Akademik Veri Yönetim Sistemi
EKİCİ E. (Yürütücü), MOTORCU A. R., ALTIN KARATAŞ M.
Yükseköğretim Kurumları Destekli Proje, 2021 - 2022
Fiber-Metal Lamine (FML) kompozit malzemeler, mükemmel
yorulma direnci, yüksek darbe mukavemeti, yüksek mukavemet-ağırlık oranı ve
yüksek sertlik-ağırlık oranı nedeniyle uzay ve havacılık endüstrisinde yaygın
olarak kullanılmaktadır. Bu üstün özellikleri sebebiyle, FML kompozit malzemeler
(Cam Fiber Takviyeli Alüminyum Lamine (GLARE) ve Karbon Fiber Takviyeli
Alüminyum Lamine (CARALL) kompozitler), uçak yapılarında önemli ölçüde
alüminyum alaşımlarının yerini almaktadır. Ayrıca; istenilen özelliklerde
farklı şekillerde üretilebilmeleri ve yüksek darbe dayanımı özellikleri de bu
malzemelerin tercih edilmelerini sağlamaktadır. Diğer tabakalı kompozit
malzemelerde olduğu gibi CARALL ve GLARE kompozitlerin de geleneksel imalat
yöntemleriyle işlenmesi sonucunda fiber kopması, reçine-fiber ayrılması,
gerilme yoğunlaşması, mikro çatlaklar ve delik bölgesinde deformasyon gibi
birçok hasar mekanizması meydana gelmektedir. Modern imalat yöntemlerinin
geleneksel yöntemlere kıyasla üstün yönleri olduğu bilinmektedir. Modern imalat
yöntemlerinden biri olan Aşındırıcılı Su Jeti (ASJ) aşınma yoluyla malzemenin
çıkarıldığı, hemen her türlü malzemenin termal bozulma gerçekleşmeden
kesilebildiği bir işleme yöntemidir. Ayrıca; ASJ geleneksel kesme, tornalama,
delme, frezeleme işlemlerine alternatif bir işleme sürecidir.
Literatürde GLARE ve CARALL kompozitlerin mekanik
özellikleri, hasar davranışları, darbe direnci, vb. ile ilgili deneysel
çalışmalar mevcuttur. GLARE'in modern imalat yöntemlerinden biri olan ASJ ile
işlenmesiyle ilgili kısıtlı çalışma bulunmakta iken CARALL üzerine yapılmış
deneysel çalışma bulunmamaktadır. Bu nedenle bu proje kapsamında FML kompozit
malzemeleri ASJ tezgâhında farklı işleme parametreleri altında delme/kesme
işlemine tabi tutarak giriş parametrelerinin (kontrol faktörlerinin) çıkış
değişkenleri (kalite karakteristikleri) üzerindeki etkileri araştırılmış,
kontrol faktörleri tek kriterli ve çok kriterli olarak optimize edilmiştir. Üç
farklı bölümden oluşan deneysel çalışmalarda ilk olarak (1. Grup Deneyler)
CARALL kompozitin ASJ tezgâhında delinmesinde işleme parametrelerinin çıkış
değişkenleri (yüzey pürüzlülüğü, boyutsal tamlıktan sapma, kerf açısı ve
malzeme kaldırma oranı) üzerindeki etkisi araştırılmıştır. İkinci bölümde (2.
Grup Deneyler) farklı fiber yönelimli CARALL kompozitlerin ASJ tezgâhında
delinmesinde işleme parametrelerinin yanı sıra fiber yöneliminin çıkış
değişkenleri üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Son olarak, 3. Grup
Deneylerde ise GLARE malzemenin ASJ tezgâhında kesilmesinde işleme
parametrelerinin çıkış değişkenleri (yüzey pürüzlülüğü, kerf açısı ve malzeme
kaldırma oranı) üzerindeki etkileri değerlendirilmiştir. 1. Grup Deneylerde ve
3. Grup Deneylerde giriş parametreleri (kontrol faktörleri) olarak su basıncı
(P), nozul yaklaşma mesafesi (L), ilerleme miktarı (F); çıkış parametreleri
(kalite karakteristikleri) olarak delik yüzey pürüzlülüğü (Ra), delik çapı
boyutsal tamlığı (Da), kerf (K) ve malzeme kaldırma oranı (MRR) seçilmiştir. 2.
Grup Deneylerde giriş parametreleri malzeme tipi (M), ilerleme miktarı (F) ve
su basıncı giriş parametreleri (kalite karakteristikleri) olarak; delik yüzey
pürüzlülüğü (Ra), delik çapı boyutsal tamlığı (Da), kerf (K) ve malzeme
kaldırma oranı (MRR) ise çıkış parametreleri olarak seçilmiştir. ASJ ile kesme/delme işlenebilirlik deneyleri
öncesinde deneysel tasarım için Taguchi Metodu kullanılmıştır. 1. Grup Deneyler
Taguchi Metodu L27 ortogonal diziye göre, 2. Grup ve 3. Grup Deneyler ise L18
ortogonal diziye göre gerçekleştirilmiştir. Bu projenin diğer bir amacı da üç
grup altında gerçekleştirilen her bir deneysel çalışma için kalite
karakteristiklerinin ideal değerlerini sağlayan kontrol faktörlerinin optimum
seviyelerini aynı anda belirlemektir. Bu nedenle her bir grup için ayrı ayrı
olmak üzere çok kriterli optimizasyon işlemi gerçekleştirilmiştir. Çok kriterli
optimizasyon işleminde kontrol faktörlerinin optimum seviyelerinin
belirlenmesinde Taguchi Tabanlı Gri İlişkisel Analiz Yöntemi kullanılmıştır. Bu
projede ayrıca kesim yüzeyleri üzerinde hasar incelemeleri taramalı elektron
mikroskopu (SEM) yardımıyla gerçekleştirilmiştir.