Karbon Fiber (Karbon Elyaf)

0
1272

KARBON FİBER (KARBON ELYAF)

      Ana bileşimleri karbonlaştırılmış  akrilik elyaf , katran  ve  naylon olan  ipeksi bir malzemedir.

Akrilik elyaf(orlon) , Akrilik elyaf , yapay elyaflar arasında yüne en çok benzeyen elyaf türüdür.

Katran, organik maddenin yıkıcı damıtımında elde edilen akışmaz  siyah bir sıvıdır. Katranın çoğu kok üretiminin bir yan ürünü olarak kömürden elde edilir, aynı zamanda petrolden,  selvi veya ardıç gibi bazı ağaçların gövdelerinde öz sulardan da elde edilmektedir.

Naylon; sıcağa, aşınmaya ve kimyasal maddelere karşı dayanıklı polimer malzemedir.

 

Yüksek dayanıklılık, düşük yoğunluk, düşük sürtünme özelliklerinin bileşimi ile uzay ve havacılık sanayii, savunma, otomotiv sanayilerinde, spor gereçlerinde (tenis raketi, board), yapı güçlendirme alanlarında, edilen bir malzemedir.

Karbon fiber, çelikten 4,5 kat daha hafif  ve 3 kat daha dayanıklıdır.Karbon fiber, naylon gibi esnek ve orlon gibi de orta derecede dayanıklı değildir. Daha sert ve çok daha dayanıklıdır.

MALZEME YOĞUNLUK(gr/cm3) ÇEKME MUKAVEMETİ(MPa)
St-52

7.8

500

Alüminyum A356-T6

2.7

207

Karbon fiber

1.7

1500

karbon fiberin diğer malzemelerle karşılaştırılması

KULLANIM ALANLARI

  • Havacılık ve Uzay (-Uçak gövdesi, kanat ve kuyruklarında v.b)
  • Endüstriyel Malzemeler

(Rüzgar türbinleri kanatları, Yelkenliler, Yarış botları, Gemi direği, Şaftlar, Yarış arabaları)

  • Askeri Amaçlı Malzemeler (Zırh uygulamaları,Tanklar, Silah taşıma kapları, Miğfer)
  • Spor Malzemeleri (Oltalar, makaraları,Beyzbol sopaları, Kayaklar,)

gibi yüksek dayanım ve hafiflik istenilen alanlarda tercih edilir.

KARBON FİBER ÜRETİMİ

Orlon, naylon, katran ile bazı başka yan maddelere türlü fiziksel ve kimyasal uygulamalar ile “Karbon fiber” adı verilen madde oluşturulur. Katran maddesi ve orlon maddesinin kullanımına göre karbon fiber türü ikiye ayrılır; Katran temelliler ve PAN (Orlon) tabanlı karbon fiberlerdir. Katran temelli karbon fiber üretimi dünya üretiminde %6 iken, PAN temelli karbon fiber üretimi %94’ü bulmaktadır.

PAN ÜRETİMİ

Karbon fiberin, PAN temelli üretimi dört ana aşamada gerçekleşmektedir. Bunlar  oksidasyon, karbonizasyon,  yüzey iyileştirmesi ve  kaplamadır.

Oksidasyon

Oksidasyon aşamasında Orlon maddesi 300 °C’ye kadar ısıtılmaktadır. Isıtılma aşamasında maddede bulunan hidrojen maddesi ayrıştırılıp, oksijen maddesi eklenmektedir. Bu sayede üretilecek olan Karbon Fiber’e yanmazlık özelliği kazandırılır.

 Karbonizasyon

Karbonizasyon aşamasında bobinlerdeki orlon, 3000 °C’ye kadar ısıtılmaktadır. Bu esnada maddede %100 karbonlaşma sağlanmaktadır. Bu işlemde sıcaklığın yüksekliğine göre üretilen karbon fiberin sınıfı belli olmaktadır.

Yüzey İyileştirme

Yüzey iyileştirmesi esnasında bobindeki orlon, reçeteye daha iyi yapışması için elektrolitik ortamda iyileştirilir.

