5.2. SIKIŞTIRMA ÖZELLİKLERİ:

a. ASTM D3410: Shear Yüklemeyle Polimer Matris Kompozitlerin Sıkıştırma Özellikleri (Desteksiz Geyç Bölgeli)

Test örneği, test makinesinin platenleri arasındaki test fikstürüne (Şekil-2) yerleştirilir ve sıkıştırma yükü özel olarak dizayn edilmiş fikstürdeki kama griplerle uygulanır. Malzemenin en yüksek (ultimat) sıkıştırma yükü, çökmeden önce taşıyabildiği maksimum yükten hesaplanır. Strain (gevşeme), yer-değiştirme (veya strain) transduserle izlenerek malzemenin stres-strain responsu tayin edilebilir; bu değerlerden ultimat sıkıştırma straini, sıkıştırma elastik modülü, sıkıştırmadaki Poisson’s oranı ve geçiş straini bulunur.

Örnek: Test örneği sabit dikdörtgen kesitli düz bir şerittir; genişlik değişikliği % ±1’den fazla, kalınlık değişikliği % ±2 den fazla olmamalıdır (Şekil-1). (Örnek geometrisi için ASTM D3410).

Ölçülen Özellikler: Aşağıdaki eşitlikler kullanılarak sıkıştırma kuvveti (F), sıkıştırma stresi (s),ortalama sıkıştırma strain (e^c), ve ortalama ultimat sıkıştırma strain (e^u) değerleri hesaplanır.

P_maks. = çökmeden önceki maksimum kuvvet (N), P = kuvvet (N), A = test bölgesinin kesit alanı (mm²), e₁ = geyç 1 sıkıştırma strain, e₂ = geyç 2 sıkıştırma strain, e₁^u = geyç 1 ultimat sıkıştırma strain, e₂^u = geyç 2 ultimat sıkıştırma strain. Ayrıca sıkıştırma modülü, sıkıştırma Poisson’s oranı, geçiş straini değerleri de hesaplanabilir.

Şekil-1: Sıkıştırma test örnekleri; (a) tablı, (b) tabsız (boyutlar mm)

Şekil-2: Sıkıştırma test fikstürü şematik ve tipik IITRI sıkıştırma test fikstürü

b. ASTM D6484: Polimer Matris Kompozit Laminatların Açık – Delik Sıkıştırma Kuvveti

Bu test metoduyla, yüksek modüllü fiber takviyeli çok yönlü polimer matris kompozitlerin açık-delik sıkıştırma kuvveti tayin edilir. Kompozit malzeme formları sürekli-fiberlerle veya süreksiz fiberlerle (teyp veya fabrik veya her ikisi de) sınırlandırılmıştır; bu durumda laminat dengelenmiştir ve test yönünde simetrik konumdadır. (Test fikstürü Şekil-2’de gösterilmiştir)

Dengeli simetrik bir laminatın tek-eksenli sıkıştırma testi, merkezi olarak yerleştirilmiş bir delikle yapılır. Test metodunda İki test işlemi önerilir; işlem A ve işlem B (Şekil-3a ve Şekil-3b).

İşlem A’da örnek-fikstür sistemi hidrolik takoz griplerde tutturulur. Kuvvet kaymayla (shear) önce destek fikstüre ve sonra örneğe geçer. İşlem B’de örnek-fikstür sistemi düz levhalar arasına konulur; bu durumda örnek ve fikstür uçtan-yüklenir. Destek fikstüre başlangıçta transfer edilen kuvvet kaymayla test örneğine geçer.

Test Örnekleri: Standart teyp ve fabrik laminatlar için nominal kalınlık = 4 mm’dir (3-5 mm arasında olmalıdır). Örnek konfigürasyonu Şekil-1’de şematik olarak gösterilmiştir.

Ölçülen Özellikler:

P_maks. = çökmeden önceki maksimum kuvvet (N), A = h x w bürüt kesit alanı (mm²), w = kuponun delik genişliği (mm), D = deliğin çapı (mm), h = delik yakınında kuponun kalınlığı (mm), e₁  = kenar (1)’deki strain (gevşeme), e₂ = kenar (2)’deki strain

Ayrıca her test serisi için ortalama değer, standart sapma, değişme katsayısı gibi statistik hesaplamalar da yapılır.

