Tunaltay

İÇİNDEKİLER
Sayfa No:

1. KOMPOZİT MALZEMELER 1
1.1. KOMPOZİT MALZEMELERİN TANIMI 1
1.2. Kompozit Malzemelerin Uygulama Alanları 2
1.3. Kompozit Malzemelerin Avantaj Ve Dezavantajları 3
2. KOMPOZİT MALZEMELERİN SINIFLANDIRILMASI 4
2.1. Fiber takviyeli kompozitler 4
2.1.1. Fiberglas 4
2.1.2. Boron 5
2.1.3. Karbon Fiberler 6
2.1.4. Grafit Fiberler 6
2.1.5. Organik Fiber 6
2.1.6. UHMWPE (Yüksek Moleküler Ağırlıklı Polietilen) Fiber 6
2.1.7. Seramik Fiberler 8
2.1.8. Metalik Fiberler 8
2.2. Tabakalı Kompozitler 8
2.2.1. Bi Metalller: 8
2.2.2. Kaplanmış Metaller: 9
2.2.3. Tabakalanmış Fiber Kompozitler: 9
2.3. Tanecikli Kompozitler: 10
2.3.1.Metalik Olmayan Taneciklerin Metal Olmayan Matrislerdeki Dağılımı: 10
2.3.2. Metalik Kompozitlerdeki Metalik parçacıklar: 10
2.3.3. Metalik Kompozitlerde Metalik Olmayan Partiküller: 11
3. KOMPOZİTLERDE MATRİKS ÇEŞİTLERİ 11
3.1. Plastik matrisli kompozitler 11
3.2. Metal matrisli kompozitler 11
4. PLASTİK MATRİKSLİ KOMPOZİTLER 11
4.1. Plastikler 12
4.2 Plastiklere Katkı Maddesinin Katılması 14
4.3. Plastiklerin Genel Özellikleri 15
5. PLASTİK MATRİKS KOMPOZİTLERİN İMALATI 17
5.1. TERMOSET KOMPOZİTLERİN İMALATI 17
5.1.1. Islak Kalıplama 17
5.1.1.1. El Yatırması 17
5.1.1.2. Püskürtme 18
5.1.2. Reçine Enjeksiyonu 18
5.1.3. Köpük Rezervuar Kalıplama 19
5.1.4. Profil Çekme (PULTRUSION) 20
5.1.5. Kenar Kesme ve Yüzey İşleme 21
5.2. TERMOPLASTİK KOMPOZİTLERİN ÜRETİMİ 22
5.2.1. Enjeksiyon Kalıplama: 22
5.2.2. Ekstrüzyon: 23
5.2.3. Kaplama: 23
5.2.4. Şişirme: 23
5.2.5. Döner Kalıplama: 24
5.2.6. Thermoforming-Vakum veya Basınçlı Şekillendirme: 24
5.2.7. Haddeleme: 25
5.2.8. Transfer Kalıplama: 25
6. METAL MATRİKSLİ KOMPOZİTLER 26
6.1. Metal Matriksler: 26
7. METAL MATRİKS KOMPOZİTLERİN İMALATI 27
7.1. Süreksiz Takviyeli İmalat 27
7.1.1. Primer Metotlar 28
7.1.1.1. Toz Metalurjisi 28
7.1.1.2. Sıvı Metal Emdirme 28
7.1.1.3. Basınçlı Döküm 29
7.1.1.4. Konveksiyonel Döküm 30
7.1.2. Sekonder İşlemler 30
7.2. Sürekli Takviye Metotları 31
7.2.1. Primer İşlemler 32
7.2.1.1.Sıcak Presleme 32
7.2.1.2. Vakumlu Döküm 33
7.2.1.3. Basınçlı Döküm 34
7.2.1.4. Metal Püskürtme 34
7.2.1.5. Sıvı Metal İnfiltrasyonu 36
7.2.1.6. Elektro Kaplama 37
7.2.2.Sekonder İşlemler 38
7.2.2.1.Plastik Şekillendirme 38
7.2.2.2.Talaşlı işlemler 38
7.2.2.3.Birleştirme 38
8. KOMPOZİT MALZEMELERİN DİZAYN VE ÖZELLİKLERİ 39
8.1. Malzeme Özellikleri 39
8.1.1. Sertlik: 39
8.1.2. Süneklik: 40
8.1.3. İletkenlik (Geçirgenlik): 40
8.1.4. Isıl Genleşme: 40
8.1.5. Şekiller ( Morfoljiler ): 41
8.2. Dizayn Faktörleri 41
9. KOMPOZİTLERİN MEKANİK DAVRANIŞLARI 43
9.1. Eş-Deformasyon Hali Kompozitin Elastik Modülünün Bulunması 43
9.2. Eş-Gerilme İçin Kompozitin Elastik Modülünün Bulunması: 45
9.3. Kompozitlerin Poisson Oranın Bulunması 46
9.4. Kompozitlerin Kayma Modülünün Bulunması 48


KOMPOZİT MALZEMELER

KOMPOZİT MALZEMELERİN TANIMI

Teknolojik gelişmelerin temelinde malzeme alanındaki ilerlemeler ve yeni buluşları yatmaktadır. Günümüzde malzeme bilimi tek bir mühendislik dalı olmaktan çıkmış, alt branşları olan metaller, ametaller, kimyasallar, organikler, inorganikler, polimerler vb gibi kollara ayrılmıştır. Kompozit malzemeler ise bu gruplar içerinde en önemlilerinden biri olarak çok geniş bir uygulama sahası bulmuştur. Havacılık, otomotiv, tekstil gibi önemli endüstri kolları kompozit malzemelerin önemini benimsemiş ve sürekli gelişmelerden kendilerine düşen payı almışlardır.

Genel olarak kompozit malzeme fiziksel ve kimyasal özellikleri farklı iki veya daha fazla malzemenin bir araya gelerek oluşturduğu çok üstün özelliklere sahip olan malzemelerdir. Kompozit yapılar çatı ve matris diyebileceğimiz iki farklı oluşumun uygun usullerle bir araya getirilmesiyle teşkil edilirler. Adında çağrıştırdığı gibi çatı kompozit yapının mekanik mukavemetinin sağlamakla yükümlüdür. Kompozitlerde çatıyı teşkil eden uygun malzemelerin iplikçik halindeki formlarıdır.

Matris ise fiberleri bir arada tutan ve fiberler arsında gerilim aktarımını sağlayarak kompozit yapının mekanik özelliklerinin oluşumunu dolaylı olarak etkileyen ve fiberleri fiziksel ve kimyasal dış etkenlerden koruyarak kompozit yapının bir sistem olarak ortaya çıkmasını sağlayan kısımdır. Matris malzemesi olarak uygun metal alaşımları kullanılabileceği gibi daha yaygın olarak reçineler kullanılmaktadır.

Kompozit malzemelerin, metal malzemelere tercih edilmelerinin nedeni ağırlık olarak % 25‘ lere ulaşan miktarda malzeme tasarrufu sağlamalarıdır. Bununla birlikte aşağıda sıralanan avantajlar bu malzemelere olan talebin nedenlerini göstermektedir.
. İyi bir görünüm vermeleri
. Diğer malzemelere uyumluluğu
. Kolay imal edilebilirlik ve yüksek üretim miktarları
. Düşük maliyet
. Kalite
. Uzun kullanım süresi ve iyi performans
. Ham malzeme temin kolaylığı
. Çok iyi fiziksel ve kimyasal özellikler.


KOMPOZİT MALZEMELERİN UYGULAMA ALANLARI

Cam elyaflı kompozitlerin, mukavemet, hafiflik, düşük maliyet ve korozyon direnci gerektiren uygulamalarda kullanılması oldukça yaygındır. Günümüzde ise uzay sanayinde kullanılan malzemelerden spor malzemelerine kadar çok geniş bir spektrum içerisinde uygulama alnı bulmuştur. Kompozit malzemelerin uygulama alanlarından belli başlıları;

Uçak Sanayi:

Elyaf destekli kompozitler uçak parçaları için gittikçe çok cazip hale gelmiştir. Bu alanda en çok kullanılan elyaf, karbon, aramid ve camdır. Matris malzemesi olarak 120-170ºC arasında polimerleşen epoksiler kullanılmaktadır.

Uzay ve Roket Sanayi:

Roket sanayinde kompozitlerin ilk kullanım alnı roket kılıfı uygulamasıdır. Böylelikle roketlerin taşıma kapasitesi ve menzili artırılmıştır. Uzay mekikleri metal matrisli kompozitlerinn bol miktarda kullanıldığı ilk uygulamalardan birisidir. Uzay mekaniğinin ana çatısı, 242 tek yönlü borun elyafı alüminyum ana yapılı tüplerden oluşmuştur. Bu tüpler alüminyum tiplere göre % 44 ağılık tasarrufu sağlamıştır.

Otomotiv Sanayi:

Otomotiv uygulamaları görünüş ve yapısal dayanıklılık olmak üzere iki sınıfa ayrıla bilir. Mesela kaporta için görünüş önem arz eder. Ancak şasi gibi yük taşıyan elemanlarda mukavemet önemlidir.

Denizcilik Sanayi:

Boyu 50 metreye kadar olan gemi ve tankerlerin gövdelerinin kompozitlerden imali ekonomik olarak mümkündür. Diğer taraftan lüks yatlar ve sürat motorları kompozitlerden imal edilirler.

KOMPOZİT MALZEMELERİN AVANTAJ VE DEZAVANTAJLARI

Kompozit malzemelerin, metallere göre avantaj ve dezavantajları şu şekilde sıralayabiliriz:

Avantajları:

. Çatlak ilerlemesi olayı minimize edilmiştir.
. Titreşimleri absorbe edilme özelliği sağlanmıştır.
. Kompozitlerden bazıları çok yüksek akma sınırı (akma gerilmesi) değerlerine sahiptir.
. Korozyon problemi yoktur. Bunda matris ve malzemenin uygun seçilmesinin önemi büyüktür. Aksi takdirde birbirleri ile temasta bulunan malzemeler pil oluşturacak ve galvanik korozyona neden olacaktır.
. Kopma uzaması metallere göre daha yüksektir.
. Yorulma dirençleri oldukça yüksektir.
. Ağırlıkça tasarruf edilmiştir.

Dezavantajları:

. Metallere yapışmazlar.
. Fırınlamadan (pişirmeden) kullanılamazlar.
. Değişik doğrultuda değişik mekanik özelliklere sahiptir. Aynı kompozit malzemeler için çekme, basma, kesme, eğilme mukavemet değerleri farklı farklıdır. Elyaf doğrultusundaki elastik modülü, elyafa dik doğrultudaki elastik modülünden daha büyüktür.
. Üretimi nispeten pahalıdır.
. Nem ve hava zerrecikleri, kompozitlerin mekanik ve yorulma özelliklerini olumsuz yönde etkiler.
. Delik delme ve kesme türü işlemler liflerde açılmaya yol açmaktadır (Ancak 3 boyutlu dokumada bu olay söz konusu değildir. Zira 3 boyutlu yapının kesilmesiyle elde edilen ve 2.5 boyutlu yapı adı verilen malzeme türü iyi özellikler vermektedir.)







KOMPOZİT MALZEMELERİN SINIFLANDIRILMASI

Kompozit malzeme matris adı verilen bir ana bileşenle, yüksek mukavemete ve yüksek elastik modülüne sahip olan takviye edici (fiber, tane, tanecik, dolgu,kat) olarak adlandırılan yapısal bileşenlerden oluşurlar. Kompozitleri başlıca üç ana grupta inceleyebiliriz.
1-Fiber takviyeli kompozitler
2-Tabakalı kompozitler
3-Tanecikli kompozitler

1-Fiber takviyeli kompozitler

Fiberglas

Uçaklarda panellerde kullanıldığı gibi, roket motorlarda da kullanılmaktadır. Avantajları;fiyatının göreceli olarak ucuz olması, kolay temin edilmesi, işlenme kolaylığı, yüksek mukavemeti, esnek olması ve düşük kalıp maliyetidir. Dezavantajı ise; neme karşı çok duyarlı olmasıdır. Havacılık ihtiyaçlarını karşılamak üzere temel olarak iki tip fiberglas bulunmaktadır. Bunlar “E-Camı” ve “S-Camı” dır.

E-Camı

Moleküler yapısı “Kalsiyum Oksit / Alümina-Borasilkat” esaslıdır. Alkali en çok %2 olabilir. Genel amaçlıdır. Mukavemet ve yüksek elektrik iletkenliğinin gerekli olduğu alanlarda kullanılır. Diğer fiberlere nazaran daha ucuzdur. Fiberglasın en yaygın olarak kullanılan tipidir. Genellikle fiberglas dökümanları bu tip için hazırlanmaktadır.



S-Camı

Bir “Siliko-Alümino-Magnesia” kompozisyonudur. Alümina içeriği E cam’ına göre daha fazladır ve mukavemeti E-camı’na göre %40 daha büyüktür. Yüksek sıcaklıklarda özelliklerini daha iyi koruyabilmektedir. Çok yüksek dayanım gereken yerlerde kullanılır. Fiberglasın bu tipi dokuma halinden ziyade iplikcik halinde bulundurulur ve kompozit teşkili sırasında istenilen formda dizilirler. Fiberglas demetleri genellikle reçine esaslı bir madde ile kaplanır ve sargı makineleri yardımıyla uygulama yapılır.

C-Camı

“Soda-kireç-borasilikat” içerir. Kimyasal stabilitenin en önemli faktör olduğu alanlarda kullanılır. Asitlerle teması olan yerlerde kullanılabilirler.

Kuartz

Düşük dielektrik özellikleri istenen anten, radar ve bunun gibi parçalarda kullanılır.

Boron

Elastisite modülü yüksek kompozit teşkili için kullanılır. Boron fiberleri normal olarak önceden reçine emdirilmiş teypler halinde sağlanabilirler. Bu reçinelerden teyp miktarı, hacimsel olarak %50 fiber içerecek şekilde ayarlanmaktadır. Ancak değişik uygulamalar için reçine / fiber oranı değiştirilebilir.




Karbon Fiberler

Karbon fiberler cam fiberlere göre çekme dayanımı, elastikiyet modülü, ısıl iletkenlik, boyut kararlılığı, aşınma direnci, sürünme ve yorulma dayanımı gibi birçok alanda üstünlük sağlar. Cam fiberlere nazaran üç kat daha yüksek elastikiyet modülüne sahip olan karbon fiberler sertliğin önemli olduğu parçalarda tercih edilirler. Matris içerisine karbon fiberi eklenmesi ile kompozit parçalar iletken haline getirilebilir. Bu özelliklerinden dolayı makaralı yataklarda, plastik elektrotlarda, motor farlarında kullanılır.

Grafit Fiberler

Mükemmel işlenebilme yeteneği ve düşük ısıl genleşme katsayısı, grafitin diğer üstünlükleridir. Filamanların mükemmel şekillendirilebilme kabiliyetlerinden dolayı keskin şekilde köşeler yapılabilir. Isıl iletkenliğin yüksek oluşu, ısıl gerilmelerin radyasyon ve konveksiyon yolu ile üniform olarak dağılması sağlanır. Dezavantajı ise düşük genleşme katsayısının sebep olduğu ısıl gerilmelerdir.

