Yorulma Deneyi

Bir çok makine parçaları ve yapı elemanları kullanılma esnasında tekrarlanan gerilmeler (yükler) ve titreşimler altında çalışmaktadırlar. Tekrarlanan gerilmeler altında çalışan metalik parçalarda, gerilmeler parçanın statik dayanımından küçük olmalarına rağmen, belirli bir tekrarlanma sayısı sonunda genellikle yüzeyde bir çatlama ve bunu takip eden kopma olayına neden olurlar. «YORULMA» adı verilen bu olay ilk defa 1850 – 186O yılları arasında Wöhler tarafından incelenmiş ve teknoloji ilerledikçe mühendislik uygulamalarında daha fazla önem kazanmıştır. Otomotiv ve uçak endüstrisindeki parçalar ile kompresör, pompa, türbin gibi makinelerin parçalarında görülen mekanik hasarların yaklaşık % 90’ı yorulma sonucunda olmaktadır.

Yorulma olayına, parçaya sadece dışardan uygulanan mekanik kuv vetler değil, ısıl genleşme ve büzülmelerden doğan ısısal gerilmeler de neden olabilmektedir.

Yorulma olayında çatlama genellikle yüzeydeki bir pürüzde, bir çentikte, bir çizikte, bir kılcal çatlakta veya ani kesit değişimlerinin olduğu yerde başlar. Çatlak teşekkülü için genellikle şu üç ana faktör gereklidir:

  • Yeteri derecede yüksek bir max. çekme gerilmesi,
  • Uygulanan gerilmenin oldukça geniş değişimi veya dalgalanması,
  • Uygulan an gerilmenin yeteri kadar büyük tekrarlanma sayısı.

Bu ana faktörlerin yanında çok sayıda, yanfaktörler de sayılabilir; örneğin yüzey kalitesi, korozyon, sıcaklık, aşırı yükleme, kalıcı iç gerilmeler, bileşik gerilmeler, gerilim konsantrasyonu, frekans, mikro yapı (tane boyutu, faz dağılımı, inklüzyonlar, v.s.) gibi.

Yukarda sayılan faktörler göz önünde bulundurulacak olursa, metalik parçanın yorulma direncini ve yorulma ömrünü arttırmak için, etkili faktörleri en zararsız halde bulunduracak çok iyi bir dizayna gerek vardır. Ancak küçük bir yorulma deneyi numunesi üzerinde yapılan deney sonuçlarını karmaşık bir parça veya konstrüksiyon dizaynında kullanmak oldukça güçtür. Laboratuarda, standart boyut ve belirli yüzey özelliğindeki numuneye, belirli türde sabit gerilmeler uygulanarak deney yapılır. Endüstride kullanılan parçada ise koşulların hepsi değişiklik gösterirler. Karmaşık olmalarından dolayı bu koşulların analizi de güçtür. Bu nedenlerle yorulma deneyi sonuçları, mühendislik uygulamalarında çekme deneyi sonuçları gibi kesin ve tam güvenilir şekilde kullanılamazlar. Yorulma deneyi sonuçları belirli koşullar için fikir verir ve benzer koşulların bulunabileceği parça dizaynında gerekli önlemlerin alınmasında yardımcı olur.

Faktörlerin çok sayıda olmaları ve karmaşık etkilerde bulunmaları, uzun yıllar yorulma deneyi ile ilgili standartların hazırlanamamasına neden olmuştur. Değişik araştırıcı ve araştırma merkezleri özel cihazlar ve özel numuneler kullanarak konuyla ilgili çalışmalarını sürdürmüşlerdir. Son yıllarda bazı ülkelerde hazırlanan standartlar da yine belirli koşullar için sınırlandırılmışlardır. [1]

Şekil 12. Dönen Destekli Kiriş Yorulma Test Düzeneği

Yorulma deneyi sonuçlarının bir anlam verebilmesi için aşağıdaki bilgilerin belirtilmesi gerekir;

