Alternatif Malzeme Uygulamaları

DEĞERLENDİRME SİSTEMİ YARIYIL İÇİ ÇALIŞMALARI SIRA KATKI YÜZDESİ Ara Sınav 1 40 Ödev Perf. (Seminer) 20 Toplam   100 Finalin Başarıya Oranı 50 Yıliçinin Başarıya Oranı

KAYNAKLAR 1. ASHBY, M. and JOHNSON, K.; “Materials and Design: The Art and Sience of Material Selection in Product Design, Butterworth-Heinemann, First Ed., December 2002 2. ASHBY, M. F. And JONES, D. R. H.; “Engineering Materials 1”, Butterworth-Heinemann, Second Ed., Oxford 2001 3. VLACK, H. V. L.; “Elements of Materials Science and Engineering”, Addison-Wesley Publishing Company, Fifth Ed., USA 1985 4. YILMAZ, F.; “Dökme Demirler ve Düktil Demir Uygulamaları”, İSKİ Yayını, İstanbul 2003 5. YILMAZ, F.; “Malzeme Mühendisliğinde Olay Çalışmalar”, Sakarya 2000

Alternatif Malzeme nedir? Seçilebilecek bir başka yol, yöntem, Seçenek, şık Bilinenden ayrı, değişik, farklı, özge Nitelik yönünden alışılmışın dışında bir üstünlüğü olan Sistem, usul, tarz, tarik. Dalgalı (akım).

Mekanik özellikler : Çekme mukavemeti, sertlik, tokluk, süneklik, şekillendirilebilirlik, yorulma direnci, akma direnci, vs. Kimyasal özellikler : Kimyasal bileşenler, Korozyon dayanımı, çözülebilirlik vs. Termal özellikler: Isı iletim katsayısı, Isı tutma kapasitesi, genleşme katsayısı, vs. Elektrik özellikleri: Direnç, dielektrik dayanımı, kapasitans değeri vs. Isıl işlem özellikleri.Sertleşebilirlik, su alabilme Manyetik özellikleri:Ferromanyetiklik, paramanyetiklik Optik özellikleri : ışığı soğurma, yansıtma dereceleri. Ekonomik özellikler : Fiyat, temin edilebilirlik, vs.

Alternatif Malzeme Mekanik Özellikler Elde edilebilirlik, bulunabilirlik Üretilebilirlik; Dökülebilirlik, Dövülebilirlik, Kaynak Kabiliyeti, Sertleşebilirlik Korozyon ve Kimyasal Özellikleri Servis Ömrü, kullanılma süresi, bakım ve onarım Çevreye uyumluluk, geri dönüşüm, hijyenlik

Hangi Durumlarda Alternatif Malzemeye İhtiyaç Duyulur? Malzeme Özelliklerinin Yetersizliği Üretim Süreçlerindeki Sorunlar İnsanların Refah Seviyesi Tüketim Ekonomisinin Teşvik Edilmesi Genç Nüfus Oranı Satış ve Pazarlama Sorunları Yeni Beklentiler ve Monotonluk İnovasyon, Ar-Ge Faaliyetleri

Malzeme Seçiminde Bazı faktörler • Her malzeme kullanımı, önemsiz olsa bile bazı seçim elemanları gerektirir. Birçok mühendislik çalışmaları gibi malzeme seçimi de problem çözme işidir. • Problem çözmede ana adımlar şöyle özetlenebilir; • --problem analizi • --alternatif çözümlerin formülasyonu • --alternatiflerin geliştirilmesi • --karar • Malzeme seçilme işlemine uygulanan bu adımlar şu hale dönüşürler; • --malzemelerin gerekli özelliklerinin analizi • --aday malzemelerin seçimi • --adayların geliştirilmesi • --gerekli özelliklere en iyi uyan malzemenin seçilmesi

Malzemelerin Sınıflandırılması Metaller Seramikler Polimerler Kompozitler

Metaller Demir Esaslı Malzemeler (Çelikler, D.Demirler) Bakır Esaslı Malzemeler (Bronz, Pirinç) Alüminyum Esaslı Malzemeler Çinko ‘’ ‘’ Nikel ‘’ ‘’ Refrakter Metaller (W,Ta,Mo Esaslı Malzemeler) Kıymetli Metaller (Au, Ag, Pt,) Yarı Metaller (Metaloidler)(Ge, Si, Te,B,Sb,As,)

Metallerin Özellikleri Ergime, Dökülebilirlik Şekillendirilebilirlik (Dövme , Haddeleme) Kaynak Yapılabilirlik İşlenebilirlik (Talaş Kaldırma) Sertleşebilirlik İletkenlik Alaşımlama Tokluk, süneklik