Organik Fiber

Diğer fiber türlerinden farklı olarak para-aromid fiberi aromatik polyamid yapıda bir organik polimerdir. Para-aromid mevcut organik ve inorganik fiberlerden en yüksek çekme mukavemetine sahip fiberlerden birisidir. Para-aromid malzemenin en büyük avantajı düşük yoğunlukta olmasıdır. Bu özelliği nedeniyle havacılık ve denizcilik endüstrisinde kullanımı yaygındır. Özellikle pilot kaskı imalinde ve hız teknesi inşasında bu özelliğinden faydalanılmaktadır. Çarpma mukavemetinin yüksek olması sebebiyle, son yıllarda balistik koruyucu yelek, kompozit miğfer gibi ürünlerde de kullanılmaktadır.

UHMWPE (Yüksek Moleküler Ağırlıklı Polietilen) Fiber

1990 yılında seri üretimine geçilen UHMWPE fiberleri çok yüksek çekme mukavemetine sahip olması (çelikten 10 kat daha sağlam) nedeniyle dünyada bilinen en sağlam fiberdir. Yüksek moleküler ağırlıklı polietilen “tel sağma” işleminden geçirilmesiyle elde edilir. Başlangıçta karmaşık bir yapı ihtiva eden polietilen, bu işlemden sonra bağ yapıları paralelleştirilerek ve yüksek düzeyde kristal bir yapı (%85) oluşturularak çok üstün özelliklere sahip bir fiber elde edilir. Eşi bulunmayan özelliklerinden bazıları:

Yüksek çekme mukavemeti
Çok yüksek elastisite modülü
Sudan hafif olması (0.97 gr/cm³)
Çok yüksek enerji emebilme özelliği
Tekrar kullanılabilmesi

Bu özellikleriyle UHMWPE fiberi yapısal kompozit parçaların imalinde balistik korucu yelek ve diğer korucu elemanlarda, her tür koruyucu giysi, yüksek mukavemetli halat, paraşüt ipi, balık ağı yapımında. Hafifliği nedeniyle denizcilik gibi alanlarda kullanılabilecek cazip bir malzeme olmaktadır. Bazı metalik malzeme ve fiberlerin mekanik özellikleri tabloda görülmektedir.








Malzeme Yoğunluk Çekme Day. Elastik Modül Spe.Çekm.Day Spec.Modül
(gr/cm3) (Gpa) (Gpa) (Gpa/(gr/cm3) (Gpa/(gr/cm3)
Alumin. L65 2,8 0,46 72 0,17 26
Titn TD 5173 4,5 0,93 110 0,21 24
Çelik 4340 7,8 0,99 207 0,13 27
E-Glass Fiber 2,54 2,6 84 0,98 33
Karbon Fiber 2 1,9 400 0,95 200
Boron Fiber 2,5 3,5 420 1,4 168
Kevlar Fiber 1,44 2,8 130 1,94 90
UHMWPE 66 0,97 3,2 99 3,3 99

Seramik Fiberler

Sürekli seramik fiberler yüksek mukavemet ve elastik modül özelliklerini yüksek ısıya dayanıklılık ve çevresel şartlardan fazla etkilenmeme özellikleri ile birleştirilmektedir. Bazı karakteristikler, yüksek sıcaklığa dayanıklı malzemeler arsında özel bir konum kazandırmaktadır. Örnek olarak silikon carbide (SiC), fiberler ve alüminyum oksit (Al2O3) fiberler verilebilir.

Metalik Fiberler

Tel şeklindeki birçok metal yüksek mukavemet özellikleri göstermektedir. Berilyum teli çelik ve tungsten en önemlileridir. Metalik tellerin en önemli avantajlarından biri tane herhangi bir seramik fiberden daha karalı mukavemet değerine sahip olmasıdır. Özellikle berilyum yüksek modül ve oldukça düşük yoğunluğa sahip olmasından dolayı yüksek fiyatına rağmen iyi bir fiberdir. Mukavemeti diğerine düşüktür.

Tabakalı Kompozitler

En az iki değişik malzemenin tabakalar halinde dizilerek, teşkil etmiş olduğu kompozit malzemelere tabakalı kompozitler denir.

Tabakalama, tabakaları meydana getiren malzemelerin daha faydalı bir malzeme oluşturması için teşkil edilir. Tabakalama işlemiyle kompozit malzemelerin mukavemeti, rijitliği, korozyon direnci, aşınma direnci, termal izolasyonu iyileştirilir. Bu tür iyileştirilmiş özellikler bir metalden haddelenmiş metallerden, tabakalanmış camlardan, plastik tabakalı laminantlarda çok güzel şekilde görülebilir.

Bi Metalller:


Termal genleşme katsayısı oldukça farklı, iki değişik metalin tabakalanmasından elde edilir. Sıcaklık değiştikçe belli bir ölçüde bir tarafa ve diğer tarafa eğilir veya çarpılır. Bu tür metaller sıcaklık ölçüm aleti olarak veya termostat olarak kullanılır.

Kaplanmış Metaller:

Bir metal başka bir metalin üzerinde her iki malzeme özelliğinden daha iyi sir özellik elde etmek için yapılır. Mesela yüksek mukavemetli Al alaşımlar korozyona daha az dirençlidirler. Buna rağmen, saf alaşımlar korozyona daha dirençlidirler. Yüksek mukavemetli Al alaşımı korozyona dayanıklı başka bir alaşımla kaplandığı zaman meydana gelen kompozit malzeme her iki malzemeden daha çekici avantajlara sahiptir. Elde edilen kompozit malzeme hem korozyona dirençli hemde yüksek mukavemetlidir. Son zamanlarda Al tel %10 bakırla kaplanarak elde edilen kompozit malzemenin, yani kompozitlerin bakır teller yerine kullanıldığı görülmektedir. Al tel hafif ve ucuzdur. Buna karşılık başka malzemeyle kaynak edilmesi ve yüksek sıcaklıklara dayanması zordur. Diğer taraftan bakır tel pahalı ve oldukça ağır, kaynak ve diğer bağlantıların yapılması kolaydır.

Bakır kaplanmış Al tel ise hafiftir. Kolayca kaynak bağlantısı yapılabilir. Bakır kaplı Al tel 3/16” lik çaplı tel haline gelebilir. İçine 0.015” lik çapa kadar bakırın korozyonundan etkilenme olmadan çekilebilir.

Dezavantajı çekme sırasında tabakalar arasında ayrılma oluşmasıdır. Bu yüzden dikkatli kontrol gereklidir.

Tabakalanmış Fiber Kompozitler:

Tabakalanmış elyaflı kompozitler, kompozitlerin merkez sınıfını oluştururlar. Çünkü bunlar elyaflı kompozitler ve tabakalanma tekniğini aynı anda ihtiva ederler. En yaygın bir isim tabakalanmış elyaf takviyeli kompozitlerdir. Buradan tabakalar veya elyaf takviyeli malzemenin tabakaları, her biri değişik yönlerde dizilmiş tabakacıkların birleştirilmesiyle meydana gelmiştir. Meydana gelen kompozit malzemenin mukavemeti ve rijitliği değişik yönlerde takviyelendirilmiştir.

Tabakalı elyaf takviyeli kompozitlerin mukavemeti ve rijitlikleri inşa edilecek yapı elemanlarının dizayn ihtiyaçlarına göre belirlenir. Tabakalı elyaf takviyeli kompozitlere, roket lonçerleri (kılıflar), fiberglas, kayık veya robot gövdeleri, hava arcı kanat panelleri ve gövde bölmeleri, tenis raketi, golf sopaları vs verilebilir.






Tanecikli Kompozitler:

Tanecikli kompozitler bir veya daha fazla malzemenin taneciklerinin başka bir matris malzeme ile birleştirilmesinden meydana gelir. Parçacıklar ve matrisler metalik veya metalik olmayan matrisle birleşmesiyle meydana gelen kompozitler veya bunların tersi olan kompozitlerdir. Parçacıklı kompozitlere örnek olarak betonu verebiliriz. Beton kum ve çakıl parçacıklarının çimento ve su ile birleştirilmesi sonucu olur. Betonda ne parçacık nede matris malzeme metaliktir. Metalik olmayan matris metalik parçacık birleşimi kompozitlere örnek, roket pervaneleridir. Roket pervaneleri polietan ve polisülfat kauçuklar içerisine Al tozları ve perklorat oksitleyicilerin katılması ile elde edilir.

Metalik Olmayan Taneciklerin Metal Olmayan Matrislerdeki Dağılımı:

Metalik olmayan matris içerisinde metal olmayan tanecikli sisteme örnek betondur. Betonda, kum ve mıcır partikülleri çimento ile suyun kimyasal reaksiyonu ile birleşerek yeni bir malzeme teşkil edilmiştir. Betonun mukavemeti normal olarak kayaya denktir.

Takviyelendirilmiş betonlar elyaf takviyeli kompozitlerin konusuna da girdiği gibi tanecikli kompozitlerin konusuna da girer. Mika veya cam gibi metalik olmayan malzemelerin parçaları cam veya plastiklerin içerisine karıştırılmasıyla elde edilen kompozitler oldukça etkilidir.








Metalik Kompozitlerdeki Metalik parçacıklar:

Alaşımlardan farlı olarak metalik matrisler içerisinde metal parçacıkla erimemiş yani çözülmemiştir. Kurşun partikülleri bakır alaşımları içerisine karışması bu tür kompozitlere bir örnektir. Benzer olarak kurşun parçacıkları çeliğe de karıştırılır. Hedef meydana gelen malzemeyle işlenebilirliği artırmaktır. Buna ek olarak kurşun bakır alaşımlardan yapılmış yataklarda ve rulmanlarda tabii yağlama görevini de yerine getirir. Bunun yanı sıra tungsten, krom, molibden gibi metal parçacıkları süzerek matrisler içerisine karıştırılabilir. Meydana gelen kompozit malzeme sünektir ve yüksek sıcaklık özelliğine de sahiptir.

Metalik Kompozitlerde Metalik Olmayan Partiküller:

Seramik gibi metalik olmayan partiküller, bir matris içerisine karıştırılmasından elde edilir. Meydana gelen kompozite sermet denir. Sermetlerin en yaygın iki grubu şunlardır:
Oksit tabanlı kompozitler
Karbür tabanlı kompozitler

Oksit tabanlı sermetler yada oksit parçacıklı bir oksit matris, içerisine yerleşmişlerdir. Bu tür sermetler erozyon reziztansının gerekli olduğu yerde yüksek sıcaklıkta alet yapımında kullanılır.







KOMPOZİTLERDE MATRİS ÇEŞİTLERİ

Bir kompozit yapıda matrisin görevi, yapıştırıcı ve tutucu özelliği ile, fiberleri bir arada tutmak, yükü fiberlere aktarmak, dağıtmak ve kompozit yapıyı dış etkenlerden korumaktır.

1. Plastik matrisli kompozitler

Matris olarak plastik esaslı malzemelerin kullanıldığı kompozit malzemelerdir. Örnek olarak cam elyaflı plastikler verilebilir.

2. Metal matrisli kompozitler

Matris olarak, Al,Mg,Cu ve çelik ile benzeri metallerin kullanıldığı kompozit malzemelerdir.


KOMPOZİT MALZEMELERİN İMALİNDE KULLANILAN MATRİS MALZEMELER

PLASTİKLER

Plastik, moleküllerin belirli bir düzen içerisinde sıralanması ile oluşan organik kimyasal bir maddedir. Genel olarak plastik, dökülerek veya preslenerek şekil verilen ve metal olmayan malzeme türlerine verilen bir isimdir. Plastikler hafif ve kolay işlenebilmeleri nedeniyle çok geniş bir uygulama alanına sahiptir. Plastik isminin kullanılmasının nedeni, bu malzemelerin belirli şartlarda plastik bir kıvam göstermeleri ve bir kalıba basınçla enjekte edilerek kolayca şekil almalarıdır.

Metaller bir plastik malzemedir. Fakat plastik değildir. Bakalit bir plastiktir, fakat bir plastik cisim değildir. Çünkü plastik şekil değiştiremezler.

Plastik malzemelerin hammaddeleri:

Kömür Hava (N,O)
Petrol Su
Kireç taşı Pamuk
Tuz (NaCl, MgCl2) Odun
Kükürt Ve diğer ziraat maddeleri

olarak sayılabilir.

Plastik malzemeler son 40-50 yıl içinde büyük gelişmeler göstererek metallerle aynı oranda kullanılmaya başlanılmıştır. Bunun nedenleri ise şunladır:

Plastik malzemeler oldukça ucuzdur.
Kolayca işlenebilirler.
Ağırlıkları düşüktür.
Kimyasal ve korozyon dirençleri yüksektir.
Isıl ve elektrik özellikleri iyidir.
Yeterli mekanik özelliklere sahiptir.
C*** karbon vs gibi elyaflarla kuvvetlendirilerek mekanik ve fiziksel özellikler iyileştirilebilir.






ELASTOMERLER

Üç boyutlu şebeke yapısı oluşturularak yüksek esneklik gösteren polimerlerden meydana gelmiştir.

TERMOPLASTİKLER

Molekül yapısı olarak yan zincirler ve gruplar ihtiva ederler. Moleküller elastomerlerde ve termosetlerde olduğu gibi üç boyutlu bir yapı teşkil etmezler. Moleküller arasında zayıf Vander Wals bağı vardır. Bu nedenle rijit yapıya sahip değildirler. Isı altında yumuşarlar ve bu özelliklerinden faydalanarak ısıtılmak suretiyle şekillendirilirler. Bu şekil değişikliği esnasında hiçbir kimyasal değişikliğe uğramazlar. Tekrar tekrar ısıtılarak yeni şekiller alabilirler. Piyasada ise toz ve granür halde bulunurlar. Kompozit imalatında azda olsa kullanılırlar.

a) Asetol reçineler Şaft yatağı
b) Akrilikler (polimetil metakrilat) Işıklı
c) Selilozik (selüloz asetat) Selefon kağıdı
d) Florokarbon Teflon tava
e) İzosiyonatlar Isı izolasyonu
f) Poliamitler İp, çorap,çamaşır
g) Poliolefinler (Polietilen-polipropilen) Naylon torba
h) Stiren(polistren) Okul gereçleri
i) P.V.C. Boru
j) Polikarbonat Trafik ışıkları










TERMOSETLER

Moleküller bir üç boyutlu şebeke yapısı teşkil edecek şekilde birbirine bağlı bir yapı ihtiva edeler. Bu bağlama esnasında meydana gelen bu olay tek yönlü kimyasal bir reaksiyondur. Plastik malzeme şekil aldıktan sonra sertleşir ve malzeme artık yumuşamayıp şekil değiştiremez.

a) Amino reçineler (melamin formaldehit) Tabak
b) Ekopsi reçineler Uçakların iç donanımı
c) Furan reçineler Koruyucu kaplama
d) Alkitler Boya
e) Fenolik reçineler Elektrik aksamı
f) Silikonlar Oto cilası
g) Poliesterler
-Cila tipi
-Döküm tipi
-Cam takviyeli plastik tipi

Plastik malzemeler en çok reçine diye adlandırılırlar. Kompozit malzemelerin imalatında en çok kullanılan termosetlerdir. Ekonomik, verimli ve gelişmiş mekanik özellikleri olan parçalar, termosetlerden kolaylıkla yapılırlar. Günümüzde deniz araçları yapımında, otomotiv sanayinde, inşaat sektöründe, depo, tank boru yapımında bilhassa ekonomik olması sebebiyle yaygın olarak kullanılırlar.