1. Malzeme özellikleri :

  • Malzeme cinsi,
  • Malzemenin piyasaya sunuluş durumu (örneğin levha, çubuk, döküm gibi),
  • Ergitme ve döküm koşulları,
  • Son mekanik işlemler ve ısıl işlemler,
  • Kimyasal bileşim,
  • Yüzey durumu ve kalitesi (örneğin haddelenmiş durumda, yüzeyi taşlanmış, yüzeyi parlatılmış gibi)

2. Deney numunesinin şekil ve boyutları.
3. Deney cihazının tipi, çalışma prensibi ve deneyin yapılışı esnasında uygulanan gerilme ile frekans.
4. Deneyin yapıldığı ortamın koşulları ve sıcaklığı.
5. Bazı hallerde malzemenin diğer mekanik özellikleri ile metalografik yapısı.

Son yıllarda özellikle önemli parçaların yorulma özelliklerini elde edebilmek için, standart bir deney numunesi yerine, parçanın kendisi özel cihazlarda çalışma koşullarına benzer koşullarda deneye tabi tutulmaktadır. Böylece daha güvenilir sonuçlara varılmaktadır.[1]

YORULMA DENEYİ TÜRLERİ

Çalışma esnasında bir parçaya gelecek gerilme değişik tür ve şiddette olabilir. Ancak yorulma deneylerinde, malzemelerin tekrarlanan dinamik zorlamalar karşısında göstereceği direnç hakkında kantitatif bilgiler edinebilmek için, uygulamada en sık rastlanan belirli gerilme türleri ele alınmıştır. Bu tür gerilmelerin düzgün periyodlarla uygulanması halinde elde edilen sonuçlar kriter kabul edilerek teknik yorumlar yapılabilmektedir.

Deneyde kullanılan gerilme türü, yorulma deneyine de adını vermektedir. Gerilme türüne göre başlıca yorulma deneyi türleri şunlardır :

  • Eksenel gerilmeli yorulma deneyi,
  • Eğme gerilmeli yorulma deneyi,
  • Burma gerilmeli yorulma deneyi,
  • Bileşik yerilmeli yorulma deneyi.

S – N DİYAGRAMI (Wöhler Diyagramı) :

Bu diyagram, farklı sabit gerilmeler altında malzemenin kaç çevrim sonunda çatlayacağını veya kırılacağını gösteren bağıntıyı verir. S – N eğrisinin çizilmesi için genellikle 8 ila 12 benzer numune kullanılır. Ortalama gerilme (Sm) tüm deneylerde sabit kalmak üzere numunelerin herbirine farklı periyodik gerilmeler uygulanarak numunenin çatlamasına (veya kırılmasına,) kadar geçen çevrim sayısı (N) tesbit edilir. Küçük gerilmeler için çatlamanın görüleceği çevrim sayısı çok büyük olacağından, önceden belirlenen çevrim sayısına kadar deney devam ettirilerek malzemenin davranışı izlenir. Deneylerin tümünde gerilme genliği (Sa) deney süresince sabit tutulur.

Gerilme ekseni olan ordinatta genellikle doğrusal, bazı hallerde ise logaritmik skala kullanılır ve bu eksende ya max. gerilme (Smax), ya min. gerilme (S min) veya gerilme genliğinden (Sa) biri kaydedilir. Çevrim sayısı ekseni olan apsiste ise genellikle logaritmik skala kullanılır.[2]

S – N eğrileri 10 6 çevrimden sonra genellikle apsis eksenine asimptotik bir durum gösterirler.

