Kompozit malzemelerin yapıştırılmasında karma yapıştırıcı kullanımının bağlantı mukavemeti üzerine etkilerinin incelenmesi

Abstract

Kompozit malzemeler başta havacılık, uzay ve otomotiv endüstrileri olmak üzere hafiflik ve dayanım gereken tüm alanlarda kullanılmaktadır. Kompozit malzemelerin kendileriyle veya başka malzemelerle birleştirilmesinde yapıştırma tekniği yaygınca kullanılan bir yöntemdir. Fakat her bağlantı yönteminin olduğu gibi yapıştırma bağlantılarının da dezavantajları vardır. Yapıştırma bağlantılarında gerilme yığılmaları, büyük ölçüde bindirme bölgesinin uç kısımlarında meydana gelmektedir ve bu uç bölgelerde soyulma şeklinde hasar başlayarak bağlantının orta noktasına doğru ilerlemektedir. Karma yapıştırıcılı bağlantı yöntemi bindirme bölgesinin ortasında rijit yapıştırıcı ve uç kısımlarında esnek yapıştırıcı kullanımıyla bağlantı mukavemetini arttırmayı sağlamaktadır. Bu yöntemle, bindirme bölgesinin uç kısımlarındaki gerilme yığılmaları esnek yapıştırıcı sayesinde azaltılabilir, bindirme bölgesi boyunca homojen bir gerilme dağılımı oluşturulabilir ve hasar yükü yüksek bir bağlantı elde edilebilir. Bu çalışmada, 2 mm kalınlığındaki cam elyaf takviyeli kompozit malzemelerin tek tesirli yapıştırma bağlantılarında ön darbe sonrası çekme ve üç noktalı eğilme deneyleri yapılmıştır. Tek yapıştırıcılı ve karma yapıştırıcılı bağlantıların enine darbe sonrası bağlantı dayanımları incelenmiş ve darbesiz durumdaki bağlantı dayanımlarıyla karşılaştırılmıştır. Kompozit malzemelerin yapıştırılmasında rijit yapıştırıcı olarak Araldite AV138 ve esnek yapıştırıcı olarak 3M DP8005 yapıştırıcıları kullanılmıştır. Tek yapıştırıcılı ve karma yapıştırıcılı bağlantıların hepsinde bindirme bölgesi uzunluğu 50 mm olacak şekilde sabit tutulmuştur. Karma yapıştırıcılı bağlantılarda bindirme bölgesinde 1/1 ve 1/2 oranlarında (esnek/rijit) yapıştırıcı bölgelerini oluşturmak ve tüm bağlantı yöntemlerinde yapıştırıcı kalınlığının aynı kalmasını sağlamak amacıyla ayırma bantları kullanılmıştır. Hem ön darbesiz hem de enine ön darbe uygulanmış, tek yapıştırıcılı ve karma yapıştırıcılı bağlantıların 1 mm/min hızda çekme ve 2 mm/min hızda üç nokta eğilme deneyleri yapılmış ve sonuçları değerlendirilmiştir.

Composite materials are used in all areas where lightweight and strength are required, especially in aeronautical, automotive, and aerospace industries. Adhesive bonding is a widely used for bonding composite adherends with similar or dissimilar adherends. However, just like other joining methods, adhesive joints also have disadvantages. Stress concentrations in adhesive joints occur generally at the ends of the overlap, and peeling begins at these ends of the overlap and progresses towards the center. The mixed adhesive joint configuration provides to increase the joint strength by using stiff and brittle adhesive should be in the center of the overlap length, while the low-modulus and flexible adhesive is located at the ends of the overlap length. With this method, stress concentrations at the ends of overlap can be reduced by the flexible adhesive, uniform stress distribution can be along the overlap length and high failure load can be obtained.In this study, tensile tests and three point bending tests were carried out after pre-impact on single lap joints of 2 mm thickness glass fiber reinforcement plastic adherends. The joint strength of mono and mixed adhesive joints post-impact were investigated and compared with non-impact joint strength. Araldite AV138 as stiff adhesive and 3M DP8005 adhesive as flexible adhesive was used for bonding composite materials. In all mono and mixed adhesive joints, the overlap length was kept constant at 50 mm. Separation tapes with 1/1 and 1/2 ratios (flexible/stiff) adhesive in the overlap were used in mixed adhesive joints. Tensile tests at a speed of 1 mm/min and three points bending at a speed of 2 mm/min were performed for both mono adhesive and mixed adhesive joints, both without pre-impact and transverse pre-impact, and the results were evaluated.