Şekil-1: Açık-delik sıkıştırma test örneği (boyutlar mm)

Şekil-2: Destek fikstür sistemi

  Şekil-3: Örnek, fikstür, grip sistemleri; (a) İşlem A (hidrolik grip yükleme) için, ve (b) işlem-B (uç yükleme) için

c. ASTM D695: Sert Plastiklerin Sıkıştırma Özellikleri

Sıkıştırma özellikleri elastik modülü, akma (yield) stresi, deformasyon ve sıkıştırma kuvvetini kapsar. Malzemenin yumuşaklığı düşükse akma noktası gözlenmez. Sıkıştırmada önemli derecede kırılarak çökmeye uğrayan malzemelerde sıkıştırma kuvveti kesin bir değerdir. Çökmenin önemli bir kırılma olmadan gerçekleşmesi halinde ise sıkıştırma kuvveti distorsiyon derecesine bağlıdır ve malzemenin tümüyle çökmesini gösterir.

Plastik malzemelerin çoğu sıkıştırma prosesinde düz bir disk forma kadar deforme olmaya devam eder, sıkıştırma stresi sürekli olarak artar ve iyi-tanımlanabilen bir kırılma gözlenemez. Bu gibi hallerde sıkıştırma kuvvetinin gerçek anlamı yoktur.

Test Örnekleri: Standart test örneği bir prizma (12.7 x 12.7 x 25.4 mm), düzgün bir silindir (çap 12.7 x 25.4 mm) veya çubuk (rod) şeklindedir; tüp ve levha şeklindeki örneklerle de çalışılabilir. Tipik bir test örneği Şekil-1’de, test örneğinin yerleştirildiği destek jig Şekil-2’de gösterilmiştir.

Ölçülen Özellikler:

P_maks. sıkıştırma yükü (N), P_yield = sıkıştırma yükü (akma noktasında), A_min. = orijinal kesit alanı (mm²).

Şekil-3: (a) Hookean (lineer) bölgeli, (b) Hookean (lineer) bölge yok

d. ASTM D5467: Sandviç Kiriş Kullanılarak Tek-yönlü Polimer Matris Kompozitlerin Sıkıştırma Özellikleri

Bu testte, bir sandviç kirişe (aralarında bir balpeteği göbek bulunan iki yüzey tabakadan oluşan bir yapıdır, Şekil-1) dört-nokta bending yükü uygulanır.

Örnek: Test örneği, Şekil-1 ve 2’de görüldüğü gibi dikdörtgen şeklinde bir kiriştir. (Karbon takviyeli test kuponları için önerilen yüzey ve göbek geometrileri; ASTM D5467 tablo-1).

Ölçülen Özellikler:

a = Test yüzeyi ve zıt yüzey arasındaki mesafe (mm)

E_f , E_o = test yüzünün tahmini elastik modülü ve zıt yüzün test yönündeki elastik modülü (MPa)

h_c , h_f , h_o , l_m = göbek kalınlığı, test yüzeyinin kalınlığı, zıt yüzeyin kalınlığı, ve moment kolu uzunluğu (mm)

P_i , P_maks.= i. veri noktasında ve çökmeden önceki maksimum yük (MN)

w,  y¯ = kompozit test yüzeyi genişliği ve sandviçin nötral ekseninin alttaki yüzeye mesafesi (mm)

e_1i , e_2i , e₂^cu  = i. veri noktasında geyç-1 ve geyç-2 sıkıştırma strainler ve geyç-2 ultimat sıkıştırma strain (me)

Ds  = iki strain nokta arasındaki sıkıştırma stres farkı

De  = iki strain nokta arasındaki ortalama sıkıştırma strain farkı

Şekil-1: Boylamasına (longitudinal) sıkıştırma sandviç kiriş test örneği (boyutlar mm)

Şekil-2: Enlemesine (transverse) sıkıştırma sandviç kiriş test örneği (boyutlar mm)

GERİ