Termoset plastikler içinde en yaygın kullanılanı poliesterler, fenolik reçineler, ekopsi reçineler ve silikonlardır. Poliester ise bunların içerisinde en yaygın kullanılanıdır. Özellikleri imalat kolaylığı ve yatırımın düşük olması poliesterlerin tercih edilme nedenidir. Fenolik reçineler ise yüksek mukavemetin yanı sıra, büyük ısı direnci istenen yerlerde kullanılırlar.



PLASTİKLERE KATKI MADDESİNİN KATILMASI

Pratikte plastik malzeme özeliklerini iyileştirmek gayesiyle ilave katkı maddeler katılarak kullanılır. Bu katkı maddeleri ise şunlardır:

Polimer reçineler
Cam ve karbon elyaflar
Dolgu malzemeleri
Yumuşatıcılar
Stabilizatörler
Yağlayıcı
Renk verici
Aleve karşı koruyucu

Bu gibi katkı maddeleri ise çeşitli yöntemlerle plastik içerisine katılırlar.

Harmanlama:

En iyi malzeme özelliklerini sağlamak gayesi ile iki veya daha çok plastiğin veya katkı maddelerinin karıştırılması işlemine denir. Harmanlama işleminin özellikleri şunlardır:

1-Harmanlama sadece polimerlerin karşılaştırılması için uygulanan mekanik bir usuldür. Harmanlanan polimerlerin kimyasal bağlarının önemi yoktur.
2-Elde edilen karışımın tek bir ergitme ve camsı yapıya geçiş sıcaklığı vardır. Bu sıcaklık her iki polimerin sıcaklıkları arasında olabilir.
3-Harmanlama sonucunda polimerlerin en az bir özelliği çok iyi bir şekilde düzelir.
4-Harmanlama oranları %25–50 arasında olabilir.



Harmanlama 3 şekilde yapılır:
1-Fiziksel harmanlama:

Uyuşmayan polimerler birlikte öğütülür ve yumuşama sıcaklığının üzerindeki bir sıcaklığa kadar ısıtılır, soğutulur. Soğutma sonucu bir ana faz yani matris yapı içinde küresel, silindir veya lamel şeklinde diğer fazdan oluşan iki fazlı bir yapı oluşur.

2-İnter polimerizasyon:

Polimerizasyon işleminin devamı için katalizör olarak organik peroksit bileşikleri kullanılır.

3-Aşılama polimerizasyon:

Plastiklerden birinin zincir yapısını bir başka plastik malzeme aşılanır. Böylece özelliklerde iyileştirme sağlanır.

PLASTİKLERİN GENEL ÖZELLİKLERİ

Plastik malzemelerin genel özellikleri:
1-Plastiklerin dış görünüşleri: plastikler genel olarak renksiz, şeffaftır ve istenilen renge boyanabilirler.
2-Yüzey sertliği: Plastikler yumuşak olduklarından aşınma dirençleri zayıftır, bazı boyayıcı maddelerle karıştırıldığında yüzey sertlikleri artırılabilirler.
3-Yoğunluğu: Plastiklerin yoğunluğu oldukça düşüktür. (0.9-2.5 gr/cm³)
4-Isıl özellikler: Genel olarak plastiklerin 100-180 ºC arasında olur. Çünkü yüksek sıcaklıklarda yumuşarlar. Isı iletim katsayıları çok düşüktür. Bu nedenle malzeme içerinde biriken ısı, ısıl yorulmaya yol açar. Plastiklerin ısı iletim katsayılarını artırmak için Al, Cu, C cam elyafı katıdır. Ayrıca plastiklerin ısı iletim katsayıları metallerinkinden çok yüksektir.
5- Kimyasal özellikler: Genel olarak termoplastikler asit, bazlı ve tuzlu çözeltilere dayanıklıdır. Fakat termosetler kimyasal etkilere dayanıksızdır.
6- Yanma özellikleri: Termoplastikler, alev veya aşırı ısı karşısında yanarak özelliklerini kaybederler. Alevden uzaklaştırıldıklarında yanma durur.
7- Havadan etkilenme: Plastikler havadan etkilenerek bozulurlar. Radyasyon, yağmur veya dolu erezyonu, rüzgar, hava kirliliği gibi etkilerden bozulurlar. Ultraviyole ışınlar renklerini alır.
8- Elektriksel özellikler: Plastiklerin elektrik özellikleri oldukça zayıftır. Çok iyi yalıtkanlık gösterirler.


PLASTİK MATRİKS KOMPOZİT İMALATI

TERMOSET KOMPOZİTLERİN İMALATI

Islak Kalıplama

Bu yöntem, tek yüzü düzgün küçük çapta üretim için kullanılır. Genellikle CTP kalıp kullanılır. Kalıp yüzeyi ile temas eden CTP yüzeyi düzgün, diğer yüzeyi pürüzlü olur. Genellikle 2-10 mm kalınlıklar için bu yöntem kullanılır. Büyük boyutlu parçalara kalınlık daha fazla olabilir, ancak 2 mm’nin altında kalıplama tavsiye edilmez. Tipik bir yatırma örneği aşağıda görülmektedir.

Genellikle tekne, oto kaportası, cephe kaplama elemanları, depo ve tank gibi ürünlerin yapımında kullanılan bu kalıplama yöntemi iki teknikte yapılır;
a) El yatırması
b) Püskürtme


Kalıp hazırlaması ve jelkot uygulaması her iki teknik içinde aynıdır. Kalıp, önce silikonsuz kalıp ayırıcı vaks ile parlatılır, jelkot uygulanır. Jelkot uygulaması fırça ile veya püskürtme ile yapılır. Toplam jelkot kalınlığı 0.3 – 0.6(400-500 gr/m²) civarında olmalıdır.

CTP ürünlerinde görülen hataları büyük bir çoğunluğu jelkot uygulaması sırasında yapılan yanlışlardan kaynaklanır. Bu nedenle jelkot uygulamasında özel bir özen gösterilmesi gereklidir. Örneğin gereğinden ince uygulanan jelkot, stiren monomerinin uçması nedeniyle sertleşeceği yerde kurur. Jelkot tabakası yeterli sertliğe ulaşmadan üzerine CTP işlenirse buruşmalar oluşabilir. Jelkot’un çok kalın sürülmesi halinde, ürün kalıptan çıktıktan birkaç ay sonra çatlaklar oluşabilir.

El Yatırması

Jelkot sürülmüş kalıp üzerine önce 300 gr/m²’lik cam keçe ile uygulama yapılır.cam elyafın polyesterle ıslatılması için yeterli miktarda polyester fırça veya yün rulo ile cam elyafına yedirilir. Cam elyaf kalıp şeklini aldığı zaman, yatırma amacı ile yatay dişli rulolarla, hava kabarcığı giderme amacı ile de dikey dişli rulolarla elde edilen laminatın rulolanması gereklidir.

Kalıplama sırasında zorluklarla karşılaşmamak ve malzeme zayiatını önlemek amacı ile cam elyafının belli bir şablonla önceden kalıba en uygun biçimde kesilmesi gerekir.

Kenarların kesimi henüz tam sertleşme olmadan keskin bir bıçak aracılığı ile yapılabilir. Ürünün kalıptan alınması oldukça uzun bir zaman alır. Kalıptan çıkarma işleminin çabuklaştırılması amacı ile kalıplanan ürün hemen 60 C ’lik bir fırına konarak 1 saat süre ile beklenirse, kalıbın soğumasından sonra ürün kalıptan alınabilir.

Püskürtme

Jelkot uygulanmış kalıp üzerine cam elyafını ve polyesteri püskürterek işleme yöntemidir. Hava ile çalışan bir püskürtme tabancası birtaraftan cam elyafını kırparak püskürtür, diğer taraftan katalizlenmiş polyesteri püskürtür. Kalıp yüzeyinde cam elyafı ve polyesterin bir laminant oluşturması için rulolanır.

Cam elyafının ve polyesterin kalıp üzerine püskürtülmesinden hemen sonra bir rulo ile polyester ile ıslanmış cam elyafı kalıp üzerine yatırılmalı ve hava kabarcığı kalmamalıdır. Yatırılan cam elyafı üzerine istenilen et kalınlğı elde edilene kadar kademeli olarak cam elyafı ve polyester püskürtmeye devam edilmelidir.
Püskürtme yönteminde reçine/cam oranı genellikle 2/1 – 3/1 arasında değişir. Püskürtme makinalarının kapasiteleri de genellikle 2-10 kg/dakika arasında değişmektedir.

Reçine Enjeksiyonu

Islak kalıplama (El Yatırması) ile soğuk presi arasında bir yöntemdir. Çift cidarlı bir kalıp içerisine cam elyafı yerleştirilir ve bir veya birkaç enjeksiyon deliğinden polyester kalıp içine yaklaşık 1 atm. basınçla verilir. Cam elyafının polyesterle ıslanması tamamlanınca reçine fazlası tahliye borularından çıkar.

Reçine yönteminin avantajları şunlardır:

1- Her iki yüzü düzgün ürün elde etme olanağı
2-Sabit şekil ve ağırlıkta ürün elde etme olanağı
3-Tek kalıpta üretilen ürünlerden daha kaliteli ürün elde etme olanağı
4-Takviye elemanları ve diğer parçaların tek işlemde eklenebilme olanağı
5-Kapalı kalıp kullanılması nedeni ile stiren buharlaşmanın azalması
6- Sertleşmenin ortam sıcaklığından fazla etkilenmemesi
7- Daha temiz çalışma ve az fire verme olanağı
8- İşçilik maliyetinde azalma

Bu yöntemin dezavantajı ise, ilk maliyetin daha yüksek olması ve kalıpların büyük bir özenle, 1’den daha fazla sayıda hazırlanması gereğidir.

Kopuk Rezervuar Kalıplama

Bu yöntem de, çift kalıpla her iki düzgün ürünlerin yapımında kullanılır. Yumuşak köpük bir malzemeye polyester emdirilir ve kuru cam elyafı yerleştirilmiş iki kalıp parçası arasında sıkıştırılır. Köpüğe emdirilmiş polyester, sıkışma nedeniyle cam elyafını da ıslatır ve sertleşmesi beklendikten sonra iki yüzü düzgün bir CTP ürün elde edilir. Kullanılan cam elyafı ve köpük kalınlığına bağlı olarak değişik mekanik özellik sağlanması mümkündür.

İkinci kademede tüm sistem, verilecek şekle göre hazırlanmış kalıplardan ısıtılmış bir bölge içerisinde geçer ve bu fırınlama sırasında reçinenin sertleşmesi sağlanır. Sertleşmiş levhanın kesimi ile üretim tamamlanır.

Işık geçirgen levha üretimi için cam takviyesinin toz bağlayıcılı keçe olarak veya kırpılmış cam elyafı olarak kullanılması ve polyester reçinenin de cam elyafının kırılma indisi ile eş değerde bir kırılma indisine sahip olması gereklidir. Bu amaçla özel polyesterler geliştirilmiştir.





Profil Çekme (PULTRUSION)

İstenilen şekilde profillerin üretimi için kullanılır. Profil şekilleri tamamen kullanılan kalıba bağlıdır ve ürünlerde boyuna mukavemet çok yüksektir.

Çekme yönteminde genellikle iki yöntem söz konusudur.

Birinci sistemde çekilecek cam elyafı önce katalizlenmiş polyester banyosundan geçirilir ve sonra ısıtılmış kalıplardan polyester fazlası sıyrılarak çekilir. Kalıplar aynı profilin şeklini belirler.

İkinci yöntemde cam elyafı belli bir gerilim ile kuru olarak ısıtılmış kalıplardan geçirilir ve kalıp içerisinde reçine enjekte edilir.

Kenar Kesme ve Yüzey İşleme

Kesim işleminin polyester henüz tam sertleşmeden yapılması tavsiye edilir. Bu amaçla keskin bir bıçak kullanılması ve CTP üründe herhangi bir bozulma oluşturmaması için bıçağın CTP laminata dik olarak tutulması yeterlidir.

CTP ürünlerde açılması gerekli delikler 5 mm çapa kadar, yüksek devirli matkaplarla delinebilir. 5-10 mm çaptaki delikler elmas matkap ucu ile delinmelidir. Daha büyük çaptaki delikler için kesiciler kullanılmalıdır.

Kesilmiş veya delinmiş olan her CTP ürün bu işlem yerinde tekrar polyester ile kaplanmalıdır. Aksi taktirde, ürünün temas ettiği su veya kimyasal maddeler laminat arasına sızabilir.

CTP ürünler genellikle kendinden renkli olarak üretilir ve boya gerektirmez. Ancak bazı özel durumlarda ürünün boyanması gerekebilir. Bu durumda yüzeyin kalıp ayırıcı ve parlatıcı elemanlardan tamamen arındırılması gerekir.


TERMOPLASTİK KOMPOZİTLERİN ÜRETİMİ


Klasik termoplastik imalat yöntemleri ile termoplastik kompozitler üretilmekle beraber ticari düzeyde kullanılan en önemli metod enjeksiyondur. Termoplastik kompozitlerin enjeksiyonunda bazı ilave zorluklarda ortaya çıkmaktadır.

Takviye malzemesi basma viskozitesi artacağından enjeksiyon basıncı termoplastiklere nazaran %80 kadar daha fazla büyüyebilir.

Kompozitlerde rijitlik termoplastiklerden dah yüksek olduğundan kalıptan çıkarma sıcaklığı daha yüksek tutulur ve bu yüzden bu işlem süresi kısa olmalıdır.rijitliğin yüksek olması kalıp konikliğinin artmasına ve enjektör sayısının da çoğalmasına yol açar.

Ayrıca pistonlu enjeksiyon makinası yerine karışmayı ve homojenleşmeyi ölçmeyi ve sıcaklık kontrolünü daha iyi sağlamak için vidalı enjeksiyon makinası tercih edilir. Makinanın vida hızı ve geri basıncı elyafların hasar görmeyeceği şekilde seçilmesi gereklidir. Elyafların aşındırıcı özelliği hem tezgahta hem de kalıpta hızlı aşınmaya yol açabilir. Bu mahsur sertleştirilmiş kalıp çeliği kullanılması halinde ihmal edilebilecek düzeye inebilir.





1. Enjeksiyon Kalıplama:

Granül veya toz halindeki malzeme bu kovan içerisinde ısıtılıp yumuşatılır. Daha sonra bu lüleden basınçlı olarak soğuk bir kalıba iletilir. Parçalı kalıp sıkıca kapatılmıştır. Katılaşma tamamlandıktan sonra parça kalıptan iticiler veya basınçlı hava ile çıkarılır. Çevrim otomatik olarak çalıştırılabilir.

2. Ekstrüzyon:

Kovanlara yerleştirilen malzemenin bir ıstampa yardımıyla basınç altında, belirli profillere sahip matrisler içerisinden geçirilerek şekillendirilmesine Ekstrüzyon adı verilir.

