�ݺ�ߣ

Editor's Notes

1. Yüzey temizleme işlemi yapıştırma bağlantısının verimini etkileyen en önemli etkenlerden biridir. Yapıştırma işlemi yapılmadan önce yüzey hazırlama işlemi gerek yağ ve kirlerden arındırmak gerekse yapıştırma yüzey alanını arttırmak için çok hassas bir şekilde yapılmalıdır. Eksik yapılan yüzey hazırlama işlemi beklenmedik problemlere sebep olabilmektedir. Yüzey hazırlama ve numunelerin istenilen ölçülerde kesilme işlemi sırasında aşağıdaki yol ve yöntemler takip edilmiştir. Numuneler istenilen ölçülerde markalandı.
2. Deney numuneleri 4 ayrı çentik tipi uygulandıktan sonra yamasız halleriyle beraber, tek tarafından ve çift tarafından yama uygulanmak suretiyle elde edilmişlerdir. Yama uygulamasının istenilen standart ölçülerde elde edilebilmesi için özel kalıplar hazırlanmıştır. Bu kalıplar yapıştırıcı kalınlığını ayarlayabilecek şekilde hareketli ve her istenilen yama boyutuna uygun ölçülerdedir. Yapıştırma işlemi yapılmadan önce kalıp yüzeylerine kalıp ayırıcı yağ sürülmüştür. Her yapıştırma işleminden sonra belli bir süre kurumaya bırakılan numuneler kalıptan çıkarıldıktan sonra kalınlıkları kumpasla kontrol edilmiştir. Yapıştırma bağlantılarının oluşturulması ve kalıplama işlemi Şekil 4.11 ve 4.12’de sunulmuştur. Deney numuneleri 4 ayrı çentik tipi uygulandıktan sonra yamasız halleriyle beraber, tek tarafından ve çift tarafından yama uygulanmak suretiyle elde edilmişlerdir. Yama uygulamasının istenilen standart ölçülerde elde edilebilmesi için özel kalıplar hazırlanmıştır. Bu kalıplar yapıştırıcı kalınlığını ayarlayabilecek şekilde hareketli ve her istenilen yama boyutuna uygun ölçülerdedir. Yapıştırma işlemi yapılmadan önce kalıp yüzeylerine kalıp ayırıcı yağ sürülmüştür. Her yapıştırma işleminden sonra belli bir süre kurumaya bırakılan numuneler kalıptan çıkarıldıktan sonra kalınlıkları kumpasla kontrol edilmiştir. Yapıştırma bağlantılarının oluşturulması ve kalıplama işlemi Şekil 4.11 ve 4.12’de sunulmuştur.
3. Lap=30 mm yama uygulaması [0o]8, [150]8, [300]8 ve [450]8 fiber takviye açılı levhaların hepsinde uygulanmıştır.
4. Lap=45 mm ve Lap=60 mm ölçülerindeki yamalar ise [00]8 fiber takviye açılı levhalarda uygulanmıştır. Aynı şekilde Tha=0.4 mm yapıştırıcı kalınlığı bütün fiber takviye açılı numunelerde uygulanırken; Tha=0.2, 0.6, 0.8 ve 1.0 mm yapıştırıcı kalınlığı parametreleri yalnızca [0o]8 takviye açılı numunelerde uygulanmıştır.
5. Lap=45 mm ve Lap=60 mm ölçülerindeki yamalar ise [00]8 fiber takviye açılı levhalarda uygulanmıştır. Aynı şekilde Tha=0.4 mm yapıştırıcı kalınlığı bütün fiber takviye açılı numunelerde uygulanırken; Tha=0.2, 0.6, 0.8 ve 1.0 mm yapıştırıcı kalınlığı parametreleri yalnızca [0o]8 takviye açılı numunelerde uygulanmıştır.
