MAKALEM
BAGAJ AYIRMA PANELİNİN BAYPREG KALIBI
Burak ŞAHİNKESER
KARABÜK ÜNİVERSİTESİ TASARIM KONSTRÜKSİYON ÖĞRETMENLİĞİ KARABÜK/TÜRKİYE
ÖZET
Otomotiv sektöründe bagaj ayırma panelinde kullanılılan bu parça baypreg denilen cam elyaf,petek yapılı çekirdek eleman(karton) ve poliüretanın birleşimiyle yapılan kompozit maddeden yapılır ve kalıpta bu parçanın üretiminde kullanılır.Baypreg malzemesi hazırlanıp ısıtılan kalıbın içine konulduktan sonra kalıp basılarak kalıpta kesme zımbası görevi gören bıçaklar yardımıyla kesilir ve malzemedeki poliüretan yardımıyla kalıp hacminin doldurularak parçanın baypreg kalıbıyla üretilmesi sağlanır.Catiada tasarımı yapılan bu parçanın baypreg kompozit malzemesi otomobil iç mekan parçalarında kullanılmaktadır.
Bu çalışmadaki amaç baypreg malzemesiyle üretilen bir kalıbın çalışma sistemini görmek,malzemeyi yakından incelemek ve malzeme hakkında bilgi sahibi olmaktır.
ANAHTAR KELİMELER:Bagaj ayırma paneli,Baypreg,sıcak pres,poliüretan
1.GİRİŞ
Belirlenmiş bir amaç için tek başına kullanımı uygun olmayan birbirinden farklı iki veya daha fazla malzemeyi, sahip olması istenen özellikleri sağlayacak şekilde, belirli şartlar ve oranlarda fiziksel olarak, makro yapıda bir araya getirilerek elde edilen malzemeye kompozit malzeme denir [1].
Kompozit malzemenin iç yapısı çıplak gözle incelendiğinde yapı bileşenlerinin seçilip ayırt edilmesi mümkündür. Yapılarında birden fazla sayıda fazın yer aldığı klasik alaşımlar ise makro ölçüde homojen olmalarına rağmen mikro ölçüde (mikroskobik muayene ile seçilebilen) heterojen malzemelerdir [1].
Kompozit malzeme birçok teknolojik alanda kullanılmaktadır far. Farklı tarihsel süreçlerde klı alanlarda kullanılmıştır. En geniş kullanım alanı inşaat olarak bilinen kompozit malzemenin kullanım alanları aşağıdaki gibidir [1]
Ø Şehircilik
Ø Ev aletleri
Ø Elektrik ve elektronik sanayi
Ø Havacılık sanayi
Ø Otomotiv sanayi
Ø İş makineleri
Ø İnşaat sektörü
Ø Tarım sektörü
Kompozit malzemeler ile ilgili araştırmaların çoğu 20. yüzyılın ikinci yarısından günümüze kadar süren ve halen devam etmekte olan araştırmalardır. Tabiatta bulunan ilk kompozit malzeme çam ağacıdır. Çam ağacının içi kışın sert ve kırılgan, yazın ise yumuşak ve esnektir. En ilkel kompozit malzeme örneği ise saman takviyeli kerpiçlerdir. Günümüzde en çok kullanılanlar ise; cam fiber reçine, tungsten molibden takviyeli alüminyum, karbon ve fiber takviyeli plastiklerdir [2
Poliüretan veya üretan isosyonat ve alkolün girdiği kimyasal reaksiyondan elde edilen bir kimyasaldır.Bu reaksiyon 19.yüzyılda bilinmesine rağmen 1937 senesinde Otto Bayer tarafından poliizosyonat ve poliol ajanlarının da yardımıyla iyi kalitede plastik elde edilmekte kullanılana kadar işe yaramaz diye bir kenara atılmıştı. Poliüretan teknolojisi daha sonra iki göçmen kimyager Jean-Pierre Abbat ve Dr.Fritz Hartmann tarafından 1957’ de ABD’ ye taşındı ve geliştirildi.[3]
BAYPREG:
Otomobil iç mekan parçalarının kalıp presleme yöntemine göre üretilmesi için kullanılan iki komponentli poliüretan (PUR) malzemedir. Doğal elyaf şilteleri ile ince cidarlı iç mekan kaplama parçalarının ekonomik olarak ve çevreye zarar verilmeyecek şekilde üretilmesi mümkündür. Kağıt petek ve cam elyaf şilteleri ile kombine edildiğinde çok hafif ve bükülmeye ve burulmaya karşı dayanıklı sandviç kombinasyonIarı üretilebilir. Baypreg sandviç malzemeden üretilen standart parçalar örneğin stepne kapakları, yük bölümü tabanları ve bagaj bölümü ayırma panelleri, açılır tavan kasetleri, taban bölmeleri ve şapkalık gibi parçalardır.[4]
Temel yetenekleri:
- Düşük yüzey ağırlığına rağmen bükülmeye karşı yüksek mukavemet
- Isıya karşı yüksek dayanıklılık ve boyutsal dayanıklılık
- Alüminyum veya çeliğinkine benzer genleşme katsayısı
- Mükemmel çarpışma karakteristikleri
- Montaj ve güçlendirme elemanlarının doğrudan bağlanabilmesi
- Kısa periyotlar
Elyaflı kompozit malzeme konseptinin kararlı bir şekilde geliştirilmesi ile alınan sonuç: Baypreg sandviç malzemeleri, ince cidar teknolojisindeki kompozit malzemelerinin yanında otomotiv sektöründe geleceğe ışık tutan uygulamalar alanında yeni bir kapı açmaktadır. Burada uçak yapım sektörü örnek alınmıştır. Hafif konstrüksiyonların tasarlanması için ağırlıkların en büyük ölçüde azaltılmasını gerektiren bu sektörde, petek ve dalga yapılı çekirdek elemanlarından ve yüksek derecede dayanıklı son katmanlardan elde edilen sandviç kompozit malzemeler kendini çoktan kanıtlamış bulunmaktadır.
Çok düşük bir ağırlık ve bükülmeye karşı çok yüksek mukavemet söz konusu olduğunda ise Baypreg sandviç elemanları yine hemen göze çarpar.[4]
Avantajlar:
· Cam şiltelerden ve özel (kağıt) peteklerden üretilen PUR sandviç malzeme
· Bükülmeye karşı özellikle mukavemetli ve darbeye dayanıklı
· Isıya karşı yüksek dayanıklılık ve boyutsal dayanıklılık
· Montaj ve güçlendirme elemanlarının doğrudan bağlanabilmesi
· Keskin kenar oluşturmadan kırılır[4]
2.MALZEME VE METOD
Bagaj ayırma paneli yapımında baypreg denilen kompozit malzeme kullanılır.Bu kompozit malzeme içerisinde ise petek yapılı çekirdek,cam elyaf ve poliüretan bulunur.
2.1Cam elyafı
Cam elyafı silika, kolemanit, aluminyum oksit, soda gibi cam üretim maddelerinden üretilmektedir. Cam elyafı, elyaf takviyeli kompozitler arasında en bilinen ve kullanılandır. Cam elyafı özel olarak tasarlanmış ve dibinde küçük deliklerin bulunduğu özel bir ocaktan eritilmiş camın itilmesiyle üretilir. Bu ince lifler soğutulduktan sonra makaralara sarılarak kompozit hammaddesi olarak nakliye edilir. Özellikle cam elyafı ile matris arası yapışma gücünü arttıran "silan" bazlı ve elyaf üzerinde ince film oluşturan kimyasalların sonra kullanım sahaları artmıştır.[5]
2.2 Poliüretan
Poliüretan köpük elde etmek için önce izosiyanat su veya monokarboksilli asitle reaksiyona sokulur. Su ile reaksiyondan amin ve CO2, asitle reaksiyondan amid ve CO2 elde edilir. Bu ürünler üzerine tekrar izosiyanat ilave edildiğinde izosiyanat ile amin (veya amid) birbirlerine bağlanırlar. Bu elde edilen üzerine de serbest (-OH) grubu bulunan poliesterden belirli miktarda ilave edilerek, oldukça hafif poliüretan köpük elde edilir. [6]
2.3Yüksek Mukavemet:
Kompozitlerin çekme ve eğil-me mukavemeti birçok metalik malzemeye göre çok daha yüksektir. Ayrıca kalıplama özelliklerinden do-layı kompozitlere istenen yönde ve bölgede gereklimukavemet verilebilir. Böylece malzemeden tasarrufyapılarak, daha hafif ve ucuz ürünler elde edilir.