Şekil 13. Demir ve Demir – Dışı Malzemelere Ait Tipik S – N Diyagramı

YORULMA DENEYİ CİHAZLARI

Yorulma deneyinde kullanılan cihazlar çok çeşitli olmalarına rağmen, bu cihazları numuneye uyguladıkları gerilme türü açısından 4 ana grupta toplamak mümkündür ;

1. Eksenel çekme – basma gerilmeleri uygulayan cihazlar
2. Eğme gerilmeleri uygulayan cihazlar

  • Düzlemsel eğme gerilmesi uygulayanlar
  • Dönen eğme gerilmesi uygulayanlar

3. Burma gerilmesi uygulayan cihazlar
4. Bileşik gerilme uygulayan cihazlar

Yukarıda belirtilen her bir grup için değişik firma ve araştırma merkezlerince farklı cihazlar geliştirilmiştir. Bu cihaz grupları içinde en çok kullanılanı, çalışma prensibi en basit olan eğme gerilmesi uygulayan cihazlardır. Bunlar içinde düzlemsel eğme gerilmesi uygulayanlar genellikle yassı ürünler için kullanılmaktadır.

Malzemesi deneye tabi tutulacak parça çalışma esnasında ne tür gerilmelere uğrayacaksa, o tür gerilmelerin uygulandığı deney cihazının seçilmesi gerekir. Aksi takdirde elde edilen sonuçlar güvenli olamaz.

Yorulma deneyi cihazları, çalışma prensiplerine göre de mekanik, elektromekanik, manyetik, hidrolik ve elektrohidrolik cihazlar diye sınıflandırılabilirler.

Yorulma deneyi cihazlarının tümünde en önemli özellik deney süresince istenen türde ve istenen mertebede gerilmenin sağlanabilmesidir. Deney süresince, uygulanan yükte meydana gelecek değişim, cihazın çalışma kapasitesinin % 2’sini aşmamalıdır. Cihazlarda uygulanan kuvvetleri gösterebilecek ve kontrolünü sağlayabilecek düzen bulunmalıdır.

Deney cihazlarında çevrim sayısını kaydeden sayaç bulunmalıdır. Sayaç, numune kırıldığı anda otomatikman durabilecek özelliğe sahip olmalıdır.

Kullanılacak numune tipi ve boyutu genellikle cihazın tipine, kapasitesine ve boyutuna bağlıdır. Son yıllara kadar değişik araştırmacılar kullandıkları cihaza uygun farklı numune tipleri geliştirmişlerdir. Son yıllarda hazırlanan standartlarla numune tipleri için bazı genel kurallar geliştirilmiştir. Numune boyutları için aşağıdaki genel kurallar ön koşulmaktadır.[1]

1. Numune öylesine dizayn edilmelidir ki çatlama numunenin daraltılmış kesitinde olsun.

2. Numunenin daraltılmış kesiti öylesine seçilmelidir ki max. gerilmenin mutlak değeri deney cihazının çalışma kapasitesinin en az % 25’inde, min. gerilmenin mutlak değeri ise cihazın çalışma kapasitesinin en az % 2,5’inde oluşsun.

3. Numune boyutları öylesine seçilmelidir ki numunenin doğal frekansı, cihazın frekansının en az iki misli olsun.

Numunenin alındığı parçanın dikdörtgen veya dairesel kesitli olmasına göre ASTM standardındaki numune şekilleri değişmektedir.

Malzemede Yorulma Olayına Etki Eden Faktörler:

  • Malzeme Cinsinin, Bileşiminin Ve Yapısının Etkisi,
  • Yüzey Özelliklerinin Etkisi,
  • Çentik Etkisi,
  • Gerilmelerin Etkisi,
  • Korozyonun Etkisi,
  • Sıcaklığın Etkisi,
  • Frekansın (Deney Hızının) Etkisi.

YORULMA DENEYİ SONUÇLARI:

Yorulma testi bir parçanın ne kadar süreyle dayanabileceğini veya kopma olmaksızın uygulanabilecek maksimum yüklemeleri belirler.

Yorulma Ömrü: Yorulma ömrü, bir malzemeye tekrarlı gerilim (σ) uygulandığında malzemenin ne kadar süreyle hizmet vereceğini bildirir. Ömrü süresince 100.000 devir yapmak zorunda olan bir takım çeliği tasarlanırsa, o zaman parça 620 MPa’dan daha az bir uygulama gerilimine maruz kalacak şekilde tasarlanmalıdır (Şekil 13.).

