Termoset polyester matrisli kompozitlerin işlenebilirliğinin AISI 1050 ile karşılaştırmalı olarak araştırılması

Abstract

Malzemelerde yüksek dayanım, yüksek elastisite modülü ve düşük yoğunluk elde etmek önemlidir. Bu amaçla iki ya da daha fazla malzeme makro düzeyde birleştirilir. Böylece kompozit malzeme üretilmiş olur. Talaşlı imalat, parçaları nihai şekline getirme yöntemlerinin en önemlilerinden biridir. Talaşlı imalatı etkileyen en önemli parametre malzemenin işlenebilirliğidir. İşlenebilirlik göreceli bir kavramdır. Çoğu araştırmacı talaşlı imalat esnasında oluşan kuvvetleri, takım aşınmasını, takım tipi ve geometrisi ile kesme parametrelerini işlenebilirliği etkileyen en önemli faktörler olarak kabul etmektedir. Çalışmada termoset polyester matrisli kompozitlerin işlenebilirliğini araştırmak amacıyla dört farklı tipte kompozit malzeme (sade, tabakalı, elyaflı ve parçacıklı) üretilmiştir. Kıyaslama yapmak amacıyla AISI 1050 çeliği kompozit malzemelerle aynı ölçülerde imal edilmiştir. Tornalama esnasında oluşan kesme ve ilerleme kuvvetlerini ölçebilmek için iki eksenli bir dinamometre tasarlanıp imal edilmiştir. Kompozit malzemelere uygun takım kalitesini bulabilmek amacıyla aynı geometriye sahip P, M ve K takımları seçilmiştir. Hazırlanan numuneler dış yüzey tornalama yöntemi ile işlenmişlerdir. Takım aşınma deneyleri 15 dakikada yapılmıştır. Takım aşınmaları ağırlık kaybı yöntemi ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile incelenmiştir. Kompozit malzemelerin kesme kuvvetleri AISI 1050 çeliğinin kesme kuvvetlerinin % 0.4'ü ile % 9'u kadar ölçülmüştür. Bu anlamda sade, tabakalı ve elyaflı kompozitler rahatlıkla işlenebilir. Parçacıklı kompozit içerdiği kuvars taneciklerinden dolayı düzensiz ve hızlı takım aşınmasına neden olduğundan kötü bir işlenebilirliğe sahip olmuştur. Sade, tabakalı ve elyaflı kompozitler özellikle takım boşluk yüzeyinde termoset matrisin bozunması ile sıvanma oluşturmuşlardır.

It is important to obtain high strength, high modulus of elasticity and low density in materials. For this purpose, two or more materials are combined in macroscopic level. Thus, composite material is produced. Metal cutting is one of the most important methods which gives the workpieces its final form. The most important parameter that effects the metal cutting is machinability of material. The machinability is a relative term. Most researchers accept the cutting forces during metal cutting, tool wear, tool type and geometry, and cutting parameters as the most important factors that effect machinability. In this study, four different types of composite (pure, laminated, clipping fiber reinforcement, particulate) materials were manufactured to investigate machinability of composites materials which has thermoset polyester matrix. To make comparison, AISI 1050 steel was manufactured in the same dimensions. Biaxial dynamometer was designed and manufactured to be able to measure the cutting and feed forces coming out during turning. So as to find suitable tool grade for composite materials, P, M and K tools, which have same geometry, were selected. The prepared samples were machined with longitudinal turning method. Tool wear tests were done in 15 minutes. Tool wears are examined with loss in weight method and scanning electron microscope (SEM). Cutting forces of composite materials are measured as 0.4 % - 9 % as of AISI 1050 steel cutting forces. As such; pure, laminated, and clipping fiber reinforcement composites can easily be machined. Particulate composites had a bad machinability due to quartz particles which cause irregular and rapid tool wear. Pure, laminated and clipping fiber reinforcement composites caused built-up edge with the disintegration of thermoset matrix especially in tool flank surfaces.