Bir kovan içerisinde dönen bir vidadan meydana gelen eksrüder en yaygın kullanılan makinadır. Vidanın devri plastik türü, kalıp özellikleri, granül çapı ve plastik sıcaklığı gibi parametrelere bağlı olarak değiştirilebilir. Bir ekstrüder vidası üç kısımdan meydana gelir. Besleme bölgesinde malzeme ön ısıtmaya tabii tutularak basınç bölgesine iletilir. Basınç bölgesinde vida derinliği tedrici olarak azaldığından malzemede bir sıkışma görülür. Bu sıkışma ile malzeme içerisindeki hava besleme bölgesine itilir. Ölçme bölgesinde vida derinliği biraz daha azalır ancak eksenel doğrultuda derinlik sabittir. Homojen şekil ve sıcaklıktaki basınçla kalıba itilir. Her üç bölgenin de uzunluğu malzeme türlerine göre değişir. Örneğin bir kompozit malzeme olan PVC için basınç tüm vida boyunca artar. Ekstrüder de değişik kalıplar kullanılarak çeşitli imalatlar yapmak mümkündür.





3. Kaplama:

Ekstrüderden üretilen plastik film veya levha kaplanacak malzeme hızlı bir şekilde örtüldükten sonra kompozit levha haddelenir. Böylece tam bir yapışma olur hem de tabak kalınlığı ayarlanmış olur. Önemli bir kaplama metodu tellerin üzerlerinin kaplanmasıdır. Özellikle elektrik teli üretiminde yüzeyi temizlenmiş ve ısıtılmış tel ekstrüderden beslenen kalıba girer. Kaplama hızı tel çapına bağlı olarak 1-1000 m/dk arasındadır.


4. Şişirme:


İçi boş kompozit parçalar, özellikle büyük boyutlu parçalar bu metodla kolay ve ucuz şekilde imal edilebilirler. İmalatın ilk kademesinde yuvarlak bir kalıptan erimiş bir tüp elde edilir. Daha sonra bu boruya iki parça kalıp içerisinde basınçlı hava üflenir. Birden fazla kalıp kullanılarak işlem sürekli hale getirilebilir. Bu metodda ektrüde bir silindir ve piston eklenir. Her şişirme işleminde belirli hacimdeki erimiş plastik malzeme şişirme ucuna iletilir. Hızlı soğumayı sağlamak için şişirme havası yerine sıvı CO2, soğuk hava veya yüksek basınçlı nemli hava üflenebilir. Ancak hızlı okuma mekanik özellikleri ve boyutsal stabiliteyi kötüleştirebilir.

5. Döner Kalıplama:

Şişirme kalıplamaya benzer şekilde içi boş parçaların imalatında kullanılır fakat metod farklıdır. Hassas olarak tartılan toz malzeme iki parçalı kalıp içerisine konulup kalıp kapatılır. Kalıplar bir fırın içerisinde ısıtılırken birbirlerine dik iki eksen etrafında döndürülür. Bir süre sonra yumuşayan malzeme, kalıp cidarlarına homojen tabaka halinde kaplanır. Kalıbın dönme hızı 20 dev/dk kadardır. Ana ve tali eksen devir sayıları oranı 4/1 ‘dir. Kalıp sıcaklığı malzeme türüne göre 250-400 C arasındadır. Kalıp daha sonra döndürülmeye devam edilirken soğutulur. Kalıp önce basınçlı hava ile daha sonra su jeti ile soğutulur. Daha sonra parça kalıptan alınır.


6. Thermoforming-Vakum veya Basınçlı Şekillendirme:


Thermoforming, termoplastik kompozit bir levhanın katlanabilme veya yumuşama sıcaklığına kadar ısıtıldıktan sonra vakum veya basınç etkisi ile bir açık kalıp içerisinde şekillendirilmesidir.

Vakum-thermoforming ile 0,025 mm den 6,5 mm’ye kadar kalınlıktaki levhalar kalıp üzerinde gerilir. Kalın levhalar çift taraflı ısıtılıp yumuşatıldıktan sonra vakum uygulanır. Isı kaynağı kızıl ötesi lambasıdır. Basınçlı kalıplamada 2Mpa ‘a kadar basınç uygulandığında şekillendirme daha kolay olup diğer özellikleri aynıdır. Kalıp dizaynında ve malzeme akışında derin çekmeye kısmen benzerlik gösterse de burada kalıba temas eden kısım hemen soğuyup katılaşır.


7. Haddeleme:


Haddeler ısıtılır ve aralığı hassas bir şekilde sabit tutulur. İmalatta haddelemeden önce malzemenin hazırlanması, haddelemeden sonra ise üretilen levhanın korunması çok önemlidir. ince levha üretiminde sarma sırasında merdane hızı biraz arttırılarak kısmen çekme işlemi de yapılır. Çekme hızı 0,1 –2 m/sn arasında seçilir. Prosesin çok hassas kontrol edilmesi durumunda bu metotla + 0,005 mm kalınlık toleransı elde edilebilir. Sürekli bir imalat metodu olduğundan, enjeksiyon gibi kesintili işlemlere göre kompozit malzemeler için daha uygun bir metottur.




8. Transfer Kalıplama:


Basınçlı kalıplamanın gelişmiş bir şeklidir. Kalıp içerisine gönderilecek malzeme önceden ayrı bir hücrede ısıtıldıktan sonra dar bir orifisten kalıp boşluğuna basılır. Malzeme içerisinde ısı dağılımı homojen hale geldiğinden sertleşme hızlanır. Üretilen mamulün çarpılma riski azalır. Akışın düzgünleşmesi ile çok daha karmaşık parçaların üretimi kolaylaşır.






































METAL KOMPOZİTLER


Metal Matriksler:


Alüminyum, titanyum, nikel fiberleri ve erimez metal matriksleri bir araya getirilip yapıştırılarak metal matriksler elde edilir. Bunlardan bor / alüminyum olanlar difüzyon yolu ile bağlanmış tabakalar ve plazma püskürtülmüş şeritler şeklinde üretilmektedir. Yapıştırıldıktan sonra alüminyum 530ºC ‘nin üzerindeki sıcaklıklarda işlenecek ise bor fiberlerinin tahrik olmaması ve özelliklerini kaybetmemesi için borsic fiberleri kullanılması gerekir.

Metal matriksli alüminyum kompozitleri sürekli veya aralıklı olarak üretilebilir. Düşük maliyetli parçalarda aralıklı olanlar, ağırlık kazancının istendiği yerlerde sürekli olanları tercih edilirler. Silikon korpit ve Al2O3 fiberlerinin hem sürekli hem de aralıklı olanları mevcuttur. Süreksiz fiberler, metal püskürtme veya toz metalürjisi ile birleştirilirler.

Tabloda bor / alüminyum kompozitinin plazma, difüzyon ve ötektik bağlama işlemlerine göre mekanik özellikleri gösterilmiştir. Kaynak konvansiyonel tekniklerinden birisidir. Difüzyon ile bağlama işleminde ise birleştirilecek yüzeyler, boşaltılmış retort içinde 490ºC’de ve 69Mpa basınçta veya 530ºC ve 2070pa basınçta 30-90 dakika ısıtılmak sureti ile iki katı yüzey arasında difüzyon sağlanarak parça birleştirilir.

Ötektik bağlama işleminde birleştirilecek parçalar, gümüş veya bakır ile kaplanır ve 6900pa basınçta 510-570ºC sıcaklıkta inert gazla doldurulmuş veya boşaltılmış çelik birt retort içine yerleştirilerek işlem gerçekleştirilir.


Bor-Alüminyum Kompozitinin Mekanik Özellikleri










Metal matrikslere uygulanan bu işlemler diğer reçinelerle karşılaştırıldığında çok masraflı olduğu görülür. Ayrıca, elde edilen matriksin boyutu ve şekli de sınırlıdır.


METAL MATRİKS KOMPOZİTLERİN İMALATI


Metal matriks kompozitlerde matriks malzemesi olarak Al,Mg,Ti kullanılır. Takviye olarak seramikler, partikül, levhacık, visker, elyaf şeklinde kullanılır. Matriks malzemesi olarak Cu ve Al’da grafit elyaf olarak kullanılır.

Metal matriks kompozitler sürekli takviyeli ve süreksiz takviyeli kompozitler olmak üzere ikiye ayrılabilir. En kolay ve en ucuz takviye fiberdir. Partikül ve levhacıklar ise viskerler ve fiberlere göre kolay üretilebilirler.





Süreksiz Takviyeli İmalat


Süreksiz takviyeli kompozitler parçacık, levhacık, visker takviyeli kompozitlerdir. En çok kullanılanlar visker ve partikül takviyeli kompozitlerdir. Alümina, borkarbür, SİC,TİC,WC en çok kullanılan partiküllerdir. Visker SİC (en çok kullanılan), Al.2O3, silis yumnitrür kullanılır. Visker maliyeti parçacığın 10-100 katı fazladır. SİC kullanıldığı zaman mukavemet rijitlik ve aşınma mukavemetini arttırır. Silindirik parçalarda genellikle yüksek l/r den dolayı viskerler mukavemeti daha fazla arttırır. Ancak imalat esnasında viskerler kırılırsa avantajı kaybolur. Bunun için özel imalat gerekir. Viskerlerin imalat esnasında yönlendirilmeleride önemli bir problemdir.


Metal matriks malzemelerin imalatı primer ve sekonder metotlar olmak üzere ikiye ayrılır. Primer metotta toz metal, sıvı metal emdirme basınçlı döküm, klasik döküm metotları kullanılır. Sekonder metotla ekstrüzyon, dövme, haddeleme gibi klasik plastik şekillendirme ile talaşlı imalat, kaynak ve lehim birleştirmeleri gibi metotlar kullanılır.

Primer Metotlar

Toz Metalurjisi

İlk basamak olarak Al alaşım tozu SİC visker ve partikülle karıştırılır. Viskerler 10-90 mikronmetre boyutunda ve 0,6 mikronmetre çapında kum ve kok elektrik fırınında buhar reaksiyonu ile elde edilir, kırılır ve boyutlandırılır. Karıştırma esnasında viskerlerin kırılması önlenmelidir. Karışımın düzgün olması için yağlayıcı ve katkılar ilave edilir. Karıştırmadan sonra buhar yakılır ve buharlaştırılır. Bu işlem preslemeden sonrada yapılabilir. Sinter sıcaklığı katı hal veya yarı sıvı için seçilebilir. Sıkıştırma sıcak izostatik presleme yapılır. Toz metalurjisi ile üretilen kütük daha sonra işlenir.
Sıvı Metal Emdirme


Preforma düşük basınçla sıvı metal emdirilir. SİC viskerli alüminyum kompozit bu yolla imal edilir. Visker üretimi için iki farklı metot vardır. Bunlardan biri seramik slip döküme benzer şekilde, diğeri pulp kalıplamaya benzer şekildedir. Her iki metotta viskerlerin koyu bir çamur haline gelmesi için bağlayıcı karıştırılır. Birincide çamur kalıp boşluğuna dökülür ve sertleştirilir. İkincide ise vakumla şekillendirilip sertleştirilir. Sertleştirilmiş çamurdan nem ve bağlayıcıyı uzaklaştırmak için yakılır. Sonuçta kısmen bağlanmış kısmen mekanik sıkışmış viskerler arasında sıvı sızıntısı için boşluk kalmış olur. Ön ısıtma ( metal emilmesini kolaylaştırmak için )yapılır. Emdirme visker dağılımının düzensizliği, gaz boşluğu, katılaşmada büzülmedir. Bu işlemden sonra sekonder işlem yapılması gereklidir.


Basınçlı Döküm


Basınçlı dökümle kokil dökümden daha kaliteli malzeme üretilir. Çünkü boşluklar daha az ve daha ince taneli yapı elde edilir. Seramik preformlar viskerler veya kırpılmış elyaftan elde edilir. Preform ısıtılıp kalıba yerleştirilir, metal dökülür ve basınç uygulanır. (70-100 MPa). Katılaşana kadar basınç kaldırılmaz.

ŞEKİL VAR !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!







Alüminyum pistonlarda kullanılan dökme demir halkalar yerine daha hafif preform elde edilir. Piyasada ticari yaygın bir metot olduğu için bu şekilde uygulanmış bir çok mamül vardır.


“Saffil” “Koowool” hızın izolasyonu için üretilmiş alüminyumoksittir. Düşük maliyeti metal matriks kompozitler için potansiyel malzemedir. Aşınma mukavemeti ve hafifliği için tercih edilir. Toyota firması dizel pistonu üretiminde ( ayda 28000 parça ) kullanıyor.


Konveksiyonel Döküm


A 356-A 357 Al alaşımları için vf = % 5-20 SİC partikülleri kullanılır. ( Al 356, Al 357 klasik döküm prosesi için ingot malzemelerdir.) döküm metodu A 356 ve A 357 alaşımında partiküllerin çökelmemesi için karıştırılır fakat yüzeydeki oksit tabakası bozulmamalıdır.

Nominal döküm sıcaklığı 700C ( 680C-790C ) `dir. Koruyucu gaz argondur. Gaz giderme veya tuz flux gerekmez. Döküm ve süzme normal işlemlerdeki gibidir. Kullanma maliyeti normal dökümün 2-3 katıdır.

Sekonder İşlemler

Plastik şekillendirme normal alaşımlarla aynıdır. İşlemede SİC aşındırıcı olduğundan hız çeliği uygun değildir. Elmas uçlar işlemede tercih edilir, kesme sıvısı olarak Al kesme sıvıları kullanılır. Kaynakta TİG kullanılır. Fakat alüminyum karbür oluşmaması için düşük olmalıdır.
Lehimlemede daha fazla SİC ıslanması için fluxlar daha etkili olmalıdır. Gaz giderme, kabarcık ve çatlama olmaması için çok önemlidir.

Sürekli Takviye Metotları

Sürekli takviyeli kompozit üretiminde istenen geometriyi sağlamak için imalata ilave olarak birkaç güçlük vardır. Takviye elyaf:

Kırılma olmadan istenen hacmin % sini sağlamalıdır.
Yüksek sıcaklıklarda oluşan reaksiyonlardan minimum hasar görmelidir.
Matriksten elyafa yükün transferi için yeterli ara yüzey bağı sağlanmalıdır.

Sürekli takviyeli imalatta işlemler bitmiş parça geometrisini sağlayacak şekildedir. Yani sekonder işlemler genellikle sınırlıdır. Plastik deformasyon elyaf kopmasına yol açtığından dolayı istenmez. Talaşlı imalatta ise elmas taşla kesme ve su jeti tercih edilir. Elyafı kesintiye uğratacak perçin delme vb işlemleri de sınırlı tutulmalıdır.

Primer iki temel işlem vardır:

Uygun elyaf-matriks preformunun imalatı,
İstenen parça geometrisi için preformun preslenmesi.

Primer İşlemler

Sıcak Presleme

Sıcak presleme işlemi aşağıda verilen işlem basamaklarından oluşur.

2 ŞEKİL VAR !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!