Yorulma Sınırı: Yorulma sınırı, tercih bir kriter olarak yorulma ile kopmanın asla olmadığı gerilimdir. Yorulma sınırında uygulanan gerilim (S) ve devir sayısı (N) eğrisi paralel olur. Takım çeliğinin kapmasını önlemek için uygulanan gerilimin 414 Mpa’dan daha az olacak şekilde tasarlanmalıdır (Şekil 13.).

Yorulma Dayanımı: Pek çok alüminyum alaşımını da içeren bazı malzemeler gerçek yorulma sınırına sahip değildir. Bu malzemeler için minimum yorulma ömrü belirlenebilir; bu durumda yorulma dayanımı, bu zaman periyodunda yorulmanın olmadığı yorulma dayanımının altındaki gerilimdir. Pek çok alüminyum alaşımlarında yorulma dayanımı için 500 milyon devir esas alınır.

 

Malzemelerin Yorulması

Tekrarlı zorlamalar altında malzemenin mukavemeti azalır, çekme mukavemetinin çok altındaki gerilmeler kırılma oluşabilir. Buna neden olan yorulma olayıdır. Yorulma kırılması gevrek türde olduğundan nerede ne zaman olacağını kestirmek zordur. Geçmişte birçok kazalara neden olduğundan üzerine yoğun çalışmalar yapılmış ve halende yapılmaktadır. Bununla beraber çok değişik etkenlerin rol oynadığı bu karışık olayı yakından tanımlamakla yorulma kırılmalarını önlemek mümkündür.

Yorulma kırılması yüzeyin ilginç bir görünüşü vardır. Yüzeyde çatlağın başladığı yorulma odağı ile onu çevreleyen midye kabuğunu andıran aynı merkezli eğriler ve bunların yanında taneli bir bölge görülür. Çatlak zamanla yavaş yavaş ilerlerken karşılıklı yüzeylerin sürekli birbirine sürtünmesi sonucu yorulma kırılması yüzeyi parlak görünür. Çatak ilerleyip geri kalan dolu kesit normal yükü taşıyamaz hale gelince ani kırılma meydana gelir ve kırılma yüzeyi taneli görünüştedir.

Yorulma olayının nasıl oluştuğu tam olarak açıklanamamış olmakla beraber bu konuda bilinenler burada özetlenecektir. Yorulma genellikle iç yağıda mevcut kusurlar civarında oluşan yerel gerilme yığılmalarından kaynaklanır. Bundan dolayı yorulma yorulma olayı içyapıya çok bağlıdır. İçyapıda bulunan çatlak, çentik boşluk sert parçacık ve ani kesit değişmeleri civarındaki gerilmeler ortalama gerilmelerden daha büyüktür. Bu gerilmeler etkisinde yerel plastik şekil değiştirme meydana gelir. Diğer taraftan başlangıçta hiçbir bozukluk içermeyen yüzeyi parlatılmış üniform kesitli bir metalde elastik sınır altında da dislokasyonlar yerel olarak hareket ederek kayma bantları oluştururlar. Bu bantlar da yüzeyde çıkıntılar ve çöküntülerin doğmasına dolayısıyla gerilme yığılmalarına neden olurlar. Bütün bu hallerde tekrarlı zorlamalar etkisiyle oluşan tersinir olmayan plastik şekil değiştirme sonucu malzeme pekleşir, gevrekliği artar ani yorulma kırılması meydana getirir. Yorulma çatlakları genellikle yüzeyde başlar ve içeriye doğru yayılır.

Yorulma Mukavemetine Etkiyen Etkenler

Yorulma mukavemetine etkiyen başlıca etkenler aşağıdaki şekilde sıralanabilir.

  • Parçanın yüzey işleme kalitesi
  • Sıcaklık
  • Çevrenin kimyasal etkisi
  • Frekans
  • Gerilme koşulları

Gerilme koşulları sabit kaldığı zaman yukarıdaki ilk dört etkenin yaratacağı sonuçlar ayrı ayrı saptanabilir. Bunların yanında ayrıca gerilme koşulları da yorulma mukavemetine etkir. Özellikle çok eksenli gerime hallerinin getireceği şekil değiştirme kısıtlamaları malzeme ömrünü arttırıcı yönde etkiler.