6. Numunelerin hazırlanışı ve deneyler Dicle Üniversitesi mekanik laboratuarında gerçekleştirilmiştir. Her parametre türü için üçer numune hazırlanmıştır. Bütün numuneler uç kısımlarından çenelere sabitlenerek Şekil 4.16’daki 100 kN kapasiteli Instron Bs 8800 çekme test cihazıyla ASTM standartlarına göre oda sıcaklığında çekme testine tabi tutulmuştur. (ASTM-D, 1982) Ortam neminin malzeme özelliklerine etkisinin olmadığı kabul edilmiştir. Çekme test hızı 1 mm/dk uygulanmıştır. Test cihazının üstteki çenesi sabit ve alttaki çenesi hareketlidir. Numuneler bağlanırken eksenlemeye dikkat edilmiş ve çenelerin numuneye uyguladığı sıkıştırma basınçları eşit uygulanmıştır. Her bir numunenin çekme testi esnasında şekil değişimleri, soyulmaları ve hasara uğrama şekilleri gözlemlenmiş, yapılan gözlemler not edilmiştir. Numuneler test edilirken hasar yükleri ve uzamalar bilgisayara otomatik olarak kaydedilmiş ve bu verilere dayanarak grafik ve tablolar oluşturulmuştur.
7. [0 ̊]8
8. Fiber takviye açısı arttıkça levhalara uygulanan çekme yüküyle beraber tam kopma öncesi renk ve şekil değişimi başlamaktadır. Şekil 5.25’de görüldüğü gibi [45o]8 çentiksiz levha fiberlerinde kırılma olmaksızın reçine tamamen şekil değiştirip ayrılmış ve bu şekil değişimi fiber açısı yönünde gerçekleşmiştir. Reçine ve fiberler birbirinden tamamen ayrılıp uzama sonlandığında fiberler kırılmakta ve hasar sonlanmaktadır.
9. Tip2 ve Tip3 çentik alanı olarak eşit fakat farklı konumlarından dolayı farklı hasar yüklerine ulaşmışlardır. Tip3 merkezi çentik olduğundan bu levhaların hasar yükleri Tip2’den daha yüksektir. Şekil 5.24’de yamasız Tip3 ve Tip2 levhaların hasar sonrası fotoğrafları görülmektedir.
10. Tip1 ve Tip4 çentik türleri arasındaki ilişkinin benzeri Tip2 ve Tip3 çentik türlerinde de mevcuttur. Tip1 levha merkezinde yer alan bir çentiği gösterirken Tip4 kenarda yer alan bir çentik türünü göstermektedir. Çentik boyutları aynı olmasına rağmen Tip1 merkezi çentik olduğundan daha yüksek hasar yüküne ulaşması beklenirken tam tersi Tip4 daha yüksek hasar yüküne ulaşmıştır. Bütün açı çeşitlerinde aynı sonuca ulaşılmaktadır. Şekil 5.26’da yamasız Tip2 ve Tip4 levhaların hasar sonrası fotoğrafları görülmektedir.
11. [150]8 ve [450]8 levhalarında çift yüz yamayla sağlanan en büyük hasar yükleri çentiksiz levhaların da üzerine çıkmıştır. Şekil 5.27’de [150]8 Tip3 ve [450]8 Tip2 çift yüz yamalı levhaların hasar sonrası durumları görülmektedir. Yama bölgesinde herhangi bir hasar, şekil değişimi veya renk değişimi söz konusu değildir. Levhanın yamasız sağlam kısımlarında hasar gerçekleşmiştir. Hasarın yama ve çentik bölgesinde oluşmaması hasar yükünün çentiksiz levha hasar yükü üzerine çıktığının bir göstergesidir fakat yama bölgesi dışında yani sağlam kısımlarda hasarın gerçekleşmiş olması açılı levhalarda çift yüz yama kullanımının bir dezavantajı olarak söylenebilir.
12. Bütün numunelerde genel olarak açının artmasıyla hasar yükü düşmüş bunun yanında uzama ve kırılma süreleri artmıştır. Bouiadjra ve ark. (2007) Fiber takviye açısı düştükçe çatlak ilerlemesine karşı olan direncin düşeceğini, kompozitler için yapıştırıcı özellikleri seçilirken malzeme, yapıştırıcı ve yüzey hasarlarının birlikte orantılanarak değerlendirilmesi gerektiğini söylemişlerdir.