Hidrolik preslerde ısı ve basınçla elyaf matriks arasında bağ oluşturulur. Elyaf çapı genellikle 0,075 mm veya daha büyüktür. Takviye; bor, SİC veya metal elyaflar, geçici bir bağlayıcı ile ( akrilik reçine, dokuma veya metal tel ve şeritle ) bir arada tutulur. Tipik elyaf aralığı 4-10 elyaf/mm dir.[6]
Matriks folyo şeklindedir. Kalınlığı 0,05-0,150 mm arasındadır. Geçici bağlayıcı da kullanılarak toz matriks seçilebilir. Geçici bağlayıcı ile imalatta büyük bir silindir kalıp üzerindeki folyo matriks üzerine elyaf helisel olarak sıkıca sarılır. Daha sonra bağlayıcı fırça ile veya püskürterek kaplanır. Bağlayıcı kuruyunca, elyaf ve folyo kırılarak “monotape” elde edilir. Sırt folyosu kompozit içerisinde kullanılmayacak ise sökülür. Monotape istenen boyuta kesilerek istenen oryantasyon sağlayacak katlar dizilir ve kalıba yerleştirilir.
Sıcak preste malzeme etrafına vakum uygulanarak ve uygulanan bağlayıcı gazlaşınca sıcaklık ve basınç arttırılarak metal akışı sağlanır. Fiber türüne göre sıcaklık eriyinceye kadar tamamen katı halde olacak şekilde seçilir. Metal matriks akarak elyaf arasındaki boşluğu doldurur, bitişikteki folyo ile birleşir ve difüzyon bağı oluşturur. Basınç kaldırılır ve soğuyan parça kalıptan çıkarılır.
Dokunmuş elyaf ve folyo matrikste bağlayıcı gerekmez. Elyaf dokunmuş olduğundan, imalat sırasında elyaf düzeni bozulmayacağından daha karmaşık şekiller imal edilebilir. Basınç izostatik uygulanabilir. Yani otoklavda sıcak izostatik basınç kabında uygulanabilir. Sıkışma parçanın her yerinde aynı derecede oluşur. Bu durum özellikle yüksek akma mukavemetli parçalarda önemlidir. Sıcak pres SİC-Al ve SİC-Ti kompozitlerde başarı ile uygulanmıştır.

Vakumlu Döküm

ŞEKİL VAR!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!








Textron firması bu yöntemle takviyeli elyaf ile alüminyumu başarıyla dökmüştür. Hassas döküm kalıba imal edilip ikiye kesilmiş elyaf preformu elde edilerek kabuk kalıba yerleştirilir ve kalıp yarıları seramik yapıştırıcı ile yapıştırıldıktan sonra ön ısıtılıp alüminyum dökülür. Döküm esnasında vakum uygulanarak hava emilir ve sıvı alüminyumun elyafa girişi kolaylaştırılır. Seramik kabuk hava geçirir fakat alüminyumu geçirmez. Katılaşmadan sonra kabuk kalıp kırılır ve parça alınır.

Basınçlı Döküm

Süreksiz elyaf ile döküm metoduna benzerdir. Burada da elyaflar arası boşluk katılaşma sonuna kadar korunmalıdır. En iyi sonuçlar dokunmuş elyaf ile alınır.

Metal Püskürtme

ŞEKİL VAR !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!



















Elyaf bir silindirik boru kalıp üzerine sıkıca sarıldıktan sonra plazma veya tel ark ile metal elyaf üzerine püskürtülür. Toz metal DC ark veya indüksiyon plazma ile püskürtülür. İndüksiyonda daha iri tozlar kullanılır ve süre kısalır.
Saflığın önemli olduğu durumlarda Ti alaşımları gibi iri taneler daha fazla empürüte içerdiğinden bu istenmez. Tel ark püskürtmede, ark matriks malzemesinde iki tel arasında oluşur. Eriyen alaşım inert bir gazla istenen yüzeye püskürtülür. Al alaşımları hava ortamında veya soy gazda püskürtülebilirler. Ti alaşımları ve süper alaşımlar kapalı soy gaz ortamında püskürtülmelidir.
Plazma ve ark püskürtmede elde edilen sıvı metal damlacıkları elyaf üzerine çarptığında boşlukları doldurur ve düzleştirir. Sonuçta %80 hacim yüzdesi elde edilir. Yüksek mukavemetli monotape’nin çıkarılması elastisite modülüne bağlıdır. Ti ve süper alaşımların kalıptan çıkarılması Al ve Mg alaşımlara nazaran oldukça zordur. Monotape’ler daha sonra kesilerek istiflenir. Vakum altında veya HIP ile sıcak pres uygulanır. Şekilde tungsten telle takviyeli süper alaşım içi boş türbin kanadının imalat kademleri verilmiştir.[7]

ŞEKİL VAR AGABEY!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!



Sıvı Metal İnfiltrasyonu
Grafit-Al ve grafit-Mg kompozitler, kaplanmış grafit elyaflarla sıvı metal infiltrasyonu (LMI) ile imal edilir. Bu işlemde, çok katlı bir grafit ini önce yüzeysel olarak kimyasal aktivasyon işleminden geçirilir.
Bu işlemde;elyaf yüzeyi 700 C de buhar yoğunlaştırma yolu ile bir Ti borit tabancasıyla kaplanır. Ti borit için ise Zn buharı ile Titanyum tetra klorür veya bor tetra klorür kullanılır. Aktif yüzey alüminyum veya magnezgum ile ıslanabilir olduğundan in sıvı metal banyosundan geçirilerek grafit takviyeli tel elde edilmiş olur(%50 Vg).
Bu işlemde royan esaslı T50 ve T75; PAN esaslı T300, Gy70, HM3000 ve Calion ve pitch esaslı P55, P100, P120 ve P140 elyaflar kullanılabilir.
1100,A201, 2024, 356, 5083, 5154, ve 6061 Alüminyum alaşımları ile AZ
31, AZ91, ZE41, QE22, E233 magnezyum alaşımları uygun malzemelerdir.
Kaplanmış telin üretiminden sonra, sıcak pres veya pultrusyon metodunda uygulanabilir. Sıcak preste elyaf geçici bir bağlayıcı ile keçe formuna getirilerek kullanılır. Keçe katları istenen oryantasyon ve kalınlık sağlanacak şekilde istiflenir. Düşük sıcaklık ve vakum altında (370C-425C) bağlayıcı yakıldıktan sonra yüksek sıcaklık ve basınçta presleme yapılır.
Çubuk boru CTL profillerinin imalatında pultruzyon metodu kullanılır. kalıp içerisinde ve basınç birlikte uygulanarak matriks-elyaf arasında difüzyon bağı sağlanır.
6061 Al alaşımı SİC tel preformu (Plazma püskürtme metoduyla elde edilen )SCS-2-pultruzyonla profil haline getirilir. 3 m uzunluğunda ve 3cm çapında diğer metotla aynı presleme derecesinde pultruzyon ile imal edilir.

Elektro Kaplama

Grafit-Cukompozitlerde elyafın doğrudan kaplanması ile preform elde edilir. Elektro kaplanmış elyaflar istenen şekilde flaman sarma ile elde edilip sıcak preste sıkıştırılır. Metal kaplama 0,5-3 mikronmetre kalınlığındadır. P75,P100,P120,IM-6 grafitleri ile saf bakır kullanılır. Grafit-Cu kompozitler kontrollü genleşme, yüksek ısıl iletkenlik, yüksek elektrik iletkenliği, yüksek katılık ve mukavemet özelliklerinin istendiği metal iskeletli devre kartlarında kullanılmaktadır.


SEKİL VAR!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!1 LENNNNNNNNNNNNNNNNN










KOMPOZİT MALZEMELERİN DİZAYN VE ÖZELLİKLERİ

Kompozit yapılar , eş yönlü (izotrop) metaller ile mümkün olmayan dizayn serbestliğine yeni boyutlar açmıştır. Modüller, kalınlaştırma ve kuvvetlendirme, tek bileşenlerde serbestçe çeşitlendirilebilir. Parçalar, yüksek gerilimli alanlardan gelen yükleri transfer edebilmek için bölgesel olarak yumuşatılabilir. Geniş, tek parçalı yapılar, bağ yığınlarına ihtiyaç duyulmadan imal edilebilir. Kompozit malzemeler için dizayn iyi tanımlanmış elastik ve plastik gerilmeler davranışlarına sahip izotropik metallerden tamamen farklıdır. Yapısal parçalar için, tam hatalı bölgeler araştırılmalıdır ve kesme gerilmeleri ile iç gerilmelere dikkat edilmelidir. Çünkü bu yapılardaki gerilmeler, birinci derecede matrise bağlıdır, güçlendirilmiş elyaflara (liflere) bağlı değildir.

Bileşenler, karbon reçineler veya C-GI reçine bileşenlerinden oluşur ve sık sık da gelişmiş kompozitler olarak adlandırılan yapraklı yapılardan oluşurlar. Onlar aslında izotropik yarı izotropik veya fazlaca anizotropik olabileceği gibi, materyal şekline, Lay-up biçimine yada üretim metotlarına bağlı olabilirler. Bir çok parça, liflerdeki büyük yönelmiş özelliklere işletmek için anizotnop olarak dizayn edilir.

Karbon, cam veya Kevlar fiberli kompozitler, yapraklı sert yapılar gibi iyi bilenen hale gelirler. Bunlar yani bu materyaller dizayn esnekliğinde yeni boyutlar sunarlar. Fakat bu avantajlar beraberinde bazı dizayn problemlerine neden olur.

MALZEME ÖZELLİKLERİ

Sertlik:

Yapısal parçaların dizaynında, fiberle güçlendirilmiş yapılar önem arz eder. Bu kompozit sistemler uygun nedenlerle birleştirilirler. Örneğin, fiberin bölgesel kompozisyonu kabul edilerek, boyutlar ile fiber yapısının şekli ve tipi değiştirilerek, bir kompozit parçanın farklı alanlardaki sertlik değerleri önemli oranda değiştirilir.

Süneklik:

Çok rijit metallerdeki gibi, karbonla güçlendirilmiş plastiklerde gevrektir. Çünkü karbon lifleri kırılgandır. Karbon lifli kompozitler bir davranış göstermezler ve darbe dirençleri oldukça düşüktür.

İletkenlik (Geçirgenlik):

Plastik reçineler içerisine katılan karbon fiberleri, elektrik ve ısı iletkenliğini sağlayan tertiplere neden olurlar. Elektrik iletkenliği doğru akım için faydalar sağlar. Bu özellik elektrostatik uygulamalar için bir avantajdır.

Isıl Genleşme:

Bir kompozitin ısıl genleşme katsayısı sadece fiberlerin boyutlarına bağlı değildir. Fakat matriks metalin ısıl davranışları da önemlidir. Dolayısıyla kompozit malzemelerdeki ısıl genleşmeleri önlemek için dikkat edilmelidir ve yönler ile boyutlar ilgili tolerans limitlerini aşmamalıdır. Eğer ki ısıl genleşmeler zarar verici seviyede ise kesintili fiberlerdeki rasgele yönlenmiş yapı uygun bir çözüm olabilir. Matriks materyaldeki genleşme fiberlerden daha büyüktür. Isıl genleşmeler bir kompozit malzemede kolayca oluşabilir. Çünkü matriks reçinedeki elastik genleşmeler, karbon liflerinden daha geniş ve sünektir. Ayrıca indüklenmiş ısıl gerilmeleri absorbe eder. Ara yüzey bağ kuvveti fiber-matriks boyunca değişmez ve kompozit malzemenin özelliklerini etkilemez. Bir kompozit malzemenin çalışma sıcaklığının limitleri, matriks yapısına bağlıdır. Yüksek sıcaklık epoksileri için sıcaklık dağılım birkaç yüz derece olabilir. Maksimum olarak 350ºF (177ºC)dir.
Eğer gerilmelerin seviyesi 30 kips / inç² (207 Mpa) ve elastisite modülü 5-30*10000000 lb. / inç² (34,5-2076 pa) olacağı bekleniyorsa, kuvvetlendirilmiş fiberlerin bazıları belirli şekillerde olmalıdır.

Şekiller ( Morfoljiler ):

Bir parçanın istenilen dizaynında ilk olarak, uygun metaller şekilleri ( formları ) ve üretim metodlarının anlaşılması gerekir. Kompozit yapılar çok çeşitli şekiller sahip olmalarına rağmen hepsi, polister, tipik epoksilen, reçine matriskteki uzun fiberlerle meydana gelir.kısa ve rasgele dağılmış fiberlerde, uzun fiberlerle birlikte bir darbe emici gibi kullanılırlar. Materyal şekillere belirli fabrikasyon ( üretim) işlemleri ile temin edilir. Şekiller ve işlemler, karıştırılan kuru fiberler ve reçinelere göre gruplandırılabilirler.

DİZAYN FAKTÖRLERİ

Geçmişte dizayn mühendislerinin yaklaşımı, kompozitlerin yerine geçen yeni parçaların dizaynı idi. Örneğin, kompozit malzemelerden türbin motorları dizaynında, mevcut bileşenleri ağırlık ve maliyetin azaltılması gibi bir yol izlenmiştir. Kompozit parça dizaynı, bu nedenle kompozitler genelde önemli olmayan komşu tesisatlarla uygunluğa zorlanmıştır. Sonuç olarak, kompozit bileşenler, orijinal motor dizaynında istenmeyen ekstra özellikleri ve fazlalıkları ihtiva ederler. Dahası, kompozit yapılarının belirli mukavemet özellikleri ve daha yüksek belirli sertlik gibi tüm avantajların tamamı avantaj olarak alınamaz. Değişen isteklerden dolayı ortaya çıkan maliyet ve ağırlık, motor dizaynına kompozit malzemeleri daha az çekici hala getirir.
Kompozitlerin birleştirilmesi ile oluşan yeni motor dizaynında düşük ağırlık ve düşük maliyet planlanmıştır. Kompozit malzemeler, gaz-türbin motorlarında yaygın olarak kullanılmamaktadır. Çünkü motor sistemlerinin doğal yapısı, malzeme yapısındaki değişmelere karşı aşırı derecede koruyucu tarzda yapılmamıştır. Yani ilerlemiş süpersonik motorlar, en düşük ağırlıkta, maksimum performansı verecek şekilde dizayn edilmiştir.
Ticari amaçlı jet türbin motorlarında kritik kompozit bileşenler, türbin motor sistemleri ve askeri alanda kompozitlerin başarılı bir şekilde kullanılmasına dayandırılır. Bir işletimsel jet motorundaki malzemelerim toplam sıcaklık oranı –65’den yaklaşık olarak 2200ºF (-54’ den 1220ºC)’ye ulaşabilir. Bunlar genellikle uçak motorlarında, fanlarda, bazı durumlarda düşük basınçta kompresörlerde ve sıhhi tesisatlarda kullanılırlar. Bunlardan 1000ºF (538ºC)’ de kullanılabilen Bsc-Ti hariçtir. Bu kompozit malzeme 600ºF (316ºC) ‘yi geçebilecek giriş sıcaklıklarında motorlarda daha ileri seviyede kullanılabilir.
Yapısal kompozitler, normal biçimde sertleştirilen fan pervanelerinde çekicidir. Bu durumda yüksek sertlik, kompozitlerin düşük yoğunluğu, fan veya kompresör veriminin artması, maliyet ve ağırlığın azalması gibi avantajları kompozitler içerir. Daha da önemlisi, metal parçalarla mümkün olandan %50 daha yüksek dönme hızı sağlayan kompozit fanlar yapılabilir.



Motorlardaki yüksek sıcaklıklar genellikle, polimid reçine veya metal (Al ve Ti) gibi kompozit matrisklerin tipini sınırlar. Güçlendirilmiş, süper alaşımlı fiber yapılardaki gibi yeni kompozit sistemler, kompresör ve türbinlerde ilave uygulama alanları bulmuştur.