Yorulma çatlağı çoğu zaman yüzeyde başlayıp içeriye doğru yayıldığından yüzey işleme kalitesinin önemi büyüktür. Yüzeydeki pürüzler çentik etkisi yaparak çatlak oluşumunu kolaylaştırır. Yüzey işleme kalitesi arttıkça yorulma mukavemeti büyür.

Sıcaklık genellikle mukavemetleri azaltıcı yönde etkilediğinden yorulma mukavemetinin de azalması doğaldır.

Normal koşullarda frekansın yorulma mukavemetine etkisi önemsizdir. Bundan dolayı yorulma deneylerinde deney süresini kısaltmak için yüksek frekanslı gerilme uygulayan deney makineleri tercih edilir. Hidrolik yorulma makineleri 50 Hz’i geçmediği halde elektromıknatıslarla kuvvet uygulayan makinelerde bu değer 400 Hz’e kadar çıkartılmıştır. Çok yüksek frekanslarda plastik şekil değiştirme için daha az zaman kaldığından genellikle yorulma mukavemeti yaklaşık %10 kadar artar.

Değişken gerilme altında çevrenin kimyasal etkisi daha şiddetli olur, dolayısıyla yorulma ömrü kısalır. Uygulamada korozyon yorulması önemli sorun yaratabilir. Ayrıca korozif bir ortamda demir esaslı alaşımların S-N diyagramlarının sürekli azaldığı ve asimptotik bir değere ulaşmadığı görülmüştür.

Tekrarlı sürünen yüzeylerde korozyon daha etkili olur. Fretting korozyonu denen bu olay yorulma mukavemeti azalır. Özellikle asma köprülerde çelik kablo ile bağlantı kelepçelerinin temas yüzeylerinde bu tür korozyon oluşur, bu da köprü ömrünü etkileyen en önemli olaydır.

Gerilme durumunun yorulma mukavemetine etkisini incelemek için önce ortalama gerilme ele alınacaktır. Yapı elemanlarına kendi ağırlığından dolayı bir ön statik yük etkir ve elemanın taşıyacağı tekrarlı yük buna eklenir.

Malzeme Yorulmasının Onarımı ve Bakımı İçin Malzemenin Kontrolü

Uçak elemanları, motorların çalışması ve değişken genlikli aerodinamik yüklerin etkisi ile yorulma hasarına maruz kalmaktadır. Yorulma hasarı, yüzeyden başlayan mikro çatlaklar şeklinde oluşmaktadır. Yüzey düzgünlüğü ve direnci yorulma ömrünü etkileyen önemli faktörlerdir. Yorulma hasarı belirli bir süre dinamik yüklemeye maruz kalmanın sonucunda oluşmaktadır. Bu süre malzemenin türüne yüzeyin kalitesine ve dinamik yükün büyüklüğüne, frekansına bağlı olarak değişmektedir. Kullanım sürecinde yorulma çatlaklarının oluşması kaçınılmaz olmaktadır. Yüzeyinde çatlakları ve oyukları içeren bir yapı, ideal bakım periyotlarında, yorulma hasarının mikro boyutta iken tespiti, yapının emniyeti açısından büyük önem taşımaktadır.

Korozyon yüzey kalitesini bozan bir etken olması nedeniyle, yorulma riskini arttırmaktadır. Ayrıca yorulma gerilimleri gerilme korozyonuna neden olmaktadır. Bu nedenlerden dolayı yorulma korozyonu, uçak parçalarını tehdit eden ve hızla ilerleyen büyük bir hasar olarak tanımlanmaktadır. Korozif etkilerin ve yorulma yüklerinin varlığı nedeniyle, bakım süreçlerinde riskli bölgelerin korozyon kontrollerinin yapılması, yorulma ömrünü de etkileyecektir. Yorulma sınırlarına sahip olan çelik parçalarda bile, korozif etkiler altında çalışmaları durumunda yorulma ömürlerinin önemli ölçülerde azaldığı tespit edilmektedir. Alüminyum 7075 17351 alaşımının, durgun havada ve %3,5 sodyum klorür içeren solüsyon ortamında gerçekleştirilen, yorulma deneyinde, atmosfer koşullarında yapılan deneye göre yorulma ömrünün büyük oranlarda azaldığı görülmektedir.