Seramik Malzemeler Camlar Porselenler Refrakterler Yapı Seramikleri ve geleneksel seramikler Elektriksel ve Manyetik Seramikler Piezo Elektrik Seramikler Oksit, Karbür, Borür ve Nitrür Bileşimli (Abrasiv) Seramikler

Seramik Malzemelerin Özellikleri Refrakterlik, Aşınma Direnci ve Abrasivlik Kimyasal Kararlılık Gevreklik ve Kırılganlık Sinterleme Yalıtkanlık Şekillendirilebilirlik

Polimerler Termoplastikler (naylon (PVC), polipropilen (PP), polyester (PE), polietilen, polikarbonat, polimetilmetakrilat, polistren) Termosetler (bakalit, polistren, formika, kevlar) Genellikle tek kullanımlık polimerlerdir.

Polimerlerin Sınıflandırılması Molekül ağırlıklarına göre (oligomer, makromolekül) • Doğada bulunup, bulunmamasına göre (doğal, yapay) • Organik ya da anorganik olmalarına göre • Isıya karşı gösterdikleri davranışa göre • Zincirin kimyasal ve fiziksel yapısına göre (düz, dallanmış, çapraz bağlı, kristal, amorf polimerler) • Zincir yapısına göre (homopolimer, kopolimer) • Sentezlenme şekillerine göre (kondenzasyon, katılma) Küçük moleküllü maddeler genellikle gaz veya sıvı haldedir, polimerler ise büyük moleküllü oldukları için katı ve genellikle serttir Polimer zincirler kolayca katlanmaya ve esnekliğe meyillidir

Zincirlerin kristal uyumu sert bir polimer yapar. Kristalleşme derecesi; polimerin kimyasal yapısı ve zincir uzunluğu ile belirlenir Küçük moleküllü bileşiklerin çözeltilerinin kristalleşmesi genellikle kolay ve belli bir sıcaklıkta olduğu halde, yüksek moleküllü birleşmeler için kristalleşme olayı çok zor ve geniş bir sıcaklık aralığında olur

Polimerlerin Bileşiklerinin Kaynağına Göre Sınıflandırılması Doğal, Yarı Sentetik, Sentetik • Kauçuk • Selüloz asetat • Polietilen • Proteinler • Selüloz nitrat • Polisitiren • Selüloz • Polivinilklorür • Politetrafloroetilen (PET)

Kompozitler İki veya daha fazla sayıda, aynı ya dafarklı gruptaki malzemelerin, en iyi özelliklerini bir araya toplamak ya da ortaya yeni bir özellik çıkarmak amacıyla, bu malzemelerin makro seviyede birleştirilmesiyle oluşan malzemelere “Kompozit Malzeme” denir. Başka bir deyişle birbirlerinin zayıf yönünü düzelterek üstün özellikler elde etmek amacı ile bir araya getirilmiş değişik tür malzemelerden veya fazlardan oluşan malzemeler olarak da adlandırılabilir.

Kompozitler Malzemelerin Sağladığı Avantajlar: 1) Yüksek mukavemet : Kompozitler yüksek mukavemet değerleri sağlayan malzemeler arasında en etkin olanlardan birisidir. 2) Hafiflik : Kompozitler birim alan ağırlığında hem takviyesiz plastiklere, hem de metallere göre daha yüksek mukavemet değerleri sunmaktadır. 3) Tasarım esnekliği : Kompozitler bir tasarımcının aklına gelebilecek her türlü karmaşık, basit, geniş, küçük, yapısal, estetik, dekoratif ya da fonksiyonel amaçlı olarak tasarlanabilir. 4) Boyutsal stabilite : Çeşitli mekanik, çevresel baskılar altında termoset kompozit ürünler şekillerini ve işlevselliklerini korumaktadırlar. 5) Yüksek Dielektrik Direnci : Kompozitlerin göze çarpan elektrik yalıtım özellikleri, birçok komponent’in üretimi konusunda açık bir tercih nedenidir. 6) Korozyon dayanımı : Kompozitler’ in antikorrozif özelliği, diğer üretim malzemelerinden üstün olan niteliklerinden biridir

