Mayıs 15, 2018
Wohler(1866)
:Yorulma konusundaki ilk testler 1866 yılında vagon aksları üzerinde
yapılmıştır.
Bauschinger(1870): Malzemelerin çevrimsel çekme deneylerini yapmıştır.
Goodman (1890): Wohler’ün bulgularının üzerine
ortalama gerilmenin etkisine dair ampirik bir formül geliştirdi.
Mıner (1945): Hasarın birikimli toplanmasına dair
çalışmalar yapmıştır.
2000’li yıllar: Günümüzde var olan
elektromekanik ve servo-hidrolik deney cihazları ileri teknolojiye sahip
elektronik ve mikrobilgisayar cihazlarla donatılmış haldedir.Mekanik deney
cihazlarında kuvveti uygulayan başlıklar ya hidrolik güç kaynağına bağlı hidrolik piston ve
silindir ile tahrik edilir ya da hassa işlenmiş bir dişli üzerinde bir
elektrolik motor ile tahrik edilir. Bir hava silindiri ve pistonu olan pnömatik
sistemlerle tahrik edilen düşük kapasiteli deney cihazları da piyasada
bulunmaktadır.
YORULMA
Dinamik
yükler ve titreşimler altında çalışan
makine elemanlarının maruz kaldığı gerilmeler, malzemenin akma
dayanımı altındaki bir değerde olsa bile belirli çevrim sayılarından
sonra yüzeyde çatlamalar ve devamında
malzeme yüzeyinde parça ayrılması şeklinde parçayı hasara uğratır . Otomotiv ve
uçak endüstrisindeki parçalar ile
kompresör , pompa gibi makinelerin parçalarında görülen mekanik
hasarların büyük bir kısmı yorulma olayının etkisi sonucudur.
Şekil
2: Çatlak vida diş dibinde başlamış
YORULMAYA ETKİ EDEN
FAKTÖRLER
1.
Malzeme
cinsinin ,bileşiminin ve yapısının etkisi
2.
Yüzey
özelliklerinin etkisi
3.
Çentik etkisi
4.
Gerilmelerin etkisi
5.
Korozyonun etkisi
6.
Sıcaklığın etkisi
7.
Frekansın
(deney hızının )etkisi
ÇALIŞMANIN AMACI
Yorulma günümüzün en sıkıntılı katostrofik
hasarlarından bir tanesidir. Ayrıca
dayanımın artırılması ve ağırlığın azaltılması çalışmalarının yanı sıra odak
noktası demir dışı hafif alaşımlar(Mg,Al,Ti,Be … ) ve bunların kompozitleri ile polimer esaslı
kompozitlerdir.Hem yorulma hem de
belirtilen malzemelerin yorulma hassasiyeti ve yorulma testleri ekonomik,teknolojik,ergonomik ve hızlı bir şekilde yapılması için duyulan ihtiyaca ithafen bu
çalışma tasarlanmıştır.Bu çalışmada , düşük mukavemetli malzemelerin mekanik
çekme ve basma deneylerini rahatlıkla yapılabilecek kapasitede bir çekme-basma
deney cihazı tasarlanmış ve imal
edilmştir.
CİHAZLAR VE YORULMA TİPLERİ
ŞEKİLLERİ
Uygulama
gerilme türü ,yorulma deneyinin adınıda belirtmektedir.Gerilme türüne göre
başlıca yorulma deneyi türleri şunlardır:
1-Eksenel
gerilmeli yorulma test cihazı
2-Eğme
gerilmeli yorulma test cihazı
3-Burma gerilmeli yorulma test cihazı
4-Bileşik
gerilmeli yorulma test cihazı
|
Yorulma Ömrü Ve Hesaplama
Yöntemleri
Tekrarlı
yükler altında malzemenin yorulma
hasarına uğramadan dayanabileceği
max.çevrim sayısı malzemenin o yük altındaki yorulma ömrünü verir.
En
çok kullanılan 3 yöntem aşağıdakilerdir:
•S-N
(Stress-Life)Genel kesit veya lokal elastik gerilmeyi toplam ömürle
ilişkilendirir
•e-N
(Strain-Life)Lokal strain değerini çatlak başlangıcı ile ilişkilendirir
•LEFM(Crack
Propagation)Çatlağın ilerlemesini gerilme yoğunluğu ile değerlendirir.
