Yüksek Akışkanlıklı Polipropilen Homopolimer Esaslı Talk/Kolemanit Hibrit Kompozitlerin Eğme Akma Gerilmesinin Taguchi ve ANFIS Yöntemleriyle Modellenmesi


Creative Commons License

Şahin Ş. , Bodur Yılmaz A.

4. Internatinonal Conference on Materials Science, Mechanical and Automotive Engineerings and Technology , Nevşehir, Turkey, 28 - 30 May 2021, pp.279

  • Publication Type: Conference Paper / Summary Text
  • City: Nevşehir
  • Country: Turkey
  • Page Numbers: pp.279

Abstract

Bu çalışmada polipropilen/talk/kolemanit (PPH/TL/KOL) hibrit kompozit malzemelerin enjeksiyon kalıplama üretim parametrelerine ve hibrit dolgu oranına göre, Taguchi deneysel tasarım yöntemi ve Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System (ANFIS) metodu ile eğme akma gerilmesi değerinin optimizasyonu araştırılmıştır. Otomotiv, inşaat, havacılık ve savunma sanayi gibi birçok sektörde ağırlık azaltma çalışmalarının devam ettiği bilinmektedir. Bu nedenle polimer esaslı kompozit malzemelerin, düşük ağırlıkları, tatmin edici mukavemetleri ve yaşam boyu dönüşüm (LifeCycleAssesment-LCA) değerlerinin diğer konvansiyonel malzemelere göre düşük olması sebebiyle önemli bir kullanım alanına sahiptir. Bu kapsamda yoğunluğu 905 kg/m3 , erime akış hızı (MFR) 11g/10dak (230oC / 2,16 kg) ve ticari ismi PETOPLEN EH 102 (Petkim, Türkiye UR.17-BF-U1732, Ekim 2017) olan polipropilen homopolimer (PPH) hammaddesi kullanıldı. Ayrıca, yoğunluğu 2420 kg/m3 , elek altı tane boyu 75,0 μm ve ticari ismi Öğütülmüş Kolemanit (Etimaden, Türkiye EYS FRM-ETİ-00 10/20/5/2014-02) ile yoğunluğu 2800 kg/m3 , en büyük tane çapı (D98) 13,0 μm ve ticari ismi TALC CM2 (IMIFABI, Ağustos 2008) olan mineraller hibrit katkı ve/veya dolgu maddesi olarak kompozit üretiminde tercih edildi. Çalışmanın ilk aşamasında; PPH hibrit kompozit malzemelerin eğilme özellikleri üzerinde etkili olduğu düşünülen faktörler ve seviyeleri; farklı ağırlıkça yüzde TL/KOL hibrit dolgu oranı (10/5, 7,5/7,5 ve 5/10), meme sıcaklığı (180oC, 220oC ve 260oC), enjeksiyon hızı (5 mm/s 15 mm/s ve 25 mm/s) ve kalıp sıcaklığı (10oC, 30oC ve 50oC) olarak belirlendi. İkinci aşamada belirlenen bu faktörler ve seviyeleri için oluşturulan Taguchi ortogonal L9 deney dizinine göre önce ISO3167'ye göre Tip-1A çok amaçlı deney parçaları direkt olarak, ISO294-1'e göre bir Tyolluklu ve iki gözlü Tip-A ISO çekme kalıbında, 216 mm x 10 mm x 4 mm boyutlarında, enjeksiyon kalıplama ile üretildi. Sonra ISO178'e göre tek kenarı çentikli eğme test numuneleri (SENB), 80 mm x 10 mm x 4 mm boyutlarında, Tip-1A çok amaçlı deney parçalarının orta kısmından bir dairesel testere ile kesilerek çıkarıldı. Daha sonra SENB numunelerinin uzun kenarının ortasından (10 mm geniş kenardan) ISO 2818’e göre 45° açılı ve 2 mm derinliğinde (V-şekilli) Tip-A çentik özel metal kesicilerle açıldı. Çalışmanın son aşamasında ise, SENB testleri, ISO 178'e göre 2 mm/dak eğme hızında ve destekler arası 64 mm açıklıktaki sabit parametrelerde, her bir ortalama deney verisi için 5 adet numune üzerinde gerçekleştirildi. Elde edilen deneysel verilerle, PPH/TL/KOL hibrit kompozit malzemelerin eğme akma gerilmeleri belirlenen faktör ve seviyelerine bağlı olarak ANFIS yöntemiyle modellendi. ANFIS ve Taguchi yöntemleriyle elde edilen sonuçlar karşılaştırıldığında deneysel verilerin tahmininde Taguchi yönteminin yaklaşık %84, ANFIS yönteminin ise yaklaşık %75 başarılı olduğu tespit edildi. Belirlenen parametrelerin eğme akma gerilmesi üzerinde olumlu ve/veya olumsuz bir etkiye sahip olduğu ve güvenilirlik oranı %73 olan ANOVA analizi sonrası sonuç üzerindeki en etkili parametrenin enjeksiyon hızı olduğu tespit edildi. En yüksek eğme akma gerilmesi değeri enjeksiyon hızı 5 mm/s, meme sıcaklığı 180oC, kalıp sıcaklığı 50oC ve TL/KOL hibrit dolgu oranı ağırlıkça yüzde 7,5/7,5 olan faktör ve seviyelerinde elde edildi.