Karma elyaf esaslı termoplastik kompozit malzemeler geliştirilmesi, mekanik özelliklerinin ve sıcak şekil alma davranışının incelenmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında cam/PP esaslı termoplastik kompozit sandviç yapıların geliştirilmesi, mekanik özelliklerinin ve sıcak şekil alma davranışlarının incelenmesi amaçlanmıştır. Farklı çekirdek yoğunluklarına sahip cam/PP keçe ve sürekli cam/PP dokuma takviyeli yapıların hem statik hem de dinamik yükler altındaki performansları karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir. Statik çekme testlerinde sürekli cam/PP takviyesiyle çekme dayanımı 42 MPa seviyelerine ulaşmış, keçe esaslı plakaların 0° lif yönünde çekme dayanımı 5.13 MPa ve 90° yönünde 6.34 MPa olarak ölçülmüştür. Statik üç nokta eğilme testlerinde, 2600 g/m² keçe çekirdekli yapı 30 MPa eğilme dayanımıyla en yüksek rijitliği sergilemiştir. Yüksek hızlı darbe penetrasyon testlerinde, 1000 g/m² keçe çekirdekli yapı optimum delinme direncini göstermiş ve 6572 N maksimum kuvvet değerine ulaşmıştır. Dinamik üç nokta eğilme testlerinde ise yine 1000 g/m² keçe çekirdekli yapı en iyi darbe dayanımını sergilemiştir. Keçe yoğunluğunun artışı rijitliği artırsa da deformasyon kontrolünü olumsuz etkileyerek ani göçme modlarını hızlandırmıştır. Sürekli cam/PP yüzey takviyesinin tüm yükleme koşullarında sistem performansını anlamlı şekilde artırdığı belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar, keçe yoğunluğu ve yüzey takviyesinin dengeli kombinasyonlarının sandviç yapıların tasarımında kritik parametreler olduğunu göstermiştir. Ayrıca bu çalışma, termoplastik sandviç yapıların otomotiv ve savunma gibi uygulamalarda potansiyel kullanımına katkı sağlamaktadır.

In this thesis, glass/PP-based thermoplastic composite sandwich structures, their mechanical properties, and their thermoforming behaviors have been developed. The mechanical performance of the sandwich structures with varying core densities, produced with glass/PP nonwoven (felt) cores and continuous glass/PP woven surface reinforcements, has been comparatively evaluated under static and dynamic loading conditions. Under static tensile testing, continuous glass/PP reinforced plates achieved a tensile strength of up to 42 MPa, and nonwoven reinforced plates achieved tensile strengths of 5.13 MPa at 0° and 6.34 MPa at 90° fiber direction. Under static three-point bending testing, the sandwich structure with 2600 g/m² felt core obtained the greatest bending strength of 30 MPa. In high-velocity impact penetration tests, the 1000 g/m² felt core presented the highest resistance to penetration with a maximum force of 6572 N. In dynamic three-point bending impact tests. While felt core density increase enhanced stiffness, it negatively affected deformation tolerance, encouraging more abrupt failure modes. Continuous glass/PP surface reinforcement significantly enhanced overall system performance for all loading types. The findings indicate that surface reinforcement balance and core density are critical in order to have the best sandwich structure designs. The study forms part of the possible application of thermoplastic sandwich composites in automotive, defense, and structural uses.