1. Sadece sabit kesitli parça üretimi ile sınırlıdır.
2. Isıtılmış kalıp kullanımı maliyeti arttırıcı bir faktördür.

Kiriş ve direk olarak, taşıyıcı sistemlerde, köprülerde, merdivenlerde, bina kafes sistemlerinde ve iskeletlerinde kullanırlar.

12.7.4 Kullanım Alanları

Pultrusion Tanıtım Videosu:

Video 7

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

186

....

12- Kompozitlerde İmalat Teknolojileri

12.8 Hazır Kalıplama (Compression Molding)

Bu üretim tekniğinde, hazır kalıplama bileşenleri (cam elyafı, reçine, katkı ve dolgu malzemeleri) sıcak pres kalıplarında (SMC, BMC) ürüne dönüştürülür.

Karmaşık elemanların üretimi, metal parçaların bünye içine gömülebilmesi, farklı cidar kalınlıklarının elde edilmesi gibi avantajları bulunmaktadır.

Ayrıca ürünün iki yüzü de kalıp ile şekillenmektedir. Malzeme sarfiyatı düşüktür. Diğer kompozit üretim teknikleri ile üretilemeyen karmaşık elemanlar bu metotla üretilebilir. Hazır kalıplama genellikle iki şekilde (SMC, BMC) uygulanır:

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

187

....

12- Kompozitlerde İmalat Teknolojileri

12.8 Hazır Kalıplama (Compression Molding)

12.8.1 SMC Tekniği (Saç Kalıplama )

SMC (Sheet Moulding Composites) tekniğinde, sürekli lifler 25-50 mm boylarında kırpılarak matris malzemesi (reçine) ile birlikte pestil biçiminde birleştirilir.

Kompozitin toplam ağırlığındaki elyaf oranı, %25-30 civarındadır.

Üretilen levhalar genellikle 1 m genişliğinde ve 3 mm kalınlığındadır.

Video 8 SMC

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

188

....

12- Kompozitlerde İmalat Teknolojileri

12.8 Hazır Kalıplama (Compression Molding)

BMC ( Bulk Moulding Composites), takviye malzemesi olarak kırpılmış lif ve dolgu malzemesi olarak bir reçinenin önceden birleştirilmesi ile oluşan hamur biçimindeki malzemedir.

Bu yöntem RTM’ ye benzer bir yöntemdir. RTM den farkı, reçine/elyaf karışımı kalıp dışarısında yapılır ve eritilerek basınç altında boş kalıp içine enjekte edilir.

12.8.2 BMC Tekniği ( Bulk Moulding Composites)

Düşük viskoziteli termoset reçineler bu yöntem için çok uygundur.

Diğer yöntemlere göre daha hızlıdır. Çocuk oyuncaklarından uçak parçalarına kadar bir çok ürün bu yöntemle üretilebilmektedir.

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

189

....

12- Kompozitlerde İmalat Teknolojileri

12.9 Vakumlu Yapıştırma / Vakumlu Torbalama (Vakum Bonding / Vakum Bagging)

• Kompozit malzeme (genellikle geniş sandviç yapılar) bir kalıba yerleştirildikten sonra bir vakum torbası en üst katman olarak serilir ve kaplanır.
• İçeriğindeki havanın emilmesiyle vakum torbası, yatırılan malzemenin üzerine 1 atm basınç uygulayarak aşağıya çekilir.
• Sonraki aşamada tüm bileşim bir fırına yerleştirilerek reçinenin kür işlemi için ısıtılır. Bu yöntem sıklıkla elyaf sarma ve yatırma teknikleri ile bağlantılı olarak uygulanır.
• Kompozit malzeme tamir işlemlerinde de vakum bagging yöntemi kullanılmaktadır.

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

190

....

12- Kompozitlerde İmalat Teknolojileri

12.9 Vakumlu Yapıştırma / Vakumlu Torbalama (Vakum Bonding / Vakum Bagging)

Kompozit Malzemelerle İlgili Genel Bilgiler /Prof.Dr. Mehmet Zor

191

....

12- Kompozitlerde İmalat Teknolojileri

12.10 Otoklav (autoclave)

Otoklav asıncın, sıcaklığın ve vakumun (emişin) kontrol edilebildiği basınçlı bir kaptır. Termoset kompozit malzemelerin performanslarını artırmak için elyaf/reçine oranını arttrılması ve malzeme içinde oluşabilecek hava boşluklarının tamamen giderilmesi gerekmektedir. Bunun için yüksek ısı ve basınç gerekmektedir ki bu ancak otoklav cihazında mümkündür.

Vakum bagging yöntemindeki gibi, sızdırmaz bir torba içinde elyaf/reçine basınca maruz bırakılır. Bu basınç 1 atm’den büyük, düzenli ve kontrol edilebilir olmalıdır. Böylece özel amaçlar için yüksek kalitede kompozit üretebilir ve kür şartları tam olarak sağlanmış olur. Bu yöntem diğer yöntemlerden çok daha uzun sürebilir ve daha pahalıdır.