4.Kompozit retim YntemleriSeilecek retim yntemi; takviye malzemesine (elyaf), matris malzemeye (reine), para ekline, istenen mekanik ve fiziksel zelliklere bal olarak deiim gsterir. Bir paray retmek iin genel olarak; ham madde, kalp, s ve basnca ihtiya vardr.

P.K.Mallickden

Kollar& springer

Kollar& springer

Mazumdar

retim Yntemleri

Termoset kompozitlerin retim yntemleri

Termoplastik kompozitlerin retim yntemleri

Ksa-fiber kompozitler

Srekli-fiber kompozitler plik Sarma (Filament Winding) ekme (Pultrusion) RTM (Resin Transfer Molding ) Elle Tabakalama (Hand Lay Up Otoklav prosesi (Autoclave process) Dier Yntemler ( SCRIMP, RIFT, VARTM)

Ksa-fiber kompozitler

Srekli-fiber kompozitler

SMC kalplama SRIM BMC kalplama Spreyleme (Sprey kalplama) Enjeksiyon kalplama

Enjeksiyon kalplama Blow molding ?

Termal ekillendirme Bant sarma Presli Kalplama (Compression Moulding) Otoklav ..

Mazumdar

Kullanlan reine ve takviye malzemesine ilave olarak, retim yntemi de bir kompozit yapnn nihai zelliklerini belirlemede nemli rol oynar. Burada PMC kompozitlerin retiminde en ok kullanlan yntemlere yer verilecektir.

Spray Lay-up (Sprey kalplama)Reine olarak daha ok polyester kullanlr. Takviye malzemesi olarak demet halindeki lifler kullanlr.

mazumdar

Spray-up prosesinde ilem basamaklar:1. 2.

3.

4.

Kalp yzeyi bir kalp ayrc madde ile kaplanr. Kalp yzeyine jel-kaplama (gel-coat) yaplr ve sertlemesi beklenir. Fiberler bir el tabancasnda kylr (ksa fiberler haline getirilir) ve katalizr/sertletirici ile kartrlan bu fiberler bir kalba pskrtlerek retim gerekletirilir. Belli bir kalnlk elde edildikten sonra da malzeme genellikle ortam artlarnda pimeye (curing) braklr.

Yllardr geni lde kullanlan bu yntemin avantaj ve dezavantajlar u ekilde zetlenebilir: Avantajlar Ksa srede dk maliyetli retim Uygulanmas basit Dezavantajlar Elde edilen rnde reine oran yksek (ar bir yap) Ksa liflerden dolay snrl Mekanik zellikler Yksek styrene ierii (salk asndan zararl). havaya karan Styrene konsantrasyonunu yasal snrlarda tutmak zordur. Dk viskozite nedeni ile spreyleme esnasnda aa kan partikllerin giysilere vs nfuzu daha kolay Uygulama Alanlar: eper tr basit yaplar, yk tamann esas olmad durumlar (r; bir karavan gvdesi) banyo kvetleri

Elle Tabakalama (Hand Lay Up/Wet lay-up)Yntem; bir kalba elle yerletirilen kumalara (elyaf) bir rulo veya fra ile reinenin emdirilmesi esasna dayanr. Daha sonra reine emdirilmi kumalar oda scakl ve atmosferik basn altnda veya farkl scaklk ve basnlar altnda pimeye/kurumaya braklr. Reineler kumalara kat kat yedirilebildii gibi kuman zelliklerine bal olarak ok katmana ayn anda da reine srlebilir.

(Principals of the Manufacturing of Composite Materials) Yazar: Suong HOA

Bu yntemde herhangi bir termoset reine (epoxy, polyester, vinylester, phenolic) kullanlabilir. Takviye malzemesi olarak ise bilinen elyaflar (Cam, karbon, aramid) kullanlabilir. Ancak ar aramid kumalarn bu yntemle slatlmas (reine emdirilmesi) ok zordur.