7) Kalıplama kolaylığı : Kompozit ürünler, çelik türündeki geleneksel malzemelerde karşılaşılan birçok parçanın birleştirilmesi ve sonradan monte edilmesi işlemini tek parçada kalıplama olanağı ile ortadan kaldırmaktadır. 8) Yüzey uygulamaları : Kompozit ürünlerde kullanılan polyester reçine, özel pigment katkıları ile renklendirilmek suretiyle, amaca uygun kendinden renkli olarakta üretilebilir. 9) Şeffaflık özelliği : Kompozitler, cam kadar ışık geçirgen olabilir. Tam şeffaf olması nedeni ile ışığı yayması sayesinde, diffüze ışığın önem kazandığı seralarda ve güneş kolektörü yapımında önemli avantaj sağlar. 10) Beton yüzeylere uygulama imkanı : Beton yüzeylere, kompozitler mükemmel yapışır. Özellikle, betonun gözenekli olması nedeniyle, kompozit’i oluşturan ana malzemelerden polyester reçinenin beton gözeneklerinden sızması ve beton kütle içinde sertleşmesinden dolayı mükemmel bir yapışma sağlanır. 11) Ahşap yüzeylere uygulama imkanı : Kompozitler ahşap yüzeylere yapışma özelliğine sahiptir. Ancak ahşabın kuru olması ve stiren ihtiva eden polyester reçine ile iyi bir şekilde emdirilmesi gerekir.

12) 12.Demir yüzeylere uygulama imkanı : Demir yüzeydeki pas ve yağ kalıntıları temizlendikten sonra kompozitlerle kaplanabilir. Bu sayede demir ve çelik yüzeyler, kompozitlerle kaplanarak korozyon etkilerinden korunmaktadır. 13) 13.Yanmazlık özelliği : Kompozitlerin alev dayanımı, kullanılan polyesterin özelliğine bağlıdır. Alev dayanım özelliğinin arandığı yerlerde “Alev dayanımlı” polyester kullanılmalıdır. 14) 14.Kompozitler sıcaklıktan etkilenmez : Kompozit ürünler, termoset plastikler grubundan polyester reçineler ile yapıldığı için yumuşamaz ve şekil değiştirmez. Isı dayanıklılığı kullanılan polyester reçinenin cinsine bağlıdır. 15) 15.Kompozitler içine farklı malzemeler gömülebilir : Kompozitler çine demir, ahşap, halat, tel, mukavva, poliüretan sert köpük gibi malzemeler gömülerek mekanik özellikleri farklılaştırılabilir. 16) 16.Tamir edilebilirlik özelliği : Tamir izlerinin görünmemesi için, onarım işleminin bir kalıp üzerinde yapılması, ya da onarımdan sonra zımpara veya boya yapılması gerekir. 17) 17.Kompozitler kesilip delinebilir : Kompozitler, tahta gibi kolayca kesilir, delinir, zımparalanır. Bu amaçla kullanılan aletlerin sert çelik veya elmas uçlu olması halinde daha iyi sonuç alınmaktadır.

Kompozit Malzemelerin Sınıflandırılması a. Elyaflı kompozitler b. Parçacıklı kompozitler c. Tabakalı kompozitler d. Karma kompozitler

Matrise Göre „ Polimer Matris Kompozitler [Polymer Matrix Composites (PMC) veya Fibre Reinforced Polymers/Plastics (FRP)] : Matris olarak çe şitli reçineler, takviye malzemesi olarak da çe şitli elyaflar (cam, karbon, aramid) kullanılır. „ Metal Matris Kompozitler (Metal Matrix Composites,MMC): Özellikle otomotiv sanayinde kullanılan kompozitlerdir. Ör; SiC takviyeli alüminyum matris kompozitler. „ Seramik Matris Kompozitler (Ceramic Matrix Composites, CMC): Genellikle, çok yüksek sıcaklıklarda çalışan yapılarda kullanılırlar. Takviye malzemesi olarak genellikle silicon carbide ve boron nitride gibi kısa fiberler kullanılır.

Kompozit Malzemelerin Avantajları Yüksek dayanım Yüksek rijitlik Dü şük a ğırlık Yüksek yorulma dayanımı Yüksek a şınma direnci Yüksek korozyon direnci İstenen yönde ısıl ve termal özellikler Estetik görünüm

Kompozit Malzemelerin Dezvantajları Daha yüksek maliyet İşleme güçlükleri Geri dönüşümün genellikle olmayışı Kırılma uzamasının az olması Bazı kompozitler için metallere oranla üretim zorluğu

Üretim Yöntemleri Döküm Plastik Şekil Verme Kaynak Talaşlı İmalat Toz Metalurjisi Dövme Döküm Yöntemi(Thixo Casting)

Döküm Harcanan Kalıp Kullanılan Yöntemler; Kum Kalıba Döküm NaO.SiO2 ‘lı Kalıba Döküm Seramik Kalıba Döküm Hassas Döküm Alçı Kalıba Döküm Reçine Bağlayıcılı Kum Kalıplara Döküm

Kalıcı Kalıplara Döküm Metal (kokil) Kalıba Döküm Savurma (Santrifüj) Döküm Sürekli Döküm Basınçlı Döküm Dövme Döküm Yöntemi (Thixo Casting)