Tablo 1:Belli başlı elyafların karşılaştırılması
Malzeme Yoğunluk (g/cm3) Çekme Dayanımı (MPa) Modülüs (GPa)
E-Cam 2.55 2000 80
S-Cam 2.49 4750 89
Aluminyum 3.28 1950 297
Karbon 2.00 2900 525
Kevlar 29 1.44 2860 64
Kevlar 49 1.44 3750 136
[7]
2.4 SMC KALIPLAMA:
SMC (Sheet Moulding Compound) / Hazır Kalıplama Pestili;SMC takviye malzemesi olarak kırpılmış lif ve dolgu malzemesi içeren bir reçinenin önceden birleştirilmesi ile oluşan pestil biçiminde malzemedir. Sürekli liflerden 25-50 mm kırpılarak ve kompozitin %25- 50 aralığında elyaf kullanılır.BMC (Bulk Moulding Compound) hazır kalıplama hamuru;BMC takviye malzemesi olarak kırpılmış lif ve dolgu malzemesi içeren bir reçinenin önceden birleştirilmesi ile oluşan hamur biçiminde malzemedir. Bu yöntemlerde malzemeye şekil vermek için bir dişi bir erkek kalıp kullanılır.[7]
Catia cad/cam tabanlı bir yazılımdır.Özellikle otomotiv sektörü,uçak üretim sektöründe kullanılmaktadır ve kullanımı çok yaygındır.Catia her sektürden kesime hitap etmektedir.Catia üretilecek olan ürünlerin,üretimi
esnasında tasarlanan süreçlerin sanal ortamda gerçekleştirilebilmesini sağlamaktadır.
esnasında tasarlanan süreçlerin sanal ortamda gerçekleştirilebilmesini sağlamaktadır.
3.BULGULAR VE TARTIŞMA
Kalıp catia programında tasarımı ve animasyonu yapılarak parçanın sanal ortamda üretim hali incelenmiştir ve üretime hazır hale getirilmiştir.Parçamız kompozit malzeme olduğu için malzememizin içinde petekli çekirdek yapı cam elyaf ve poliüretan bulunuyor.Bu parçadaki çekirdek malzemenin görevi petekli yapısından dolayı hava boşluğu ve hacim oluşturmasıdır.Cam elyafın göreviyse parçanın sağlam olmasını sağlamaktır aksi takdirde parçamızın mukavemeti düşük ve kırılgan yapıda olur.
Petekli yapıdaki çekirdek malzemenin alt ve üst yüzeyine cam elyaf kaplanır.Bu kaplama birinci sandwiç olarak adlandırılır.Kaplanan parça poliüretan robotuna gidiyor ve burada malzemenin bir yüzeyine poliüretanı atıyor sonra otomatik sistem malzemenin diğer yüzeyinede poliretan attıktan sonra malzeme konveyör sistemiyle kalıplara gidiyor.
4.SONUÇ
Catia programında üretim analizi ve animasyonu yapıldıktan sonra parça üretime sokuldu.Poliüretan robotuyla poliüretan kaplandıktan sonra konveyör sistemiyle parçamız rezistans plakaları yardımıyla ısınan 80-100 derecedeki kaıplara gider.Bu işlemde kalıptaki zımba görevi gören bıçaklar yardımıyla parçayı oluşturacak malzemenin dış kısımları kesilir ve kalıp kapanır.Kapatılan kalıp içinde reaksiyona giren baypreg kalıp hacmini doldurup bagaj ayırma panelini oluşturur.Ayrıca titanyum silindirlerle pres tablasına ısı geçmesi engellenmiştir.
5.KAYNAKLAR
[1]http://www.obitet.gazi.edu.tr/obitet/malzeme_bilgisi/kompozit%20malzemeler.pdf (Haziran 2011)
[2]Sayman O. Aksoy, S.(1980), Kompozit Malzemeler, E.Ü. Makine Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü, Bornova/İzmir.
[3]http://www.diyadinnet.com/YararliBilgiler-1273&Bilgi=poli%C3%BCretan
[4]http://www.pu-systems.bayermaterialscience.com
[5]http://www.artikompozit.com.tr/kompozit_nedir.htm
[6]http://www.plastikfirmalari.com/poliuretan_nedir.html
[7]http://www.scribd.com/doc/44837599/Cihan-Eral-Turkchem-Makale-Kompozitler
TEŞEKKÜR
JULİEN KALIP ÇALIŞANLARINA VE ANİMASYONDA EMEĞİ GEÇEN SAYIN FATİH BELEŞE TEŞEKKÜR EDERİM