Yllardr geni lde kullanlan bu yntemin avantaj, dezavantajlar ve uygulama alanlar u ekilde zetlenebilir: Avantajlar renilmesi ve uygulanmas ok kolay zellikle oda scaklnda pien reinelerin kullanmnda dk maliyet Ynteme uygun malzeme temini ok kolaydr Spreyleme ye oranla daha fazla fiber younluu ve srekli (uzun) lif kullanm Dezavantajlar Yntem laminasyonu (tabakalama) yapan kiinin el becerisine ok baldr Yksek Fiber Hacimsel Younluu na ulamak ok zordur. Reine oran dk tutulmak istendiinde yksek oranda hava boluklar ve slanmayan blgeler meydana gelebilir Bu yntemde kullanlan reinelerin younluu ve viskozitesi dktr. Bu tr reinelerin insan sal asndan ar molekll reinelere oranla daha zararldr. Pahal havalandrma sistemleri olmakszn Polyester ve vinilester iin havaya karan Styrene konsantrasyonunu yasal snrlarda tutmak zordur. Uygulama Alanlar: Rzgar trbin kanatlar, plakalar, tekne retimi, mimari amal kalplamalarda,

plik Sarma (Filament Winding)Bu yntem, genellikle boru ve tank gibi ii bo paralarn retiminde kullanlr. Yntemin ilem basamaklar ksaca u ekildedir. 1. Bobinlere sarl olan fiberler bir reine banyosundan geer 2. Reine emmi olan fiberler hareketli bir mekanizma ile belli bir hzda ekseni etrafnda dnen mandrele istenen oryantasyonda (ada) sarlr 3. stenen kalnla veya katman saysna (tabakaya) ulatktan sonra ilem tamamlanm olur. 4. Kurutma ilemi oda scaklnda ve bir frnda geekletirilir.

Yksek basnca dayankl kompozit tanklar

Bu yntemde herhangi bir termoset reine (epoxy, polyester, vinylester, phenolic) kullanlabilir. Takviye malzemesi olarak ise bir bobine sarl olan srekli lifler kullanlr. Kuma eklindeki elyaflar kullanlmaz.

Bu yntemin avantaj ve dezavantajlar u ekilde zetlenebilir: Avantajlar Malzeme sarm hzl ve ekonomik bir yntemdir Reine oran hand lay-up yntemine gre daha iyi kontrol edilebilir Bobine sarl lifler ikinci bir ilemden geip kuma haline getirilmedii iin maliyet minimize edilmi olur Her katmanda farkl ynlerde sarm yapma imkan olaca iin deiik yklemeler yap tarafndan karlanabilir Dezavantajlar Uygulama sahas konveks ekle sahip paralar ile snrldr Byk paralar iin sarmn yaplaca mandreller pahal olabilir Dzgn bir d yzey elde etmek iin parann pime sonras ilenmesi gerekebilir Dk viskoziteye sahip reineler genellikle retimde kullanlr. Bu da eitli salk sorunlar ve mekanik zeliklerde d beraberinde getirir. Uygulama Alanlar: Kimyasal depolama tanklar Borular Gaz silindirleri tfayecilerin kulland tenefs tanklar vs

Vakumlu Paketleme (Vacuum Bagging)Bu yntem hand lay-up ynteminin devam eklinde dnlebilir. Tek fark elle reine srlm tabakal yap (laminate)nn devamnda vakum ortamna alnmasdr. Bu yntem zellikle epoxy ve phenolic reine kullanmna uygundur. nk; Vakum, polyester ve vinilester uygulamalarnda fazla oranda styrenenin reineden karlmasna sebebiyet verebilir. Bu da polimerlemeyi engelleyici bir faktr olarak ortaya kar.

lem Basamaklar: Kalp ayrc vs. den sonra bir yzeye yerletirilen kumalara bir rulo veya fra ile reine/sertletirici karm emdirilir. Laminatein stne delikli ayrc bir film (release film)yerletirilir. Ayrc filmin zerine hava kn salayan ve fazla reineyi tutmaya yarayan bir kuma (breather) yerletirilir. Plastik bir vakum filmi ve ift tarafl yapkan szdrmazlk macunlar kullanlarak, reine emdirilmi yap epeevre d ortamdan izole edilir. Bir vakum pompas ile vakumlama yaplarak ilem tamamlanr ve malzeme pimeye braklr.

Bu yntemin avantaj ve dezavantajlar u ekilde zetlenebilir: Avantajlar hand lay-up yntemine gre daha yksek bir fiber oran elde edilebilir. hand lay-up yntemine gre daha az hava kabarc ve boluklar meydana gelir. Vakum sayesinde reinenin liflerin arasna nfuz etmesi kolaylar ve basn ile fazlalk reine atlm olur. Vakum torbas kapal bir ortam oluturarak salk asndan zararl olabilecek uucu maddelerin solunmasn ve emilimini azaltr. Dezavantajlar lave i gc ve tek kullanmlk malzemeler kullanlr, bylece retim maliyeti artar. Vakumlama ileminde tecrbeli ve kaliteli i yapan kiilere ihtiya vardr. Uygulama Alanlar Tekne ve bot gvdelerinde, yar aralarnn baz paralarnn retiminde, kompozit yaplarn bakm ve onarmlarda, kullanlabilir.

