Solid Particle Erosion Behavior of Carbon Fiber - Metal Wire Hybrid Reinforced Polymer Composites

ARSLAN, Gürkan; SINMAZÇELİK, Tamer; FİDAN, Sinan

Solid Particle Erosion Behavior of Carbon Fiber - Metal Wire Hybrid Reinforced Polymer Composites

Gürkan ARSLAN, (Kocaeli Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Havacılık Bilgi ve Teknolojisi, Kocaeli, Türkiye)

Sinan FİDAN, (Kocaeli Üniversitesi, Havacılık ve Uzay Bilimleri Fakültesi, Uçak Gövdesi ve Santral Bölümü, Kocaeli, Türkiye)

Tamer SINMAZÇELİK (Kocaeli Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Kocaeli, Türkiye)

El-Cezerî Journal of Science and Engineering

1 0

Yıl: 2018 Cilt: 5 Sayı: 1 Sayfa Aralığı: 182 - 190 Metin Dili: İngilizce İndeks Tarihi: 16-12-2020

Solid Particle Erosion Behavior of Carbon Fiber - Metal Wire Hybrid Reinforced Polymer Composites

Öz:

Carbon fiber reinforced composite materials (CFRP) are being widely used in aircraft parts andunmanned air vehicle (UAV) airframe production due to their high specific stiffness and strength. Besides theirsuperior characteristics, they have a disadvantage of poor electrical conductivity when used in UAV airframeswhich subjected to lightning strike during their service life. In order to protect UAV airframe from lightningstrike damage, adding a metal wire to CFRP composite is an alternative method. Moreover, UAV and aircraftairframe materials subjected to solid particle erosion damage during their service life also.Surface damageinduced by solid particle erosion cause aerodynamic losses and result with increase in specific fuel consumptionor shortening of maximum air vehicle range. Also worn body could be lost its lightning strike residence. It isevident that there is no much literature study about CFRP - metal wire hybrid reinforced composites solidparticle erosion behavior. The aim of this study is to characterize the solid particle erosion behavior of CFRP -metal wire hybrid reinforced composite and analyze the post wear damage induced in the surface of the samples.Solid particle tests were performed according to ASTM G 76 standard in a specially designed test rig.Mass lossand erosion rate measurements after tests were done and damage mechanisms were discussed. Surface roughnessanalysis of specimens before and after solid particle erosion tests were performed by using 3D non-contact laserprofilometer.

Anahtar Kelime:

Karbon Fiber-Metal Tel Örgü Hibrit Kompozitlerin Katı Partikül Erozyonu Davranışları

Öz:

Karbon fiber güçlendirilmiş kompozitler hava araçlarının parçalarında ve insansız hava araçlarının (İHA) gövde yapılarında yüksek fiziksel özellikleri ve mekanik dayanıklılıklarından dolayı sıklıkla kullanılmaktadır.Bu üstün özelliklerinin yanında yıldırıma maruz kalmış bir İHA da yetersiz elektrik iletkenliği gösterirler.Karbon fiber güçlendirilmiş kompozitlere metal bir tel örgü eklemek İHA gövde yapılarını yıldırım hasarından korumak için alternatif bir yöntemdir.Diğer yandan İHA ve hava aracı gövde yapıları servis süreleri boyunca katı partikül erozyonuna da maruz kalırlar.Katı partikül erozyonunundan kaynaklanan yüzey hasarları aerodinamik kayıplara dolayısıyla yakıt tüketiminin artmasına ve hava araçlarının menzilinin kısalmasına sebep olur.Aynı zamanda hasarlı kısımlar yıldırım direncinin de azalmasına sebep olacaktır.Literatürde karbon fiber-metal örgü hibrit güçlendirilmiş kompozitlerin katı partikül erozyonuyla ilgili yeterli sayıda çalışma yoktur.Bu çalışmanın amacı bu kompozitlerin katı partikül erozyonu davranışlarını karakterize etmek ve numune yüzeylerinde oluşan aşınma hasarını analiz etmektir.Katı partikül testleri ASTM G 76 standartlarına göre dizayn edilmiş test düzeneklerinde yapılmıştır. Testlerden sonra ağırlık kaybı ve erozyon ölçümleri yapılmış, hasar mekanizmaları tartışılmıştır.Katı partikül testlerinden önceki ve sonraki numunelerin yüzey pürüzlenmesinin analizi temassız üç boyutlu lazer profilometre kullanılarak yapılmıştır.

Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık

[1] M. Takaffoli and M. Papini, “Numerical simulation of solid particle impacts on Al6061-T6 Part II: Materials removal mechanisms for impact of multiple angular particles,” Wear, 2012, vol. 296, no. 1–2, pp. 648–655,.
[2] H. Kawakami and P. Feraboli, “Lightning strike damage resistance and tolerance of scarf- repaired mesh-protected carbon fiber composites,” Compos. Part A Appl. Sci. Manuf., vol. 42, no. 9, pp. 1247–1262, 2011.
[3] E. Rupke, “Lightning direct effects handbook,” Rept. AGATE-WP3.1-031027-043-Design Guidel., 2002.
[4] FAA, “DOT/FAA/CT-89/22 Aircraft Lightning Protection Handbook,” Fed. Aviat. Adm., no. September, 1989.
[5] D. Tolerance and M. Workshop, “Damage Tolerance and Maintenance,” Composites, 2006.
[6] S. Arjula, A. P. Harsha, and M. K. Ghosh, “Erosive wear of unidirectional carbon fibre reinforced polyetherimide composite,” Mater. Lett., vol. 62, no. 17–18, pp. 3246–3249, 2008.

APA	ARSLAN G, FİDAN S, SINMAZÇELİK T (2018). Solid Particle Erosion Behavior of Carbon Fiber - Metal Wire Hybrid Reinforced Polymer Composites. , 182 - 190.
Chicago	ARSLAN Gürkan,FİDAN Sinan,SINMAZÇELİK Tamer Solid Particle Erosion Behavior of Carbon Fiber - Metal Wire Hybrid Reinforced Polymer Composites. (2018): 182 - 190.
MLA	ARSLAN Gürkan,FİDAN Sinan,SINMAZÇELİK Tamer Solid Particle Erosion Behavior of Carbon Fiber - Metal Wire Hybrid Reinforced Polymer Composites. , 2018, ss.182 - 190.
AMA	ARSLAN G,FİDAN S,SINMAZÇELİK T Solid Particle Erosion Behavior of Carbon Fiber - Metal Wire Hybrid Reinforced Polymer Composites. . 2018; 182 - 190.
Vancouver	ARSLAN G,FİDAN S,SINMAZÇELİK T Solid Particle Erosion Behavior of Carbon Fiber - Metal Wire Hybrid Reinforced Polymer Composites. . 2018; 182 - 190.
IEEE	ARSLAN G,FİDAN S,SINMAZÇELİK T "Solid Particle Erosion Behavior of Carbon Fiber - Metal Wire Hybrid Reinforced Polymer Composites." , ss.182 - 190, 2018.
ISNAD	ARSLAN, Gürkan vd. "Solid Particle Erosion Behavior of Carbon Fiber - Metal Wire Hybrid Reinforced Polymer Composites". (2018), 182-190.

APA	ARSLAN G, FİDAN S, SINMAZÇELİK T (2018). Solid Particle Erosion Behavior of Carbon Fiber - Metal Wire Hybrid Reinforced Polymer Composites. El-Cezerî Journal of Science and Engineering, 5(1), 182 - 190.
Chicago	ARSLAN Gürkan,FİDAN Sinan,SINMAZÇELİK Tamer Solid Particle Erosion Behavior of Carbon Fiber - Metal Wire Hybrid Reinforced Polymer Composites. El-Cezerî Journal of Science and Engineering 5, no.1 (2018): 182 - 190.
MLA	ARSLAN Gürkan,FİDAN Sinan,SINMAZÇELİK Tamer Solid Particle Erosion Behavior of Carbon Fiber - Metal Wire Hybrid Reinforced Polymer Composites. El-Cezerî Journal of Science and Engineering, vol.5, no.1, 2018, ss.182 - 190.
AMA	ARSLAN G,FİDAN S,SINMAZÇELİK T Solid Particle Erosion Behavior of Carbon Fiber - Metal Wire Hybrid Reinforced Polymer Composites. El-Cezerî Journal of Science and Engineering. 2018; 5(1): 182 - 190.
Vancouver	ARSLAN G,FİDAN S,SINMAZÇELİK T Solid Particle Erosion Behavior of Carbon Fiber - Metal Wire Hybrid Reinforced Polymer Composites. El-Cezerî Journal of Science and Engineering. 2018; 5(1): 182 - 190.
IEEE	ARSLAN G,FİDAN S,SINMAZÇELİK T "Solid Particle Erosion Behavior of Carbon Fiber - Metal Wire Hybrid Reinforced Polymer Composites." El-Cezerî Journal of Science and Engineering, 5, ss.182 - 190, 2018.
ISNAD	ARSLAN, Gürkan vd. "Solid Particle Erosion Behavior of Carbon Fiber - Metal Wire Hybrid Reinforced Polymer Composites". El-Cezerî Journal of Science and Engineering 5/1 (2018), 182-190.