KOMPOZİT MALZEMELERİN MEKANİK DAVRANIŞLARI

Kompozit malzemeler onları daha klasik mühendislik malzemelerinden farklı kılacak birçok karakteristiklere sahiptir. Çoğu yaygın mühendislik malzemeleri homojen ve izotroptur. Yapılar ile sıcaklık bağımlı izotropik malzeme özellikleri, bir sıcaklık değişimine (gradyanına) maruz bırakıldığında homojen değildir. Fakat hala izotropiktir. Kompozit malzemeler sık sık hem heterojendir ve hem de anizotropiktir. Bazı kompozit malzemeler çok basit örneğin, yaprak şekilli cam fiberli yapı, üç tabakaya sahiptir ve bunların her biri homojen ve izotropiktir.


































KOMPOZİTLERİN MEKANİK ÖZELLİKLERİ

Eş-Deformasyon Hali Kompozitin Elastik Modülünün Bulunması

Yapılan kabuller:
-Fiber matriks ve kompozitin elastik davranış göstermektedir.
-Fiber matriks ara yüzeyi mükemmeldir.
-Fiberler ,uygulanan kuvvete paraleldir.
-Fiberler üniform dağılım göstermektedir.
-Fiberler süreklidir.

Şekil 16 da Eş deformasyon halindeki bir kompozit malzemeye etkiyen kuvvetler görülmektedir.burada F= Kompozite etkiyen yük, FF = Fiberlere etkiyen yük, FM = Matrikse etkiyen toplam yük, AK=Kompozitin kesit alanı, AF= Fiberlerin seti alanı ve AM= matriksin kesit alanıdır.



FM FF



















F



Şekil 16: Eş deformasyon Halindeki Bir Kompozit Malzemeye Etkiyen Kuvvetler.

Hook Bağıntısı;

F= σ.A
F=FF +FM
σK=Kompozitteki gerilme,τF=Fiberdeki gerilme ve τM= matristeki gerilme olmak üzere;





σK * AK = σ * AF + σM * AM
σK * AK * LK = σF * AF * LF + σM * AM * LM
σK x VK = σF x VF + σM * VM
σK = σF VF / VK + σM *VM / VK
VF / VK = λF = Fiber Hacim Oranı
VK = VF + VM
VM / VK =λM = Matriks Hacim Oranı
σK = σF * λF +σM * λM (Karışımlar Kuralı)

PK = Kompozitin Yoğunluğu, PF = Fiberin Yoğunluğu ve PM = Matriks yoğunluğu olmak üzere ;

PK = PF * λF + PM * λM

ψK = Kompozitin elektrik iletkenliği, ψF = Fiberin elektrik iletkenliği ve ψM = Matriksin elektrik iletkenliği olmak üzere ;

ψK = ψF * λF + ψM * λM (Paralel Yönlü)

KK = Kompozitin dik yönde ısı iletkenliği, KF = Fiberin dik yönde ısı iletkenliği ve KM =Matriksin dik yönde ısı iletkenliği olmak üzere ;

-KK = KF * λF + KM * λM
-(1/KK) = (1/KF) * λF + (1/KM) * λM

λF + λM = 1 λF = AF / AK λM = AM / AK λM = 1-λF

-σK = σF * λF + σM * (1-λF)

EK = Kompozitin elastik modülü, EF = Fiberin elastik modülü,
EM = Matriksin elastik modülü, εK = Kompozitin şekil değiştirme oranı,
εF =Fiberin şekil değiştirme oranı ve εM = Matriksin şekil değiştirme oranı olmak üzere;

Hooke Bağıntısı : σ = E * ε

EK * εK = EF * εF + EM * εM

ΔL = Uzama miktarı ve L = Toplam boy olmak üzere;
ΔLK / LK = ΔLF / LF = ΔLM / LM = Uzama miktarları eşit olacaktır.
ΔLK / LK = εK ; ΔLF / LF = εF ; ΔLM / LM = εM

εK = εF = εM olduğundan dolayı;

EK = EF * λF + EM * (1 - λF)
EK * εK = EF * εF + EM * εM

EŞGERİLME İÇİN KOMPOZİTİN ELASTİK MODÜLÜNÜN BULUNMASI:

Şekildeki eş-gerilme halindeki bir kompozit malzemeye etkiyen kuvvetler görülmektedir. Burada ; F = FK = FM = FF ve A = AK = AM = AF →
F / A = FK / AK = FM / AM = FF / AF dolayısıyla σ = σK= σM = σF






F MATRİKS FİBER MATRİKS F


F = FK = FM = FF


Şekil 17: Eş gerilme halindeki bir kompozit malzemeye etkiyen kuvvetler


εK = εF = λF + εM ( 1 – λF )

Hook bağıntısı ; σ = E * ε → ε = σ / E

σK/ EK = λF / EF * λF + σM / EM * λM

( 1 / EK ) = ( 1 / EF ) * λF + ( 1 / EM ) * λM

KOMPOZİTLERİN POİSSON ORANIN BULUNMASI

Şekil 18 de kompozitin x – y yönünde çekilmesi ile boyutlarında oluşan uzamalar ve kısalmalar görülmektedir. Bu durumda x- yönünde uzama ve y- yönünde kısalma olmaktadır.
Δh = Kısalma miktarı. ΔL = uzama miktarı. ε1= 1 yönündeki şekil değiştirme ε2=2 yönündeki şekil değiştirme olmak üzere :


∆hM/2
MATRİKS hM/2
∆hF/2

hF hK

∆hF/2
hM/2
∆hM/2


LK = LM = LF ∆L / 2 ∆L / 2 1 veya x-ekseni
2 veya y-ekseni

Bir kompozitin x yönünden çekilmesi ile boyutlarında oluşan uzama ve kısalmalar

ε1 = ∆L / L = (∆L / 2 +∆L / 2 ) / L 1 yönündeki uzama

ε2 =∆h / h = (∆h / 2 +∆h / 2 ) / h 2 yönündeki kısalma

1 yönündeki uzama için; 2 yönündeki kısalma için;

∆L = ∆LK = ∆LM = ∆LF ∆h = ∆hK = ∆hM = ∆hF

γ = poisson oranı olmak üzere

γ = ε2 / ε1 = ∆h / h = ∆L / L

matriks için poisson oranı ;

γM = ε2M / ε1M = ( ∆hM / hM ) / ε1M ∆hM =hM * ε1M* γM

fiber için poisson oranı ;

γF = ε2F / ε1F = ( ∆hF / hF ) / ε1F ∆hF = hF * ε1F* γF

kompozit için poisson oranı ;

γK = E2K / ε1K = ( ∆hK / hK ) / ε1K ∆hK = hK * ε1K * γK

hK * ε1K * γK = hF * ε1F * γF + hM * ε1M * γM

∆LK = ∆LM = ∆LF ( 1 yönündeki uzama )

ε1K = ε1F = ε1M

hK * γK = hF * γF + hM+ γM

VF / VK = λF = fiber hacim oranı

VK = VF + VM

VM / VK = VM = matriks hacim oranı

γK = γF * λF + γM * λM

KOMPOZİTLERİN KAYMA MODÜLÜNÜN BULUNMASI

Şekil 19 ‘ da bir kompozitin bir kuvvet neticesinde oluşan kayma görülmektir. Burada ; Z = kayma gerilmesi, δ = kayma şekil değiştirmesi, G = kayma modülü ve θ = kayma açısıdır.

Tan θ = ∆F / hF = δF ∆F = hF * δF = h * λF * δF

Tan θ = ∆M / hM = δM ∆M = hM * δM = h * λM * δM

Kompozit için ; ∆K = hK * δK = h * δ

∆K = ∆M + ∆F h * δ = h * λM* δM + h * λF * δF

δ = λM * δM+ λF * δF
Z
δ

MATRİKS θM MATRİKS

FİBER FİBER ∆M/2
01 FİBER
0
MATRİKS θM MATRİKS
∆F
z ∆M/2




MATRİKS
0M
hM
MATRİKS


∆M

Şekil 20: Bir kompozite kuvvet neticesinde oluşan kayma.

Z = G / δ δ = Z / G ve δK = ZK / GK ; δF = ZF / GF ; δM= ZM / GM

ZK / GK = ( ZF / GF ) * λF + ( ZM / GM ) * λM

ZK = ZF = ZM olduğundan dolayı ;

1 / GK = (1 / GK ) * λF + ( 1 / GM ) λM

GK = ( GM * GF ) / ( GM * λM + GF * λF )


BÖLÜM-1
GİRİŞ
KALIPÇILIĞIN TANIMI VE SINIFLANDIRILMASI
1.1. KALIPÇILIĞIN TANIMI
1.1.a.Çalışma Alanlarına Göre Kalıpçılığın Sınıflandırılması
1.1.b. Kalıpların Sınırlayıcı Yönleri
BÖLÜM 2
2.SAC METAL KALIPLARININ SINIFLANDIRILMASI
2.1. KESME KALIPLARI
1.a. Giyotin Makaslarıyla Kesme
1.b. Kalıplarla Artıksız Kesip Ayırma
1.c. Ayırma Zımbalarıyla Kesip Ayırma
2.a. Kesme Zımbalarıyla Delme
2.b. Koparma Kalıplama
2.c. Delme ve Biçimlendirme Kalıplama
3.a.b. Yarı-Tam Çentik Açma
4.a. Çekme Düzeltme Kalıbı
4.b. Tıraşlama
2.2. BÜKME KALIPLARI
2.2.a. Bükme
2.2.b. Kenar Bükme
2.21.c. Katlama ve Kenet Bükme
2.2.d. Kıvırma Bükme
2.2.e. Oluklama Bükme
2.3. ÇEKME KALIPLARI
2.3.a. Tanıtma
2.3.b. Çekme Kalıplarının Sınıflandırılması
2.4. DİĞER KALIPLAMA ŞEKİLLERİ
2.4.a. Şişirme Kalıpları
2.4.b. Sıvama Kalıpları
2.4.c. Ardışık Kalıpları
2.4.d. Birleşik Kalıplar
2.4.e. Fışkırtma ( Eksturizyon ) Kalıpları
2.4.f. Basma Kalıpları
BÖLÜM 3
3. BAĞLAMA VE DELME KALIPLARI
3.1.BAĞLAMA VE DELME KALIPLARININ TANIMI
3.2. DELME VE BAĞLAMA KALIPLARININ KULLANIM AMAÇLARI
3.3. BAĞLAMA VE DELME KALIPLARININ AVANTAJLARI
3.4. DELME VE BAĞLAMA KALIPLARININ UYGULAMA ALANLARI
3.5.BAĞLAMA VE DELME KALIPLARININ SINIFLANDIRILMASI
A. ESAS AMAÇLARINA GÖRE SINIFLANDIRAMA
1.Takım Tezgahları İle Kullanılan Kalıp Ve Bağlama Aparatları
2.İşleme Takımlarının Yerleştirme Ve Kenetlenmeleri İçin Kullanılan Aparatlar
3.Montaj Bağlama Aparatları
4-Kontrol Bağlama Aparatları
5-iş parçalarının kavranmaları ,ellenmeleri ve çevrilmeleri için kullanılan aletler
B. ÖZELLEŞTİRME DERECELERİNE GÖRE SINIFLANDIRMA
1.Standart Bağlama Aparatları Veya Aksesuarları
2.Stok Kalıp Ve Bağlama Aparatları
3-Özel Kalıplar Ve Bağlama Aparatları
C- OPERASYON ÖZELLİKLERİNE GÖRE SINIFLANDIRMA
3.6. BAĞLAMA VE DELME KALIPLARININ MALZEMELERİ
a. Özellikleri Belirtilmemiş Çelikler
b. Standart Çelikler
c. Takım çelikleri
d. Dökümler
e. Alüminyum ve Magnezyum
f. Sinterlenmiş Karbaytlar (Sert Maden Plakalar)
g. Plastikler
h. Diğer Metalik Olmayan Malzemeler


BÖLÜM 4
HACİM KALIPÇILIĞI
KISIM 1
4.1.1.TANITMA ENDÜSTRİDEKİ ÖNEMİ
4.1.2. HACİM KALIPÇILIĞININ SINIFLANDIRILMASI
4.1.3.PLASTİK HACİM KALIPÇILIĞI
4.3.1. Tanımı
4.3.2. Plastik Kalıplama Metotları
A – En Çok Kullanılan Plastik Kalıplama Metotları
B – Diğer Kalıplama Metotları
A-1- Sıkıştırma Kalıplama Metodu
A-1-1- Sıkıştırma Kalıplama Metodu Ve Özellikleri
1-Taşmalı Sıkıştırma Kalıpları
2-Yarı-Taşımalı Sıkıştırma Kalıpları
3- Taşmasız Sıkıştırma Kalıpları
A-1-2-Sıkıştırma Kalıbı Tasarımında Göz Önünde Bulundurulacak
Hususlar
A-2- Transfer Kalıplama Metodu
A-3 Enjeksiyon Kalıplama Metodu
a-Kalıp Tasarımı
b-Kalıp elemanları
A-4- Fışkırtma Kalıplama Metodu
A-4-1- Fışkırtma kalıpları ve kalıplama metodu
1-Tek yuvarlak delikli dişi kalıplar
2-Dar ve uzun kanallı dişi kalıplar
a-T kanallı dişi kalıplar
b-Askı veya çengel kanallı dişi kalıplar
3-Boru fışkırtma kalıpları
a-Yandan beslemeli boru fışkırtma kalıbı
b-Örümcek ağı tipi boru fışkırtma kalıbı
c-Helisel oluklu mantren tipi fışkırtma kalıbı
4-Profil Kalıpları
A-5-şişirme kalıplama metodu
A-5.1- Şişirme kalıpları ve kalıplama metodu
a-Sıkma çeneli şişirme kalıbı
b-Orbet Şişirme Kalıbı
c-Sıkma Bilezikli Şişirme Kalıbı
A-6-Haddeleme Kalıplama Metodu
A-7- döndürmeli kalıplama metodu
A-7-1-Döndürmeli kalıplamanın fayda ve zararları:
A-8-soğuk kalıplama metodu
1-Kolay ergiyen (organik) maddeler:
2-kolay erimeyen (inorganik) maddeler:
4.1.4. PLASTİK KALIP MALZEMELERİ
4.1.4.1. Az karbonlu çelikler
4.1.4.2. Orta karbonlu çelikler
4.1.4.3. Yüksek karbonlu çelikler
4.1.4.4. Alaşımlı çelikler
KISIM-2
4.2.1. METAL DÖKÜM HACİM KALIPÇILIĞI
4.2.1.1. Basınçlı Döküm Kalıplama Metodu
4.2.1.2.seramik döküm kalıplama metodu
4.2.1.3.döküm Kum kalıplama metodu
4.2.2. Basınçlı Döküm Kalıplamanın Endüstrideki Önemi
Basınçlı Döküm Malzemeleri
a-Kalay, kurşun ve kalay-kurşun alaşımları
b-Çinko esaslı basınçlı döküm alaşımları
c-Alüminyum esaslı alaşımlar
d-magnezyum esaslı basınçlı döküm alaşımları
e-bakır esaslı basınçlı döküm alaşımları
BASIÇLI DÖKÜM KALIPLAMA METOTLARI
KALIP MALZEMELERİ:
a-sertleştirme işlemi :
b-mekaniksel erozyon
c-Kimyasal Etkenler
KISIM-3
SICAK DÖVME HACİM KALIPÇILĞI
Tanıtma
Sıcak dövme kalıplarının endüstrideki önemi
Sıcak dövülebilir malzemeler ve özellikleri
SICAK DÖVME KALIP ÇELİKLERİ
Sıcak Dövme Kalıp Çeliklerinde Aranan Özellikler;
Sıcak Dövme Kalıp Malzemelerinin Seçiminde Aşağıdaki Hususlar Göz Önünde Bulundurulmalıdır.
KALIP ÖMRÜ
SICAK DÖVME HACİM KALIPLARININ SINIFLANDIRILMASI
1-açık dövme kalıpları:
2- Kapalı dövme kalıpları :
3-sıcak yığma kalıpları:
4-Fışkırtma kalıpları :














BÖLÜM-1

GİRİŞ
KALIPÇILIĞIN TANIMI VE SINIFLANDIRILMASI
1.1. KALIPÇILIĞIN TANIMI
Sanayi yönünden gelişmiş dünya ülkelerinde, özdeş olup da pek çok sayıdaki parçalar kullanma alanlarına göre sac metal veya hacim kalıplarıyla seri halde üretilmektedir. Geniş kapsamlı kalıpçılık mesleğini sanayi alanında uygulama olanağı bulan gelişmiş ülkeler, eski yöntemlerin ve pratik bilgilerin ışığı altında modern kalıp yapımcılığını ve bu kalıpların çalıştırılmasında kullanılan pres tezgahlarını geliştirmişlerdir.