Vakum Destekli Reine nfzyon Prosesleri(VARIM, SCRIMP, RIFT, VARTM)Literatrde vakum ortamnda reine infzyonu mantna dayanan ve farkl isimler ile adlandrlan eitli yntemler vardr. Aralarnda kk birtakm farkllklar olmakla birlikte temel de ilem mant ve basamaklar u ekildedir: Kuru kumalar (elyaf) bir kalp ierisine istiflenir. stiflenmi kumalar (laminate); Vacuum Bagging ynteminde olduu gibi plastik bir vakum filmi ve ift tarafl yapkan szdrmazlk macunlar kullanlarak d ortamdan izole edilir. Laminatein zerine bir ayrc film ve reine datc tabaka konur. Vakum yardm ile reinenin istiflenmi kuru kumalara nfuz etmesi salanr. Genel olarak; epoxy, polyester ve vinylester reineler kullanlr. Bilinen klasik elyaflar bu yntemde kullanlabilir. Birbirlerine nceden dikilmi elyaf tabakalarnn kullanm durumunda bu yntemler daha iyi sonular verir. Ayrca sandvi kompozit retiminde; balpetei (honeycomb) dndaki core (ekirdek) malzemelere de uygulanabilirler.

Avantajlar: Tek tarafl bir kalba ihtiya vardr. Yksek mukavemetli bir kalba ihtiya yoktur. Bu nedenlerle kalp ve retim maliyeti RTM ye oranla daha dktr. Byk paralar bu yntemle retilebilir. Hand Lay-up ynteminde kullanlan kalplar bu yntem iin modifiye edilerek kullanlabilir. ekirdek yaplar bir seferde/admda retilebilir. Dezavantajlar: lem basamaklar ksmen komplekstir. Dk viskoziteye dk reine kullanm mekanik zellikleri olumsuz etkileyebilir. Reine ile slanmam blgeler kalabilir; bu da pahal atk malzeme demektir. Tipik Uygulama alanlar: Kk tekne ve yatlarn gvdelerinde, tren ve kamyon gvdelerinde, rzgar trbin kanatlarnda,

Vakum destekli reine infzyonu (Vacuum assited resin infusion molding,VARIM)Vakum destekli reine infzyonu yksek kaliteli, byk kompozit paralarn retiminde kullanlan bir yntemdir. lem basamaklar u ekilde zetlenebilir: Kalp yzeyi bir ayrc ile kaplanr. Belli bir dizilite kuru kumalar (elyaf) veya bir preform malzeme kalba yatrlr. Kuman zerine soyma kuma, ayrc film, reine datc filmler konur. Plastik bir vakum naylonu (filmi) ve ift tarafl yapkan szdrmazlk macunlar kullanlarak, istiflenmi kumalar epeevre d ortamdan izole edilir. Vakum yardm ile reinenin istiflenmi kuru kumalara tamamen nfuz etmesi salanr ve malzeme pimeye braklr.

Vacuum bag

Breather Sealant tape

Vacuum

Resin distribution medium Release film Peel ply Fabric Peel ply Release film Liquid release agent

ResinHeating table

Resin flow direction

nfzyonda kullanlan malzemeler ve fonksiyonlar

Vacuum bagging films (vakum torbas) are sealed to the edge of themould with vacuum bag sealant tape to create a closed system. Double side bag sealant tapes (szdrmazlk macunu/bant) are used to provide a vacuum-tight seal between the bag and the tool surface.

Release films (ayrc film) are typically placed directly in contact withthe laminate. They separate the laminate from the distribution medium. Release films are often perforated to ensure that any trapped air or volatiles, which may compromise the quality of the laminate, are removed.

Release fabrics and peel plies (soyma kuma) are placed against thesurface of the laminate. They are woven products which are strong and have good heat resistance. Release films impart a gloss finish on the cured laminate, whereas peel plies and release fabrics leave an impression of the weave pattern. Peel plies provide a clean,

Tool release materials (kalp ayrc malzemeler) are used to release the productfrom tools easily and obtain a smooth surface finish. For this purpose, either self adhesive Teflon films or liquid release agents are utilized. In certain situations Teflon films can also temporarily solve tool porosity problems.

A highly permeable layer called resin distribution medium (reine datc) placed on the top of the preform spreads the resin quickly over the lateral extent of the part.

Bleeder/breather (havalandrc) fabrics are non-woven fabrics allow air and volatilesto be removed from within the vacuum bag throughout the cure cycle. They also absorb excess resin present in some composite lay ups.