13. Şekil 5.28. a) ve b)’de görüldüğü gibi yama çentik bölgesindeki gerilme yığılmasını önleyip bulunduğu bölgede kırılmaya müsade etmediğinden dolayı gerilmeler tüm yüzeye yayılmış ve levha uzama miktarı artmıştır. [0o]8 levhalarında çift yüz yama uygulamasıyla birlikte açılı numunelerin aksine uzama miktarı düşmüştür.
14. Tip4 çift yüz büyük yama uygulaması en büyük hasar yükünü Tip3 çift yüz büyük yama uygulamasından daha fazla oranda artırmıştır. Tip4 çentik bölgesi büyük ve kenarda olduğundan büyük yamanın işlevini daha fazla görmesine müsade etmiştir. Şekil 5.29’da çift yüz büyük yama kullanılmış Tip3 ve Tip4 levhaların hasar sonrası fotoğrafları görülmektedir.
15. Yama bölgesinde çekmeyle beraber eğilme ve şekil değişimi başlıyor. Yamayı tutan yapıştırıcının işlevini tamamen yitirdiği anda yama herhangi bir hasara uğramadan yerinden fırlıyor ve kırılma sonlanıyor. Şekil 5.30’da hasar sonrası yamanın hasarsız durumu görülmektedir. Bu olay yamanın lif açısı veya mekanik özelliklerinin seçiminden çok, uygun yapıştırıcı seçiminin daha önemli olduğunun bir göstergesidir. Yama kompozit yapıştırıcı uyumu dikkate alındığında bağlantı mukavemeti artacaktır.
16. Genel olarak [0o]8 levhaları hariç çift yüz yama uygulamalarının, tek yüz yama uygulamalarına kıyasla mukavemet artışıyla beraber kırılma sürelerini arttırdığı gözlemlenmiştir. [0o]8 levhalarda görüldüğü üzere çift yüz yama uygulaması tek yüz yamaya kıyasla bazı çentik tiplerinde hasar yükünü düşürebilmektedir. Bu yüzden açılı levhalardan farklı olarak [0o]8 çift yüz yama seçimi daha dikkatli yapılmalıdır. Hasar sonrası Lap=30 mm çift yüz yamalı [0o]8 Tip1 ve [45o]8 Tip4 levhaların fotoğrafları Şekil 5.31’de görülmektedir.
17. [0o]8 numunelerde çift ve tek yüz yamalı numunelerin en büyük hasar yükleri birbirlerine çok yakındır. Açılı numunelerde ise çift yüz yama en büyük hasar yükünü çok daha fazla arttırmıştır. Çentiksiz numunelere göre en küçük düşüş oranına sahip tipler tek yüz yama tamiratıyla çentikli levhalara göre beraberinde en küçük artış oranını sağlamıştır.
18. Tek yüz yama uygulamalarında bütün levhalar içerisinde en büyük hasar yükü değerini [0o]8 Tip3; en küçük hasar yükü değerini [45o]8 Tip4 vermiştir. [0o]8 Lap=45 mm Tip1 ve Tip4 tek ve çift yüz yama uygulaması yamasız modellere kıyasla hasar yükünü iki katı kadar bir oranda arttırmıştır. Hasar sonrası Lap=45 mm Tip1 ve Tip4 tek yüz yamalı levhaların fotoğrafları Şekil 5.32’de görülmektedir.
19. Kulanılan parametreler her çentik tipinde aynı etkiye sahip değildir. Genel olarak tek yüzlerde Lap=60 mm yama uygulaması Lap=45 mm yama uygulamasına göre daha verimli, Lap=30 mm yama uygulamasına göre daha verimsizdir. Çift yüzlerde ise tam tersi Lap=45 mm yama uygulamaları Lap=60 mm yama uygulamalarından daha verimlidir. Tip1 ve Tip4’de sırasıyla çentiğin büyük olmasından kaynaklı çift yüz büyük yama uygulaması daha başarılıdır ve bu yüzden bu tip çentiklerde daha büyük yama kullanımı çift yüz olacak şekilde tavsiye edilebilir. Büyük yama kullanımı Tip3 gibi levhanın tam ortasında ve küçük çentiğe sahip numunelerde hasar yükünü küçük yamalara kıyasla düşürmüştür.