Uçak yapısında korozyon tespiti ve önlemleri, yapıların yorulma ömürleri bakımdan da son derece önemli olmaktadır.

Yorulma çatlaklarının yüzeylerden başlanması nedeniyle, tespitinde yüzeye açık süreksizlikler için etkili tüm yöntemler kullanılabilmektedir. Ayrıca, montaj halindeki yapıların gizli yüzeylerinin kontrolü için radyografi ve ultrasonik kontrol kullanılmaktadır. Yapıların gözle kontrolü ile makro boyutlu çatlaklar belirlenebilir. Ulaşılması güç olan kısımların yüzey kontrolü için optik aletler kullanılmaktadır. Optik aletlerle mikro seviyedeki yorulma çatlakları belirlenebilir.

Yapımcı firma tarafından gerçekleştirilen prototip testlerinde yorulma çatlaklarının başlangıç noktaları ve bu çatlaklardaki gelişmelerin incelenmesi, akustik emisyon sensörlerinin kullanımı ile başarılabilmektedir. Elde edilen bilgiler ışığında programlı bakım periyotları ve kontrolü gereken kritik noktalar belirlenmektedir.

Yorulma Zorlamalarında Kırılma Olayı

Sürekli artan zorlamalarda şekil değiştirmenin tek yönlü olmasına karşın, yorulma zorlamasında kuvvet veya moment, dolayısıyla şekil değiştirme sürekli yön değiş­tirerek artma-azalma gösterir. Söz konusu şekil değiş­tirmeler malzemenin kristal kafesi tarafından tam elas­tik olarak karşılanabildikleri sürece tehlikeli değiller­dir. Küçük kalıcı şekil değiştirmeler de kırılma olmadan kristal kafesi tarafından taşınabilirler. Kalıcı şekil değiştirmeler kristal kafesin çarpılması ile değil, kafe­sin değişik bölümlerinin yeni bir denge durumu sağlanın­caya kadar ötelenmesi yoluyla oluşurlar. Kafes kısımları­nın birbirlerine göre ötelenmelerine kayma adı verilir ve olay kayma düzlemleri olarak adlandırılan tercihli bazı düzlemlerde olur. Kayma düzlemlerinin kristal kafesindeki konumu kristal yapısı ile ilgilidir.

Yorulma zorlamaları sonucu meydana gelen kayma, tek yönlü zorlamalardaki gibi dislokasyonların oluşumu ve ilerlemesi ile açıklanır. Bu şekil değiştirme mekanizması, parlatılmış deney parçalarının yüzeyinde yorulma sınırına yakın zorlamalar altında kayma çizgileri oluşmasıyla görü­nür duruma gelebilir. Tek yönlü zorlamalarda olduğu gibi yorulma zorlamaları sırasında da pekleşme olayı görülür. Pekleşme sadece şekil değiştirmenin miktarına değil, ayrıca az da olsa frekansa bağlıdır. Yorulma zorlaması uygulanan malzemelerde yapılan metalografik incelemeler, pekleşme sonucu yapı değişikliklerinin oluştuğunu kanıtlamıştır. Bazı gözlemlerde ancak kayma ve yerel sıcaklık artışlarının varlığı ile açıklanabilecek çökelmeler görülmüştür. Tekrarlanan şekil değiştirmeler kristal kafes tarafından sürekli olarak taşınamadığı için, yorulma zorlamasının pekleşme dışında hasar etkisi de vardır. Kaymaların miktarına ve bir ölçüde de frekansa bağlı olarak belirli bir çevrim sayısından sonra ortaya çıkan hasara malzeme yapısıyla ilgili olarak hangi olayların yol açtığı yeterince araştırılmış ve tatmin edici bir kuramsal açıklama yapılmış değildir. Bununla birlikte Örneğin X-ışını araştırmaları hasar başlangıç kademeleri hakkında bazı bilgiler sağlamış ve yorulma sırasında iç gerilmele­rin meydana geldiğini göstermiştir. -180°C sıcaklıkta çekme-basma değişken yükleri ile zorlanan deney parçala­rında yapılan mikro yapı gözlemleri de, gittikçe artan ölçüde ikiz oluşumunun varlığını ortaya koymuştur.

