Farklı oryantasyonlardaki kompozit malzemelerin mekanik özelliklerine deniz suyu etkisinin incelenmesi

Abstract

Teknolojik gelişmelerin çok hızlı ilerlediği son yıllarda, gereksinim duyulan malzemeler ve özellikleri sürekli değişmekte, yeni malzeme türleri imal edilmekte ve bunların kullanım alanları artmaktadır. Bunlardan en önemlisi, metal malzemelere nazaran, yüksek mukavemet, hafiflik, korozyona karşı dayanıklılık ve iyi şekillenebilme gibi özelliklerden dolayı kompozit malzemelerdir. Son yıllarda kompozit malzemelerin, uçak, otomobil sanayi ve gemilerde yaygın olarak kullanılmasından dolayı, kompozit malzemeler üzerine yapılan çalışmalara hız verilmiştir. Birçok uygulamada kompozit malzeme temel ya da yardımcı malzeme olarak kullanılmaktadır. Kompozit malzemeler deniz endüstrisinde çok geniş bir kullanım alanına sahiptir. Ancak deniz suyu ortamının kompozit malzemelerin mukavemeti üzerinde etkisi azımsanmayacak kadar kritiktir. Kompozit malzemelerin mukavemet özellikleri bir çok parametreye bağlıdır. Bu parametrelere katman sayısı, fiber cinsi, oryantasyon açısı, ortam etkisi (deniz suyu vb.) gibi örnekler verilebilir. Literatürde deniz suyu ortam etkisinin kompozit malzemelerin mekanik özellikleri üzerindeki etkilerini araştıran çok az sayıda çalışma bulunmakta ve bu çalışmalarda birkaç parametrenin etkileri değerlendirilmiştir.Bu çalışmada deniz suyu ortam etkisinin ve kompozit üretim parametrelerinin malzeme mukavemet özellikleri üzerindeki etkilerinin daha ayrıntılı ve geniş bir kapsamda incelenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla vakum infüzyon yöntemi ile epoksi örgülü cam ve karbon takviyeli kompozit malzemeler farklı oryantasyon ve katman sayılarında üretilmiş ve ortam etkisini incelemek için ASTM D3039 standardına göre çekme testleri gerçekleştirilmiştir. Numuneler 4 ve 8 katmanlı olmak üzere, [0/90]w, [45/-45]w, [30/- 60]w ve [15/-75]w oryantasyonlarında üretilmiş ve kuru ortam, 1 ay, 3 ay ve 6 ay deniz suyunda şartlandırılarak 4 farklı ortama maruz bırakılmıştır. Ayrıca hazırlanan numunelerin çekme testleri farklı çekme hızlarında (2 mm/dk ve 10 mm/dk) yapılmıştır. Tam faktöriyel deney tasarımı yaklaşımıyla toplam 288 adet çekme testi gerçekleştirilmiş ve hasar tespiti için yüksek hızlı kamera ile görüntüler kaydedilmiştir. Böylece kuru ve deniz suyu ortamında bekletilmiş numunelerin farklı oryantasyonda ve katman sayılarındaki mukavemet davranışları değerlendirilmiştir. Sonuçlar her bir oryantasyon için tek tek değerlendirilmiş ve istatistiksel yaklaşım ile analiz edilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre; cam takviyeli kompozit malzemelerin genel olarak karbon takviyeli kompozit malzemelere göre deniz suyuna karşı daha mukavim olduğu, katman sayısının arttırılmasının genel olarak çekme mukavemetini arttırdığı, çekme hızı ile çekme mukavemetinin doğru orantılı olduğu, en yüksek çekme gerilmesinin [0/90]w oryantasyonunda, en düşük çekme gerilmesinin ise [45/-45]w oryantasyonunda meydana geldiği bulunmuştur. Deniz suyunun uzun vadede kompozit malzemelerin mekanik özelliklerine olumsuz yönde etki ettiği ve dayanım sınırlarında önemli oranda düşüşe sebep olduğu açıkca görülmüştür.