Türkiye’de yani olmamakla beraber kalıpçılık mesleğine büyük önem verilmekte ve bu konuda ülke koşulları da göz önünde tutularak üstün çabalar sarf edilmektedir. Çünkü ekonomik yönden gelişmiş dünya ülkeleri ile boy ölçüşebilmek için günlük hayata girmiş hemen her alanda kullanılabilecek pek çok parçaları düşük maliyette üretmek mecburiyeti vardır. Bu üretimin gerçekleşebilmesi için malzeme sarfiyatını minimuma düşürmek, üretim kapasitesinin maksimuma çıkarmak ve işçiliği en düşük düzeyde tutmak amaçlananlardan birkaçını teşkil etmektedir.

Temel amaçları birbirinden farklı olmayan ancak yaptıkları işler bakımından farklılıklar gösteren kalıpçılık mesleğini aşağıdaki şekilde sınıflandırmak mümkündür.

1- Sac Metal Kalıpçılığı
2-Atölye İş Kalıpçılığı ( İş kalıpları )
3-Hacim Kalıpçılığı

Yukarıda ana hatlarıyla sınıflandırılan kalıpçılık mesleği bir bütün olup bu mesleği bilen kişiye ‘KALIPÇI’ çalışma alanlarına göre metal veya metal olmayan malzemelerden seri halde ve çok sayıda özdeş parça üretiminde kullanılan aparata da ‘ KALIP ‘ denir.
Sac metal kalıpçılığında talaş kaldırılmaksızın sac malzemelerden seri halde parçalar üretilmektedir. Hacim kalıpçılığında ise, dövülebilir malzemelerden sıcak döverek ve metal olan, metal olmayan malzemelerle plastik malzemelerden değişik metotlarla seri halde parçalar üretilebilmektedir.

1.1.a.Çalışma Alanlarına Göre Kalıpçılığın Sınıflandırılması
Daha önce ana hatlarıyla değinilen kalıpçılık çalışma alanlarına göre Tablo 1 de görüldüğü gibi sınıflandırılır.
Genel olarak iyi tasarlanmış ve konstrüksiyon hatası bulunmayan kalıpların sağladığı faydalar aşağıdaki şekilde açıklanabilir.

1-Kalıplanan parçaların üretim oranı yüksektir
2-Seri üretim kolaydır
3-Her parça için sarf edilecek insan gücü azdır
4-Üretimin otomatik olarak yapılması mümkündür
5-Kullanma yerine göre üretilen parçaların yeniden işlenmesine gerek yoktur
6-Üretilen parçalar tamamen özdeştir
7-Değişik metotlarla üretilmeyen çok küçük parçaların üretimi kolaydır
8-Değişik biçimdeki parçaların üretimi ekonomiktir
9-Bazı hallerde kalıplama tezgahını ve kalıbı maden farklı malzemelerden aynı parça kalıplanabilmektedir
10-Üretim süresince kalıplanan parçalara ait ölçülerin arzu edilen sınırlar içerisinde tutulması mümkündür.

1.1.b. Kalıpların Sınırlayıcı Yönleri

1-Kalıp maliyeti yüksektir
2-Kalıp yapımında kullanılan tezgah ve aksesuarları pahalıdır
3-Bazı hallerde üretimin kontrolü kolay değildir
4-İyi bir kalıpçının yetiştirilmesi her zaman kolay olamamaktadır
5-Kalite kontrolü kısa zamanda yapılamayabilir
6-Probleme esas olabilecek bilgiler yetersizdir
7-Kalıp ömrünün uzun olmasının sağlayan faktörlerin eksikliği gibi sınırlayıcı yönleri vardır.

Her meslekte olduğu gibi kalıpçılık mesleğini konu alan eğitim ve öğretim sistemi üç temel esası içermektedir.

a-Bilgi
b-Beceri
c-Tutum ve davranışlar

Kalıpçılık mesleği, belli bir düzeyde görmüş ve el becerisi oldukça yüksek mesleğini sevebilecek kişilere iyi tespit edilmiş bir öğretim süresi içerisinde uygulamalı olarak verilir.Teorik bilgilerle birlikte basit işleri içeren kalıplardan, kademeli olarak karmaşık işleri kapsamına alan uygulamalı çalışmalar ön planda tutulur.

Kalıpçılık mesleğini konu edine kişiler en azından basit matematik ve tasarı geometri kurallarını teknik resim çizimi ve okunuş markacılık ve ölçme bilgisini atölye uygulaması ve benzeri bilgi ve becerilerle beraber Pres Tezgahlarında nasıl çalışılacağını bilmesi gerekmektedir.

Bilgi beceri tutum ve davranışlarıyla birlikte deneyimler sonucu elde edilen pratik bilgileri iyi değerlendiren bir kalıpçı aşağıdaki konuda söz sahibi olabilir.

1-İyi bir tasarımcıdır,
2-Teknik resim çizme ve okuma yeteneğine sahiptir,
3-Kalıp konstrüksiyonu hazırlamada ustadır
4-Komple kalıbı oluşturan parçaların hangi tezgahta ve nasıl yapılabileceğini organize eder
5-Komple kalıbı oluşturan parçaların malzemesini en iyi şekilde seçer ve hazırlar. Ayrıca iyi bir malzeme bilgisine de sahiptir
6-Kalıbın montajını yapar
7-Isı işlemini yapar ve sertlik ölçme cihazını kullanır
8-Kalıplanacak malzemeyi hazırlar
9-Çeşitli pres tezgahları ve bu tezgahların çalışma kurallarını en iyi şekilde bilir
10-Yapımı biten kalıbı pres tezgahına emniyetle bağlar
11-Kalıpçılıkta doğabilecek kazaları ve bu kazalara karşı alınması gereken tedbirleri önceden almasını bilir.











Tablo 1. Çalışma Alanlarına Göre Kalıpçılığın Sınıflandırılması










































BÖLÜM 2

2.SAC METAL KALIPLARININ SINIFLANDIRILMASI
Giriş bölümünde ana hatlarıyla değindiğimiz kalıpçılığın bir dalı olan sac metal kalıpçılığını inceleyeceğiz. Bu dalın özellikle incelenmesinin nedeni konumun sac metal kalıpçılığıyla ilgili olmasıdır.

2.1. Kesme Kalıpları
Kesme işlemleri arzu edilen üretim şekli ve parçanın biçimine göre aşağıdaki şekilde sınıflandırılabilir
1-Şerit malzemeden parçanın doğrudan kesilmesi
a-Giyotin makaslarıyla kesme
b-Kalıplarla artıksız kesip ayırma
c-Ayırma zımbalarıyla delme
2-Delme işlemleri
a-Koparma zımbalarıyla delme
b-Koparma kalıplama
c-Delme ve biçimlendirme kalıplama
3-Çentik açma işlemleri
a-Yarı çentik açma
b-Çentik açma
4-Ölçü ve kontrol işlemleri
a-Kesip düzeltme
b-Tıraşlama
1.a. Giyotin Makaslarıyla Kesme :
Kalıplama işlemi görecek şerit malzemeler ve doğrudan şerit malzemeden üretilecek düzgün kenarlı dikdörtgen kare ve benzeri simetrik parçalar giyotin makaslarıyla kesilir.
Giyotin makaslarıyla şerit malzeme veya parça üretimi aşağıdaki amaçlar için yapılır.
1- Sac levhalardan veya rulo sac levhadan şerit malzeme kesme
2- Elle ilerletmeli kalıplar için kısa boylu şerit malzeme kesme
3- Sac levhalardan kesilen şerit malzemelerden kare ve dikdörtgen çekme bükme ve benzeri işlemlere tabi tutulacak parçaların doğrudan kesilmesi amaçlanır

1.b. Kalıplarla Artıksız Kesip Ayırma
Şerit malzemeden artıksız veya çok az artık malzeme sarfiyatı ile parçaların kalıplarda üretilmesi işlemidir. ( Şekil 1 )
1.c. Ayırma Zımbalarıyla Kesip Ayırma
Bu tip kalıplama işlemlerinde parça şerit malzemeden doğrudan ayırma zımbasıyla ayrılmaktadır.Ölçü tamlığı istenmeyen ve artık malzeme sarfiyatının az olması gereken kalıplama işlemlerinde parçalar şerit malzemeden ayırma zımbalarıyla ayrılır. ( Şekil 2 )
2.a. Kesme Zımbalarıyla Delme
Kesme zımbalarıyla delme işlemi kesme payı ilave edilen şerit malzemeden tam ölçüde parça kalıplama işlemidir. Bu tip kalıplama işleminde şerit malzemeden aratan kalan kısma şerit malzeme iskeleti denir ( Şekil 3 ) de delme zımbalarıyla kalıplama işlemi gösterilmiştir.
2.b. Koparma Kalıplama
Kalıplanan parça üzerindeki deliğe vida açılacaksa veya kılavuz salınacaksa delme işlemi keserek değil de koparma delme zımbalarıyla yapılır.Bu tip kalıplama işleminde artık malzeme yoktur ancak delik çevresinde çapaklanma meydana gelir. ( Şekil 4 )
2.c. Delme ve Biçimlendirme Kalıplama
Kalıplanan parça üzerinde koparma ve kopan parçanın da şekillendirme işlemi varsa bu tip parçalar koparma kalıplarıyla kalıplanır.
Delme ve biçimlendirme kesme kalıbı bütün işlemi aynı anda yapan kalıptır. Kalıp maliyetini ve kalıplama işlem basamaklarını artırmamak için delme ve biçimlendirme kesme kalıbı ( Şekil 5 ) de gösterilmektedir.
3.a.b. Yarı-Tam Çentik Açma
Kalıplanacak parça birden fazla kalıplama işlemine tabi tutulacaksa bu parçanın ilk işlemde şerit malzemeden ayrılması istenmez. Bu nedenle parça çevresinde yarı ve tam çentik açma işlemleriyle birlikte diğer kalıplama işlemleri aynı kalıpta tamamlanır ve son olarak da parça şerit malzemeden ayrılır.
4.a. Çekme Düzeltme Kalıbı
Çekme işlemi yapılan parçanın ağız çevresinde meydana gelen çapakların kesilerek düzeltilmesi işlemidir. Çekilen parçaların ağız kısmında meydana gelen buruşma uzama veya ölçü fazlalıkları ( Şekil 6 ) de görüldüğü gibi kesme düzeltme kalıplarıyla giderilir.









şekil






















şekil

































ŞEKİL 5 ,6

















4.b. Tıraşlama
Daha önce kalıplanan parçaların kesme yüzeylerindeki çapakların tıraşlama işidir. Tıraşlama kesme düzeltme işleminin daha hassas şeklidir. ( ŞEKİL 7 ) de daha önce kalıplanmış parçanın tıraşlama kalıplama işlemi gösterilmektedir.
2.2. Bükme Kalıpları
Bükme sac metal malzemelerine şekil verme işlemidir. Diğer kalıplama işlemlerine göre bükme kalıplama işlemleri daha kolaydır. Biçimlendirme işleminin özelliğine göre bükme kalıplarını aşağıdaki şekilde sınıflandırabiliriz.
2.2.a. Bükme
Sac metal malzemeden kesilen parçaya arzu edilen şekli verme ve mukavemet kazandırma amacıyla yapılan kalıplama işlemine bükme denir. Bükme işlemi en çok delinen boşaltılan veya kanal açılan parçalar üzerindeki bu kısımların şekil değiştirmelerini önlemek için uygulanır.
2.2.b. Kenar Bükme
Kenar bükmeye flanş bükme denir. Kenar bükmede bükülen parça veya sac malzemenin bükme boyu uzar ve bu uzama kontrol altına alınmaz ( Şekil 8)
Kenar bükme aşağıdaki amaçlar için yapılır:

1-Kalıplanan parça veya sac malzemenin kenar mukavemetini artırmak
2-Kenar kısımlarda hafif kavis yapmak suretiyle parçanın dış görünüşünü güzelleştirmek.
3-Nokta kaynağı ve benzeri birleştirmelerde meydana gelen kaba görünümlü yüzeyin giderilmesi amacıyla yapılır.
2.21.c. Katlama ve Kenet Bükme
Katlama ve kenet bükme kalıplama işlemleri en çok giyim eşyası sanayiinde kullanılır. Katlama kalıplanan parça ucundaki çapakları gidermek ve parçaya mukavemet kazandırmak için yapılır. Kenet bükme ise iki ucu birleştirilecek parçalara uygulanır.( Şekil 9 )
2.2.d. Kıvırma Bükme
Genellikle kalıplanan parçaların kenar mukavemetini arttırmak kesmeden dolayı meydana gelen çapakları gidermek ve iki parçanın mafsallı olarak birleştirilmesinde kullanılır. ( Şekil 10 )
2.2.e. Oluklama Bükme
Düz sac levhaların dayanımını arttırmak ve biçimlendirildikten sonra şekil değiştirmesini önlemek amacıyla yapılan kalıplama işlemine denir. ( Şekil 11 )

2.3. Çekme Kalıpları
2.3.a. Tanıtma
Daha önce temel ilkelerini incelemiş olduğumuz delme kesme bükme ve benzeri kalıplarla çekme kalıplarını karşılaştırdığımızda bazı farklılıklar göreceğiz . Bugüne kadar yapılan deneyler ve bunların sonucu olarak elde edilen tecrübelere rağmen simetrik olamayan biçimdeki kalıpların çekme kalıplarıyla üretilmesi kolay olmamaktadır. Bu nedenle iyi bir çekme kalıbı tasarımının yapılabilmesi için tasarımı yapan kişinin çekme kalıpçılığı konusunda yeterli bilgi ve beceriye sahip olması ve aşağıdaki işlem basamaklarını göz önünde bulundurması gerekmektedir.
1-Çekilmesi gereken kalıbın tasarımı
2-Kaç kademden çekilebileceğinin planlanması
3-Çekme kalıplarının tasarımı
4-Çekme işleminde kullanılacak pres tezgahının seçimi
5-Mevcut çekme kalıplarının yapım ve yöntemleri ve çalışma prensiplerinin incelenmesi
6-Üretimle ilgili doğabilecek bütün problemlerin göz önünde bulundurularak hazırlıkların yapılması gerekmektedir.
Çekme safhaları çekilecek biçim kabın kaç kademe bitirilebileceğini belirtir. İlk çekme işleminde çekilecek biçim kabın şekline uygun düz sac levha hazırlanır ve çekme kalıbına yerleştirilir. Bu konumda zımba çekilecek sac levhaya temas halindedir. Zımba dişi kalıp içerisine doğru ilerlemeye başladığı anda sac malzeme zımba ucu kavis yarıçapına uygun olarak eğilir.
Zımba ilerlemeye devam ettiğinde çekilen kabın tabanı herhangi bir değişime
uğramaz. Ancak yan yüzeylerde düzelme başlar. Çekme işlemi tamamlandığı zaman çekilen kabın ağız kısmında basılma geriliminden dolayı yığılma meydana gelir ve çekme işlemi biter.