Şimdiye kadar elde edilen bilgilere dayanarak, yo­rulma zorlaması sırasında tekrarlanan kalıcı şekil değiş­tirmelerin yeteri kadar birikimi sonucu, malzemenin ay­rılma dayanımının aşıldığı noktalarda mikroskobik boyut­tan da küçük çatlaklar oluştuğu söylenebilir. Zorlama sırasında dışarıdan verilen enerjinin büyüklüğüne bağlı olarak bunlar mikro ve makro çatlaklar olarak birleşir ve sonunda bu çatlaklardan herhangi biri yorulma kırılmasına neden olur.

Hasar çok küçük ve sınırlı bir bölgede başlayıp çat­lak olarak ilerlediğinden dışarıdan herhangi bir kalıcı şekil değiştirme görülmez ve bu nedenle yorulma kırılma­ları şekil değiştirmesiz olarak nitelenir.

Hasarın ilk oluştuğu nokta çoğunlukla yüzeyde veya yüzeyin hemen al­tındadır, ancak heterojenliklerin veya malzeme hatala­rının durumuna göre malzemenin iç kısmında da bulunabi­lir.

Yorulma Kırılmasına Neden Olan veya Kırılmayı Kolaylaştıran Etkenler

Yorulma kırılmasını kolaylaştıran etkenler dış etkenler {Şekil, yüzey durumu ve zorlama şekli) ile iç etkenler {malzemenin durumu) olarak ikiye ayrılabilir. Bir yorulma hasarının oluşmasında genellikle birçok etke­nin aynı anda varlığı söz konusudur, ancak sadece tek bir olumsuz etkenin kırılmaya neden olduğu durumlar da görülmüştür.

Deneyimlere göre yorulma kırılmalarının büyük çoğun­luğu {yaklaşık %85-90) malzeme hatalarından dolayı değil, Çentik etkisi yapan şekil ve yüzey etkileri, aşırı yükleme, montaj hataları, yetersiz bakım ve benzeri neden­lerle ortaya çıkmaktadır.

1. Dış Etkenler

  • Konstrüksiyonla ilgili çentikler: Örneğin yağ delikleri, kama yuvaları, keskin kesit deği­şimleri, faturalar, enine delikler v.b.
  • Kuvvetlerin doğrultu değiştirdiği yerler: Örneğin cıvata kafaları, krank millerinin dirsekleri, sıkı geçmeler v.b.
  • Kuvvet etki noktaları: örneğin toleranslı veya sıkı geçmeler, dingil başlıkları ve diğer nok­tasal veya çizgisel etkiyen kuvvetler.
  • Talaşlı işlemler sırasında oluşan yüzey zede­lenmeleri: Örneğin taşlama izleri, taşlama çatlakları, torna izleri, yüzey çizikleri v.b
  • Diğer yüzey zedelenmeleri: örneğin korozyona uğramış noktalar {Özellikle karıncalanma ve tane sınırı korozyonu), aşınmış bölgeler, sertleştirme çatlakları, hadde veya dövme hataları, katmerler, katlanmalar v.b.

2. İç Etkenler

Çizgi halinde cüruflar, cüruf kalıntılarının yoğunlaştığı bölgeler veya tek tek iri cüruf kalıntıları: Cürufların, oksitlerin, nitrürlerin ve karbürlerin tane sınırlarına çökelmeleri.

Her türden birikmeler (segregasyonlar).