Kaplama

Kaplama aşamasında işlenmiş orlon, reçine ile kaplanır. Bu sayede PAN Tabanlı Karbon Fiberin üretimi tamamlanır.

ÜRETİM YÖNTEMLERİ

El yatırma yöntemi

Kompoziti hazırlamak için kalıp gereklidir. Kalıbın iç yüzeyi silindikten sonra birinci ayırıcı olarak vaks ile temizlenir. Daha sonra ikinci ayırıcı PVA sürülür. Fırça ile viskozitesi yüksek reçine sürüldükten sonra fiberler kesilerek hazırlanır. Jelkot üzerine reçine sürülür ve keçe veya dokuma şeklindeki takviye elemanı yerleştirilir. Fırça darbeleriyle reçine iyice emdirilir. Rulo kullanılarak hava kabarcıklarının kalmaması sağlanır. İstenilen kalınlık sağlanana kadar bu işleme devam edilir. Bu yöntemde en çok polyester ve epoksi reçine kullanılır. Sertleşme beklendikten sonra ürün kalıptan çıkarılır. Bu yöntem yoğun işçilik gerektiren bir yöntemdir ve az sayıda parça üretimi için uygundur.

el yatırma yöntemi                                                    Şematik gösterim

Püskürtme Yöntemi

Elle yatırma yönteminin aletli şekli olarak kabul edilebilir. El yatırma yöntemine benzer açık kalıplama düşük ve orta hacimdeki tekneler ve kayıklar, tanklar, duş ünitesi ve daha büyük karmaşık şekilli ise bu teknik el yatırma tekniğinden daha iyidir. Bu tekniğin avantajı, basit, maliyeti düşük olması, taşınabilir aygıt ve parça boyutu sınırlamasının olmamasıdır.

Hazır Kalıplama Yöntemi

Diğer yöntemlere göre daha hızlıdır. Çocuk oyuncaklarından uçak parçalarına kadar bir çok ürün bu yöntemle üretilebilmektedir.

hazır kalıplama

Şematik gösterim

 Reçine Transfer Kalıplama

Yöntemi Bu yöntemle karmaşık parçalar üretilebilir. Formula 1 arabalarında bazı parçalar bu yöntemle hazırlanmaktadır.reçine transfer                                                      Şematik gösterim

Profil Çekme Yöntemi

Bu yöntemde reçine malzemesi olarak genellikle polyester, vinil ester ve epoksi kullanılır. Takviye malzemesi olarakta sürekli fiber malzemesi kullanılır.

profil çekme                                                  Şematik gösterim

Elyaf Sarma Yöntemi

Bu yöntemle yapılan ürünler, füze boruları, petrol nakli için borular, yat direkleri, uçak, su tankları, spor aletleri vb. ürünlerdir.

elyaf sarma                                                                   Şematik gösterim

kar kayağı yapımı                                                        Kar kayağı üretimi

Tabakalı Birleştirme Yöntemi

Açık yapılar şekillenmiş kalıp yüzeyi ile ısıtılmış zımba arasında sıcak presleme usulü ile uygun şekilde üretilir. Ön gömülmüş elyaf (prepreg)’lerin reçine ile doyurulması ile preslenir veya sarılarak üretilir.

tabakalı birleştirme                                                    Şematik gösterim

Sami Çınar    samicinar35@gmail.com

Fırat Üniversitesi, Metalurji ve Malzeme Müh. Bölümü

KAYNAKLAR

  • http://www.saf-celik.com.tr/index.php?main=CeliklerHakkindaBilgiler&ID=22
  • http://tr.wikipedia.org/wiki/Karbon_fiber
  • istanbul.edu.tr/metalurji/wp-content/uploads/…/k10.pptx
  • KARBON FİBER DESTEKLİ (CFRP) LAMİNE AĞAÇ MALZEMENİN BAZI FİZİKSEL VE MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN BELİRLENMESİ
  • Çağlar ALTAY Karabük Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Mobilya ve Dekorasyon Eğitimi Anabilim Dalında Yüksek Lisans Tezi

Yazan: Sami Çınar

Henüz Yorum Yok

CEVAPLA