Nano karbon partikül ile güçlendirilmiş kompozit levha üretimi ve darbe davranışının incelenmesi

Abstract

Bu çalışma kapsamında farklı oranlarda Çoğul Duvarlı Karbon Nanotüp (ÇDKNT) katkılı woven örgülü cam elyaf takviyeli kompozit plakaların üretimi yapılmış ve darbe davranışları deneysel olarak incelenmiştir. Matris malzemesi olarak epoksi reçine kullanılmıştır. Nano Karbon etkisini daha iyi araştırmak amacıyla üç farklı nano karbon oranı (0,5-1-2 %) katkısı yapılarak üretilen numuneler katkısız olan numunelerle karşılaştırılmıştır. Deneylerde kullanılan tüm numuneler reçine emdirme (prepreg) yöntemi kullanılarak Fibermak Mühendislik Makina Kalıp Kompozit Sanayi ve Ticaret Ltd. Şti.’de üretilmiştir. Üretilen kompozit deney numunelerinin darbe testleri Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Mekanik Araştırmalar Laboratuvarında bulunan Instron marka Dynatup 9250 model numaralı ağırlık düşürme tipi deney cihazında yapılmıştır. Yapılan testler sonucu kompozit numunelerin darbe karakteristiğine ait birçok grafik elde edilmiştir. Elde edilen sonuçlar doğrultusunda kritik enerji seviyesi tanımlanmıştır. Bu enerji seviyesinin altında ve üstünde kompozit nummuneler farklı darbe karakteristikleri göstermişlerdir. Bu enerji seviyesinin altında nano karbon katkısının numunelerin mukavemetini arttırdığı ve eğilme rijitliğini pozitif yönde etkilediği tespit edilmiştir. Ayrıca, absorbe ettiği enerjileri kıyaslayacak olursak nano karbon katkılı numunelerin daha fazla enerjiyi absorbe ettiği tespit edilmiştir. Ayrıca kompozitlerin saplanma ve delinme hasar değerleri EPD (Enerji Profili Diyagramı) kullanılarak tespit edilmiştir. Buna ek olarak yapılan darbe testleri sonucu kompozit numunelerde oluşan hasar mekanizmaları incelenmiştir. Kritik enerji seviyelerinin altında nano karbon katkılı olan numunelerde katkısız olan numuneye kıyasla daha az hasar meydana geldiği ve vurucu iz çapının da daha küçük olduğu tespit edilmiştir. Sonuç olarak nano karbon katkılı kompozit levhaların düşük darbe enerji seviyelerinde katkısız olan numuneye göre daha rijit bir yapı olduğu saptanmıştır.

In this study, woven glass fiber reinforced composite plates with multiple walled carbon nanotube (MWCNT) added at different ratios were produced and the impact behaviour was experimentally investigated. In this scope, three different doped rates (0.5-1-2 % wt.) and three different thicknesses were considered. In order to determine the effect of the carbon nanotube more clearly, the composite specimens were also produced as undoped. All the specimens used in the experiments were manufactured and prepared by fiber impregnation (prepreg) method using Fibermak Engineering Machine Mold Composite Industry and Trade Ltd. Co. Impact tests of the composite test specimens produced were carried out on the weight drop type test machine with Dynatup 9250 model number of Instron brand which is located in Mechanical Engineering Laboratory of Mechanical Engineering Department of Engineering Faculty of Pamukkale University. As a result of the tests, many graphs about impact characteristics of composite specimens were obtained. The critical energy level is defined in the evaluation of the obtained results. Below this energy level, it was found that the nano-carbon contribution increase the strength of the specimens and affected the bending stiffness in the positive way. Moreover, when compared to the absorbed energy, they were found that nanocarbon doped samples absorbed more energy than the others. In addition, the penetration and perforation damage values of composites were determined using EPD (Energy Profile Diagram). In addition, the damage mechanisms of composite specimens after impact tests have been investigated. In the experiments under critical energy levels, it was found that the nano-carbon doped specimens had less damage than the undoped specimens. In addition, it has been found also that the diameter of the strike tip on the traces left on the specimens is smaller. As a result, it was determined that nano carbon doped composite plates have more rigid structure than the undoped specimens at low impact energy levels.