20. Şekil 5.33.’de görüldüğü üzere büyük yama kullanımının en büyük faydası kademeli soyulmasından dolayı kırılma gerçekleşmeden önce hasarı gözlemleme ve önlem alabilme imkânı vermesidir. Yamanın her iki uç kısmından da ayrı ayrı hasarın ilerlemesi izlenebilmektedir. Literatürde (Khojin, 2006) eğilme oluşumunun soyulmayı tetiklediğinden dolayı en büyük hasar yükünü düşürdüğü söylenmektedir. Yapılan gözlemler ve deney sonuçlarına göre eğilme oluşumunun literatürün tam tersi bir şekilde mukavemete olumlu etkilerinin olduğu tespit edilmiştir. Tek bindirmeli bağlantılarda eğilme oluşumu gözlenmiştir. Eğilmenin yama yönüne doğru iç bükey oluşmasından dolayı uçlardaki soyulma gecikmiş ve daha yüksek mukavemet elde edilmiştir. Eğilmenin yapıştırma bağlantılarında performansı arttırmasından dolayı eğilme oluşumunu engelleyici tasarımlar tercih edilmemelidir. Çentiği kritik bölgede olmayan ve çentik boyutu diğerlerine göre az olan Tip3’de iyileştirme alanına çok fazla ihtiyaç olmadığından eğilme etkisi mukavemeti çok daha fazla etkilemiştir ve büyük düşüşlere sebebiyet vermiştir. Tek yüz [00]8 Tha=0.4 Lap=30 deney numunelerinden elde edilen en büyük hasar yükü ortalama 11860 N iken tek yüz Tip3 [00]8 Tha=0.4 Lap=60 levhalarında hasar yükü 10763 N’u bulmuştur. Aldığımız sonuçlara göre büyük ve kritik yerlerde olan çentiklere iyileştirme yaparken büyük yamayı tercih edebilebilir. Tersi numuneler için küçük yamalar daha fazla iyileştirme imkânı sağlayacaktır.
21. Tek yüz Lap=60 mm yama tamiratının uygulandığı [00]8 numunelerde eğilme etkisi yama uzunluğuyla ters orantılı bir şekilde azaldığından dolayı mukavemette beklenen artış söz konusu olamamıştır. Şekil 5.34’de kırılmanın başladığı anda çekilen fotoğraflarda büyük ve küçük yamalarda eğilme oluşumunu görmekteyiz. Büyük yamada eğilme oluşumu küçük yamaya kıyasla daha azdır. Yama boyutunun artması, iyileştirme alanını arttırarak mukavemeti arttırmanın yanında eğilmeyi azalttığından dolayı mukavemette bir miktar düşüşe sebep olmuştur.
22. Şekil 5.35’de görüldüğü gibi ilk soyulmanın başladığı yamanın aksi yönünde diğer yamada soyulma gerçekleşiyor. Ani olarak İçinden sıyrılıp gelen birkaç numune hariç bütün numunelerde bunu gözlemlememiz mümkündür. Bunun sebebini eğilme etkisiyle açıklayabiliriz. Çünkü ilk soyulmaya başlayan yamanın soyulmayan tarafı yamanın ortasına yakın yerinden itibaren eğilme etkisine devam ediyor ve hasar görmeyen yamanın aksi yönüne çekiyor. Buna karşılık gelen yamanın uç kısmı aksi eğilmeden ötürü soyulmaya gidiyor. Eğer ilk soyulan yamanın varlığı olmasaydı ikinci soyulan yamanın eğilme etkisi devam edecek ve soyulma daha da gecikecekti. Şekil 5.35’de aynı zamanda hasar eğrilerindeki anlık yük düşüşlerinin sebebi de görülebilmektedir. Çift yüz yamalarda soyulma genelde bir yamada başlayıp, daha sonra diğer yamaya atladığından hasar eğrilerine anlık yük düşüşü olarak yansımaktadır. Ama bu kırılmalardan sonra hasar yükü artmamış sadece hasarın tam oluşmasından önce görsel bilgi vermiştir.
