Kompozitler, etrafımızda gördüğümüz en güçlü malzemelerden biridir. Malzemenin yoğunluğunu düşündüğünüz zaman, kompozitler diğer yapı malzemelerinin çoğundan çok daha güçlüdür. Bu yüzden, uçaklardan otomobillere kadar her alan için tercih edilen malzeme olmaları çokta şaşırtıcı değildir.
Belirli reçineleri ve takviyeleri birleştirerek, formülasyonu herhangi bir uygulamanın özel mukavemet gereksinimlerini karşılayacak şekilde özelleştirebilirsiniz. Örneğin, reçine ve takviye oranlarını değiştirebilir veya lifleri bir yönde veya çeşitli yönlerde yönlendirebilirsiniz.
Kompozitler anizotropiktir, yani malzeme özellikleri, takviye malzemesi katmanlarının yerleştirilmesine ve sayısına bağlı olarak değişir. Bu, mühendislik esnekliği sağlar. Böylece tasarımcılar nihai ürünün özelliklerini uyarlayabilir. Mukavemet söz konusu olduğunda, yapısal tasarımı etkileyen dört ana tür vardır bunlar: özgül mukavemet, gerilme, kesme ve basınç dayanımı.
Özgül Mukavemet
Özgül mukavemet, yoğunluğa göre bölünmüş bir malzemenin gücü anlamına gelir. Özgül mukavemet aynı zamanda; direnç-ağırlık oranı, mukavemet/ağırlık oranı veya dayanım-kütle oranı olarak da bilinir.
Mühendisler, tasarımcılar ve belirleyici olan kişiler, yüksek özgül mukavemete sahip malzemeleri giderek daha fazla aramaya başladılar. Çelik gibi bazı malzemeler çok güçlü ve ağırdır. Bambu direkleri gibi olan diğer malzemelerse güçlü ve hafif olabilir. Kompozitler ise hem güçlü hem de hafif olacak şekilde tasarlanabilir. Çok yüksek mukavemet-ağırlık oranlarına sahip oldukları için, kompozitler; uçaklar ve arabalar gibi ağırlığın çok önemli olduğu uygulamalarda aranan bir malzemedir. Ayrıca unutmamak gerekir ki, daha hafif olan araçlar daha az yakıt kullanır.
Gerilme Mukavemeti
Gerilme mukavemeti; bir malzemenin kırılmadan, çatlamadan, deforme olmadan veya başka bir şekilde bozulmadan önce kaldırabileceği gerilim miktarını ifade eder. Gerilme mukavemetinin bir ölçüsü bükme mukavemetidir. Kısaca gerilme kuvveti için bir malzeme veya yapının bükülmeye dayanma kabiliyeti diyebiliriz. Gerilme ve bükülme mukavemeti, mühendisler ve tasarımcılar için önemli ölçümlerdir. Yıkılmadan önce ne kadar stres gerektireceğini bilmeden bir köprü güvertesi veya tavan inşa etmeyi hayal edin. Bu ne kadar güvenilir olur?
Gerilme mukavemetinin oranı malzemeye göre değişir ve megapaskal (MPa) cinsinden ölçülür. Örneğin, çeliğin nihai gerilme mukavemeti 400 ila 690 MPa arasında değişirken, karbon fiber takviyeli polimer kompozitlerin nihai mukavemeti, fiber oryantasyonuna ve diğer tasarım faktörlerine bağlı olarak 1.200 ila 2.410 MPa arasında değişir.
Kesme Dayanımı
Kesme mukavemeti, bir malzemenin katmanlar kayarken gerilmeye ne kadar dayanabileceğini açıklar. Bir malzemenin kırılmadan önce kaldırabileceği maksimum kesme gerilimi miktarını (veya birim alan başına kuvvet) bilmek önemlidir. Bu, mühendislerin ve tasarımcıların bir yapının destekleyebileceği ağırlık veya yük miktarını ve kuvvetler farklı yönlerde uygulandığı zaman yapıya ne olabileceğini bilmelerini sağlar.
Kompozitlerdeki kesme mukavemeti, formülasyona ve tasarıma göre değişir. Kompozitler, kayma gerilmelerinin bir düzlem içinde, düzleme enlemesine veya katmanlar boyunca (laminer) yönlendirileceği şekilde tasarlanabilir. Elyaf oryantasyonunun; katmanların sıralanması, kullanılan elyafların tipi ve hacmi, çekirdek malzemelerin tipi, yoğunluğu ve daha fazlası dahil olmak üzere kesme özelliklerini kontrol etmeyi sağlayan çeşitli birkaç yolu daha vardır.
Basınç Dayanımı
Basınç dayanımı, bir malzemenin basınçla sıkıştırıldığında veya düzleştirildiğinde nasıl performans gösterdiğini bizlere gösterir. Bazı malzemeler basınç dayanımı sınırlarına ulaştığında kırılırken bazıları da kalıcı olarak deforme olur.
Beton ve seramik gibi malzemeler genellikle daha yüksek basınç dayanımına sahiptir, ancak gerilme dayanımları daha düşüktür. Tersine, kompozitler tipik olarak basınç mukavemetlerinden daha yüksek gerilme mukavemetine sahiptir. Sıkıştırma ile yüklenen kompozitler bükülebilir veya ezilebilir. Bu nedenle, bir uygulama için seçilen spesifik elyaf ve reçine kombinasyonu için sıkıştırma yükünü değerlendirmek ve formülasyonu buna göre ayarlamak önemlidir.
compositelab.com‘dan yararlanılmıştır.