WOHLER YÖNTEMİ:
Yorulma
dayanımı normal olarak Wöhler yöntemiyle saptanır. Wöhler yönteminde bir deney serisinde tüm parçalar için ortalama gerilme
(σort ) veya alt gerilme (σalt) sabit tutularak her deney için ayrı gerilme
genliği (σg ) seçilir. Bir
deney serisi sonunda uygulanan gerilme genlikleri ve kırılmanın görüldüğü
çevrim sayılarının bir eğri olarak çizimi ile Wöhler egrisi (S-N, Gerilme-Ömür
eğrisi) elde edilir.
Yorulma ile alakalı bazı terimler :
Frekans(f):
Birim zamandaki titreşim sayısı,titreşim sıklığı
Genlik:Bir
dalganın tepesinden çukuruna kadar olan düşey uzaklığın yarısıdır.
Çevrim ( N ):
Gerilme zaman eğrisinin periyodik olarak tekrarlanan en küçük parçasına bir
çevrim denir.
Maksimum gerilme (σmax):
Uygulanan gerilmeler arasında en büyük cebirsel değeri olan gerilmedir. Genel
olarak çekme gerilmeleri ( + ) , basma gerilmeleri ( - ) ile gösterilir.
Minimum gerilme ( σmin ):
Uygulanan gerilmeler arasında en küçük cebirsel değeri olan gerilmedir.
Ortalama gerilme (σm ):
Maksimum ve minimum gerilmelerin cebirsel ortalamasıdır.
σm =
(σmax+ σmin)/2
Gerilme aralığı ( σr ):
σr =
σmax – σmin
Gerilme genliği ( σa ):
Gerilme aralığının yarısıdır.
σa =
(σmax – σmin ) / 2
Gerilme oranı:
Genellikle iki tür gerilme oranı kullanılır. En çok kullanılanı R ile
gösterilen maksimum gerilmenin minimum gerilmeye oranıdır.
R =
σmax / σmin
İkincisi
ise A ile gösterilip gerilme genliğinin ortalama gerilmeye oranıdır.
A =
σa / σm
MATERYAL METOT
Bu çalışmada birinci aşama cihaz için ekonomik, ergonomik ve teknolojik olarak kısımları tasarlanmaktadır. Ek olarak load cell ve test kartı(kuvvet, gerilme,frekans, vb.) kısımlarda mevcutdur.
AŞAMALAR
1. Konu ile alakalı araştırmalar yapıp bilgi sahibi olduktan sonra bu cihazı yapmış olan Zwick Turkey firmasına ve Gebze TSE ziyarette bulunduk.Cihazların nasıl çalıştığını, kaç KN yük uyguladığını,kullanılan yazılımları,kaç parçadan oluştuğunu detaylıca inceledik ve ilgili kişilerden bilgi aldık.
2. Bu test cihazının çalışma prensibini daha iyi anlamak için bir çok tez okuyup ve araştırıp bilgi topladık.TÜBESS ve YÖK TEZ MERKEZİ’nden yararlandık.
3. Yapılmış olan başka cihazların tasarımından yola çıkarak kendi belirlediğimiz ölçülere uygun test cihazımızın çizimine başladık.Solidworks katı model programında tek tek parçaların çizimini yaptık.
4. Son olarak yaptığımız çalışmaları düzenleyip poster haline getirdik.
TEST EDİLECEK NUMUNE
Tasarımını yaptığımız cihazın imalatından sonra deney yapılacak olan numune punta kaynağı ile birleştirilmiş otomotiv saclarıdır.
SONUÇLAR
Çalışmamızda
elde etmek istediğimiz sonucumuz daha düşük mukavemetli malzemelerin mekanik
olarak çekme-basma deneylerinin yapılabilecek kapasitede bir cihaz
tasarlandı.Bu deney cihazının malzeme mukavemet değerinin yeterliliğine ve
ekonomik açıdan üretiminin kolaylığına yardımcı olur.