23. Yukarıda bahsettiğimiz eğilme yama ilişkisinin benzerini tek yüz yamaların hasar ilerleyişlerinde de görmemiz mümkündür. Tek yüz yamada yamanın bir tarafı belli bir miktar soyulduktan sonra soyulan taraftan değil de diğer taraftan ani kırılma gerçekleşiyor. Büyük yama kullanımının en büyük faydası kademeli soyulmasından dolayı kırılma gerçekleşmeden önce hasarı gözlemleme ve önlem alabilme imkânı vermesidir. Şekil 5.36 a) soyulmanın başladığı yeri ve Şekil 5.36 b) ilk soyulmanın başladığı yönün aksi tarafta tam soyulma ve kırılmanın varlığını göstermektedir.
24. Benzeri olay 30 mm’lik tek yüz yamada da görülmektedir. Önce soyulmaya başlayan taraf değil hiç soyulmayan taraftan kırılma gerçekleşmektedir. Şekil 5.37 a) ve b) sırasıyla levhalara yük bindikten sonra ve kırılma sonrası hasarı vermektedir.
25. Yapıştırıcının fazla kalın olması yamaya gerilme transferini azaltmış ve yamanın verimini düşürmüştür. Şekil 5.38‘de görüldüğü gibi ince olması ise yamaya yük transferini yapmış fakat yapıştırıcı hasarı riskini arttırmıştır (Achour, 2003). Çiftyüz yama uygulamalarında yapıştırıcı kalınlığı artışıyla beraber ani hasar düşüşleri artmaktadır.
26. Her tipin tek yüz hasar yükleri ortalaması düşünüldüğünde en büyük hasar yükü Tha=0.4 mm’de; en düşük hasar yükü Tha=1.0 mm’de görülmüştür. Tek yüz Tha=0.2 mm ve Tha=0.4 mm uygulamaları arasındaki hasar yükü farkı 4 N gibi küçük bir değerdedir. Yani tek yüz yama uygulamasında Tha=0.2 mm veya Tha=0.4 mm olmasının hasar yükü üzerinde çok etkili olmadığı söylenebilir.
27. Bütün tiplerin çift yüz hasar yüklerinin ortalama değeri Tha=1.0 mm’de en düşük; Tha=0.2 mm’de en yüksek değerdedir. Yapıştırıcı kalınlığının artışıyla diğer tiplere kıyasla Tip3 hasar yükü daha az düşüş göstermiştir. Tip3 tek yüz yama uygulamalarında çentik boyutu küçük ve riskli bölgede olmadığından yapıştırıcı kalınlığı diğer tiplerdeki gibi hasar yükü ve ilerleyişini belirgin bir şekilde etkilememiştir.
28. Yapıştırıcı kalınlığı tek ve çift yüzleri birbirlerine yakın şekilde etkilemiştir. Genel olarak grafiklere bakıldığında yapıştırıcı kalınlığı arttıkça tek ve çift yüz yamalı numunelerin en büyük hasar yüklerindeki düşüş görülebilmektedir. Aynı zamanda yapıştırıcı kalınlığı artışıyla beraber tek ve çift yüzünden yamaların en büyük hasar yükleri birbirlerine yaklaşmaktadır. Her ve ark. (2011) Yapıştırıcı kalınlığı arttığında gerilme yoğunluğu faktörünün azalacağını, yapıştırıcının kayma modülü artarsa gerilme yoğunluğu faktörünün yükseleceğini ve yamanın yapıştırıcıdan daha etkili olacağını vurgulamışlardır.