2.1.b. Çekme Kalıplarının Sınıflandırılması
a)Silindirik Çekme
b)Kare veya dikdörtgen çekme






ŞEKİL 7 VE ŞEKİL 8 VAR



































ŞEKİL 9,10,11 VAR
















3.4. DİĞER KALIPLAMA ŞEKİLLERİ

2.4.a. Şişirme Kalıpları
Şişirme kalıplarıyla elde edilmiş kap biçimindeki parçaya şişirme kalıplama işleminin yapılabilmesi için önce parça çekme kalıplarında ön biçimlendirmeye tabi tutulur . Sonra çekilen kap içerisine kauçuk doldurulur.
Ayrıca hidrolik yağ basınçlı şişirme kalıplarıyla ön biçimlendirme işlemi yapılmadan istenilen biçimdeki parçalar kalıplanabilir.
2.4.b. Sıvama Kalıpları
Sıvama sac malzemelerden dikişsiz tüp veya benzeri parçalarla konik yarım küre veya küresel parçaların üretim yöntemidir. Basit sıvama işlemleri genellikle torna tezgahlarında uygulanır.
2.4.c. Ardışık Kalıpları
Üzerinde bir çok seri kalıplama işlemi bulunan ve ayrı istasyonlarda arka arkaya işlenen parçaların üretilmesinde kullanılan kalıplara ardışık kalıplar denir.
Bu tip kalıpların her istasyonunda ayrı bir işlem tamamlanmaktadır. Bazı durumlarda kalıp içerside boş istasyonlar bulunabilir.
Ardışık kalıplar genellikle seri üretimi çok fazla ve üretilecek parça maliyetinin düşük olması halinde kullanılır. Ardışık kalıpların tasarımında aşağıdaki işlem basamakları göz önünde bulundurulmalıdır.
a-Sac malzeme kalınlığı az olmamalıdır
b-Mevcut pres tezgahına göre kalıp boyutları fazla olmamalı
c-Toplam kalıplama kuvveti mevcut pres tezgahı tonajını aşmamalıdır
2.4.d. Birleşik Kalıpları
Kalıplanacak parça üzerindeki birden fazla işlemler tek kalıpta ve bir istasyonda yapılabiliyorsa bu tip işlemlere birleşik kalıplama işlemi ve bunu yapan kalıba da birleşik kalıp denir.
Delme kesme ve bükme veya kesem çekme ve tıraşlama işlemlerini aynı anda yapan bu tip kalıplara bir vuruşta parçalar seri halde üretilebilir.
Birleşik kalıpların faydaları ;
a-Seri üretim fazla olduğu için kalıplanan parça maliyeti düşüktür
b-Birden fazla kalıbın yaptığı işi tek başına ve aynı anda yaptığı için pres tezgahına bağlanması zaman alıcı değildir
c-Fazla sayıda pres tezgahı gerektirmediği için mevcut pres tezgahı gerektirmediği için mevcut pres tezgahına göre kalıp tasarımı daha kolaydır
Zararları ;
a-Komple kalıbın tasarımı ve yapımı kolay değildir
b-Kalıbın tamiri zordur
c-Kalıp maliyeti yüksektir
d-Pres gücünün fazla olması gerekmektedir
2.4.e. Fışkırtma ( Eksturizyon ) Kalıpları
Fışkırtma ( Eksturizyon ) kalıplama sistemiyle yumuşak malzemeden tüp şeklinde parçalar kalıplanır. Bu kalıplama sisteminde kullanılan malzemeler kurşun alüminyum çinko bakır ve benzerleridir.
2.4.f. Basma Kalıpları
Sac malzeme üzerine harf rakam ve şekillerin kalıplanması basma kalıplarıyla yapılmaktadır. Harf veya rakamların kabartma kısımları zımba üzerine çökertme kısımları ise dişi kalıp üzerinde işlenir.
Ayrıca bu tip kalıplama sistemine süsleme kalıpçılığıda girmektedir. Ancak süsleme kalıpçılığında sac malzeme kalınlığı sınırlıdır.













BÖLÜM 3
3. BAĞLAMA VE DELME KALIPLARI
3.1.Bağlama ve Delme Kalıplarının Tanımı
Bağlama ve delme kalıpları çeşitli kaynaklarda değişik şekilde tanımlanmıştır. Bu tanımlardan bazıları aşağıda verilmiştir.
Bağlama kalıpları bir imalat işlemi sırasında iş parçalarını yerleştirmek ve uygun konumda sıkıca bağlamak için kullanılan özel aparatlardır. Genel kural olarak bağlama kalıplarında Destekleme, bağlama ve klavuzlama elemanları vardır.
Delme kalıpları delme delik işleme ve bununla ilgili operasyonlar için kesici takımların pozitif olarak yönlendirilmesinde ve desteklenmesinde bir tip bağlama elemanı olarak kullanılırlar. Bunun için genellikle üzerine sertleştirilmiş burçların yerleştirildiği delme kalıpları dönen kesici takımların belirli bir konuma getirilmesini ve desteklenmesini sağlarlar
Bağlama aparatı bir iş parçasının işlenmesi veya montajı sırasında tutmaya ve yerleştirmeye yarayan yardımcı bir alettir. Aynı zamanda iş parçalarını veya bitmiş parçaları kontrol etmek veya ölçmek amacıyla kullanılan özel yardımcı aletlerde bağlama aparatı gurubuna girer . Kalıp ise bağlama aparatı gibidir ancak sadece iş parçasını yerleştirmek ve tutmakla kalmaz aynı zamanda keseci takımlara kılavuzluk yapar.
En genel anlamıyla düşünülecek olursa imalat ihtiyaçlarına göre belirlenmiş toleranslar içinde özdeş iş parçaları imal etmek için matkapları veya diğer takımları yönlendiren bütün aparatlara bağlama ve delme kalıbı denir. Parçaları kaynakla veya herhangi bir şekilde bir araya getiren ve olması gereken konumda tutan aparatlara veya çerçevelere de bağlama kalıbı denilmektedir.
3.2. Delme ve bağlama kalıplarının kullanım amaçları
1 . Bir bağlama kalıbının esas amacı iş parçasını çabuk ve tam olarak yerleştirerek uygun bir şekilde desteklemek ve emniyetli bir şekilde bağlamaktır . böylece aynı bağlama kalıbında imal edilen bütün parçalar belirirli sınırlar içinde benzer olacaktır bu özelliklerinden dolayı parçaların hassasiyeti ve özdeşliği sağlanmış olur .

2. işlemin değişik safhalarında işleme süresini azaltır . bu durumda iş parçasının bağlama kalıbı yardımı ile yerleştirilmesi ve bağlanması kesici takımın gerekli ölçülere göre ayarlanarak daha etkili desteklenmesi ile fazla yüklemeye fırsat vermesinden dolayı kesme hızı ve ilerlemenin artmasına da yardımcı olacaktır

3.değişik ve karışık işlemler basitleştirilmektedir böylece daha ucuz ve buna bağlı olarak vasıfsız işçilikle işlemlerin gerçekleştirilmesinde yardımcı olur delme ve bağlama kalıpları üniversal takım tezgahlarının kapasitelerini özel işlemler yapabilecek şekilde arttırırlar çoğu durumlarda pahalı üniversal tezgahlar yerine sade veya basitleştirilmiş ve dolayısıyla daha ucuz makinelerin kullanılmasını sağlarlar bir başka deyişle bu elemanlar sade ve basit takım tezgahlarının kapasitelerini arttırırlar ve üniversal makineleri eşdeğer özel tezgah haline getirirler .

3.3. bağlama ve delme kalıplarının avantajları

1.işçi başına üretim artar çünkü işin her seferinde ayarlanmasına gerek kalmaz dolayısıyla iş parçasının ayarlama ve kenetleme zamanı azaltılmış olur makinede işleme ve elleme süreleri tamamen veya kısmen çakıştırılır çok parçalı işlemlerde elleme süresi azaltılabilir ve işlem elemanları birleştirilebilir kesme ve ilerleme hızları arttırılabilir
2.işleme hassasiyeti artar . bunun nedeni de hizaya getirme işinin ortadan kaldırılması dolayısıyla iş parçasının ayarlanmasına bağlı hatalara meydan verilmemesidir.
3.teçhizatın üretim kapasitesi artar.
4.teçhizat işçisi için daha iyi çalışma olanakları sağlanır.
5.işçi emniyeti artar.
6.üretim maliyetlerinin düşmesi sağlanır.
7.bunlar kadar önemli diğer bir husus da bu kalıpların üretim öncesi parça üzerine yapılacak markalama işlemine gerek duyulmamasıdır.

3.4. Delme ve bağlama kalıplarının uygulama alanları :
Delme ve bağlama kalıplarının gerçek yeri seri imalattır. Yüksek kapasite , gerekli yatırımın telafisi için daha fazla fırsat tanır .fakat delme ve bağlama kalıplarının kullanılmasındaki avantajlar o kadar fazla ve o kadar çeşitlidir ki bu aparatlar sınırlı miktardaki parçaların imalatında , atölye dışındaki imalatlarda ve metal işleme endüstrisi dışında da oldukça önem kazanmıştır.
Bağlama aparatı veya kalıpların tasarımı büyük ölçüde imalatın tipin bağlıdır. dolayısıyla yığın üretiminde oldukça basit kalıp ve bağlama aparatları kullanılır . bunların ana amacı , iş parçasının işlenmesi sırasında istenen hassasiyeti garanti etmektir. Seri imalatta , bu hassasiyet gereksinimi yanında kalıp ve bağlama yüksek üretim kapasitesi sağlamalıdırlar. Bu nedenle bu kalıp ve bağlama aparatları çabuk hareket eden kenetleme aksamı ile donatılmışlardır ve tasarımı daha karmaşıktır. Seri imalatta yerine göre çok pahalı bağlama aparatlarının kullanılması bile ekonomik yönden uygun olabilir.
Uçak ve füze sanayiinde pek fazla karşılaşılan geometri ve ölçü problemleri , delme ve bağlama kalıplarının yaygın olarak kullanılmasını oldukça hızlandırmıştır .
Atölyede delme ve bağlama kalıpları başlıca şu işlemlerde kullanılır :
Delme , raybalama , delik işleme , broşlama , taşlama , honlama , lepleme , frezeleme , planyalama , profilleme , kesme ,şekil verme , kanal açma , alın frezeleme , kılavuz çekme ve tornalama .
Atölye dışında bağlama kalıplarının aşağıdaki işlemlerde kullanılmasında da avantajlar vardır :
Montaj , bükme , sert lehimleme , ısıl işlem kalite kontrol , perçinleme , test ve kaynak.
3.5.Delme ve bağlama kalıplarının sınıflandırılması
Delme ve bağlama kalıpları için belli açılardan çeşitli sınıflandırmalar yapılabilir .
A.Esas amaçlarına göre sınıflandırama:
A. 1.takım tezgahları ile kullanılan kalıp ve bağlama aparatları : iş parçalarını tutar ve kenetler . tasarlandıkları işleme cinsine bağlı olarak delme , frezeleme , delik işleme , torna ve bağlama aparatları veya kalıpları olmak üzere guruplara ayrılırlar.
A.2.işleme takımlarının yerleştirme ve kenetlenmeleri için kullanılan aparatlar:
takım tezgahı ile kesici takım arasındaki bağlantıyı sağlarlar . birinci tipten olan
bağlama aparatları , iş parçası ile takım tezgahı arasında böyle bir bağlantı kurarlar .
işletme tezgahı – bağlama aparatı – takım iş parçası gurubu birinci ve ikinci tip bağlama
aparatları ile meydana getirilir.
A.3.montaj bağlama aparatları : eşlenik parçaların ünitelere ve makinalara montajlarında kullanılırlar .bunların kullanılma yerleri şöyledir

a. monte edilen makinaların (veya ünitelerin) ana parçalarını kenetlemek için
b. monte edilen birleşen parçaların uygun şekilde yerleştirilmeleri için
c. elastik elemanların denemek için yapılan montajları (yaylar,segmanlar vb) ve aynı zamanda geçirimli parçaların montajları için
A.4-kontrol bağlama aparatları: işlenen iş parçalarının işlem sırasında bitmiş halde kontrollerinin yapılması için aynı zamanda monte edilen ünite ve makinelerin kontrolü için kullanılırlar .
A.5-iş parçalarının kavranmaları ,ellenmeleri ve çevrilmeleri için kullanılan aletler: ağır ve hacimli parça ve makinelerin işlenmelerinde ve montajında kullanılırlar
B.Özelleştirme derecelerine göre sınıflandırma
B.1.standart bağlama aparatları veya aksesuarları : çok çeşitli iş parçalarının işlenmesi için kullanılırlar (mengeneler ,malafalar ,mandrenler, divizör başlıkları, döner tablalar vb.
B.2.stok kalıp ve bağlama aparatları: eklenebilir veya değiştirilebilir elemanlarından yararlanılarak belli bir iş parçasının işlenmesi için uygun hale getirilebilen aparatlardır(mengeneler için özel çeneler , aynalar için özel şekil verilmiş ayaklar vb.
B.3-özel kalıplar ve bağlama aparatları : belli bir iş parçası üzerinde belli bir operasyon yapmak için kullanılırlar.









C- operasyon özelliklerine göre sınıflandırma

Dairesel hareket Doğrusal hareket
Tek ağızlı kesici

-Torna bağlama kalıpları

-Planyalama

-Şekil verme

-Kanal açma bağlama kalıpları

Çok ağızlı kesici

-Frezeleme bağlama elemanları

-Silindirik taşlama bağlama kalıpları
-Doğrusal ilerlemeli frezeleme

-Broşlama

-Yüzey taşlama

-Testere bağlama kalıpları

Delik işleme
Tek noktalı kesici Çok noktalı kesici

-Delik işleme kalıpları
-Delme kalpları

-Kılavuz çekme

-Raybalama

-Honlama

-Lepleme kalıpları
Bu tip sistematik bir sınıflandırma aşağıdaki tabloda verilmiştir
Tablo : operasyon özelliklerine göre sınıflandırma



3.4. Bağlama ve Delme Kalıplarının Malzemeleri

Bağlama ve delme kalıplarında aşağıdaki malzemeler kullanılır
1.özellikleri belirtilmemiş çelikler
2.özellikleri SAE,TSE ,AISI,DIN sınıflandırmalarına ve standartlarına göre belirtilmiş çelikler
3.Takım çeliği
4.Dökme demir
5.Alüminyum ve magnezyum
6.Sinterlenmiş tungsten karbaytlar
7.Plastikler
8.Diğer metal olmayan malzemeler

3.4.1.Özellikleri Belirtilmem