Kompozit malzeme çeşitleri nelerdir? Bu malzemelerin talaşlı imalat olarak işlenmesinde kullanılan kesici takımlar ve kesme açıları hakkında genel bilgiler.

Kompozit Malzeme Çeşitleri

Kompozit malzemeler, iki ana bileşenden oluşur:

1. Takviye malzemesi (fiber, parçacık vb.), dayanımı ve sertliği artırır.

2. Matris malzemesi (polimer, metal veya seramik), takviye elemanlarını bir arada tutar.

1. Elyaf Takviyeli Kompozitler (Fiber-Reinforced Composites)

Bu kompozitler, fiberlerin matrise gömülü olduğu yapılardır.

• Cam Elyaf Takviyeli Plastik (GFRP): Cam elyaf ile güçlendirilmiş polimer matris.

• Karbon Elyaf Takviyeli Plastik (CFRP): Yüksek mukavemet ve hafiflik sağlar.

• Aramid Elyaf Takviyeli Plastik (AFRP): Yüksek darbe dayanımı sunar (ör. Kevlar).

2. Parçacık Takviyeli Kompozitler

Matris içinde dağılmış parçacıklar içerir.

• Metal Matris Kompozitler (MMC): Metal matris ile seramik parçacık (ör. Alüminyum-SiC).

• Seramik Matris Kompozitler (CMC): Seramik matris ile parçacık (ör. Alümina-Zirkonya).

3. Katmanlı Kompozitler

• Lamine Kompozitler: Farklı yönlerde yerleştirilmiş fiber katmanlar.

• Sandviç Yapılı Kompozitler: Hafif çekirdek malzeme ve dış yüzeylerin kombinasyonu.

4. Doğal Elyaf Takviyeli Kompozitler

• Biyopolimer matrisler ile keten, kenevir gibi doğal elyaflar kullanılır.

Kompozit Malzemelerin Talaşlı İmalatı

Kompozit malzemelerin işlenmesi sırasında farklı fiber ve matris bileşenlerinin mekanik özellikleri nedeniyle özel yaklaşımlar gereklidir. Talaşlı imalat sırasında delaminasyon, fiber çekilmesi, matris çatlaması gibi zorluklar yaşanabilir.

Kesici Takımlar

Kompozit malzemeler için kullanılan kesici takımlar genellikle aşınmaya dayanıklı ve özel kaplamalarla geliştirilmiştir.

1. Karbür Kesici Takımlar

• Kaplamalı Karbür: Sert aşınma direnci sunar (ör. TiAlN, TiCN kaplama).

• Cam ve karbon elyaf içeren kompozitlerde sıklıkla kullanılır.

2. Polikristalin Elmas (PCD) Takımlar

• Özellikle CFRP ve MMC gibi sert kompozitlerde tercih edilir.

• Düşük takım aşınması ve üstün yüzey kalitesi sağlar.

3. Elmas Kaplı Kesiciler

• Aşırı sert ve aşındırıcı malzemelerde uzun takım ömrü sağlar.

• Yüksek maliyetlidir ancak hassas işleme gereksinimleri için uygundur.

4. Seramik Takımlar

• MMC ve CMC gibi yüksek sıcaklıkta çalışan kompozitler için uygundur.

• Yüksek hızlarda kullanılabilir.

Kesme Açıları ve Geometrileri

Kompozitlerin işlenmesinde kesme açıları ve takım geometrileri kritik öneme sahiptir:

1. Pozitif Rake Açısı

• Küçük Pozitif Rake Açısı (+6° ile +15°): Matris deformasyonunu ve fiber çekilmesini minimize eder.

2. Kesme Açısı ve Talaş Kırıcılar

• Kesici Uç Geometrisi: Sivri uçlar, matris çatlamasını ve fiber kopmasını önler.

• Talaş Kırıcılar: Daha kısa talaş oluşumu için kullanılır.

3. Kesme Derinliği

• Düşük Kesme Derinliği: Fiberlerin zarar görmesini önlemek için tercih edilir.

4. Kesme Kenarı Yuvarlatması

• Keskin Kenar: Elyafların kopmadan kesilmesini sağlar.

• Yuvarlatılmış Kenar: Sert kompozitlerde kullanılır.

5. Helisel Geometri

• Helisel Takımlar: Delaminasyonu önler, kesme kuvvetlerini azaltır.

İşleme Parametreleri

Kompozit işleme sırasında aşağıdaki parametreler dikkate alınmalıdır:

• Kesme Hızı: Kompozitin türüne bağlı olarak orta-yüksek hızlar kullanılır.

  • CFRP: 200–400 m/dk.

  • GFRP: 150–250 m/dk.

• İlerleme Hızı:

  • Yüksek yüzey kalitesi istenirse düşük ilerleme (0.05–0.2 mm/dt).

• Soğutma:

  • Genelde kuru kesim: Matris deformasyonunu önlemek için tercih edilir.

Sonuç

Kompozit malzemelerin işlenmesinde doğru takım seçimi, optimum kesme açısı ve uygun parametrelerin kullanılması delaminasyon, aşınma ve çatlak gibi sorunları azaltır.

@tamtakim_aparat