Yüzey kabarcıkları.

Mikrolunkerler (örneğin döküm yapısındaki mal­zemelerde) veya soğuk şekil değiştirme sırasın­da sert kalıntılar içinde ve çevresinde oluşan mikro boşluklar (örneğin kaba lamelli perlit veya alüminyum oksit kalıntıları içeren çelik­lerin soğuk şekil değiştirmesinde).

Tane sınırlarında oksitlenme (yanma) veya tane­lerin içinde oksijen miktarının artması. Her ikisi de sıcak şekil verme veya ısıl işlem sı­rasında aşırı yüksek sıcaklıklar nedeni ile ortaya çıkabilir.

İç çatlak kümeleri: Haddelenmiş veya dövülmüş çeliklerde veya çeliklerin ark kaynağı dikiş­lerinde görülür.

Normalize edilmiş çelikte aşırı heterojen yapı, örneğin yapıda perlit ve ferrit bulunması ha­linde ferritin ağ şeklinde olması, düşük ferrit oranlarında ferrit dağılımının homojen olmayı­şı veya perlit ve ferritin kaba bant yapısı oluşturması.

Sertleştirilmiş çeliklerde yapı farklılıkları: örneğin martenzitte kısmen beynit, perlit veya ferrit bölgeleri temperleme veya ostemperleme ısıl işleminden sonra yüksek oranda artık ostenit ostemperlemeden sonra yüksek oranda fer­rit veya perlit bulunması.

Aşırı ısıtılmış yapı: Örneğin Widmannstaetten yapısı veya kaba taneli yapılar. Perlit ve ferrit karışımlarında 800… 2500 µm² ince ilâ normal tane büyüklüğü olarak kabul edilebilir. Aşırı ısıtılmış yapılar yorulma dayanımını daima olumsuz yönde etkiler.

Bant veya ağ şeklinde veya bölge bölge yoğun­laşmış serbest karbürler: örneğin takım çelik­leri ve sementasyon çeliklerinde.

Sertleştirilmiş ve sertleştirilmemiş çelik par­çaların yüzeyinde karbon azalması (dekarbürizasyon).

Yayınma tabakaları ile ana malzeme arasında keskin geçişler: Örneğin sementasyon çelikle­rinde karbürize edilmiş yüzeyden ana malzemeye olan keskin geçiş bölgelerinde faz dönüşümü nedeniyle oluşan yapısal gerilmelere ek olarak iç çentik etkisi ile gerilme yığılmaları mey­dana gelir.

Bölgesel yüzey sertleştirmesi yapılmış malze­melerin yük taşıyan bölgelerinde veya çentiklerde, sertleştirilmiş ve sertleştirilmemiş kısım­lar arasındaki keskin geçişler.

Sementasyon ile sertleştirilmiş çelik malzeme­nin yüzeyinde artık ostenit bulunması.

Sertleştirilmiş çeliklerde çeşitli nedenlerle yumuşak kalan bölgeler.

Çelik parçalarda yüzeyde veya yüzeyin hemen altında bulunan sertleşmiş küçük bölgeler: ör­neğin manyetik parçacıklar yöntemi ile yapılan muayenede elektrod temas noktalarında aşırı ısınma veya punta kaynağı sonucu ortaya çıkan bölgeler.

Yük taşıyan kısımlarda yapılan dolgu kaynakla­rı: Şayet kaynak öncesi, parça 200-300 C sıcak­lığa ön ısıtılmamış ve dolgu malzemesinin ya­vaş katılaşmasından sonra bütün parça normalize veya ıslah edilmemiş ise,

Kaynak dikişlerinde gaz boşlukları, gözenekler, cüruf kalıntıları, çatlaklar, erime oyukları bulunması. Yorulma zorlamasıyla karşılaşabile­cek kaynak bağlantılarının gerilme giderme ve normalizasyon tavlarının yapılmaması.

Kaynak dikişi dışındaki elektrot ateşleme izleri.

Soğuk şekil değiştirmiş küçük bölgeler: Bunlar örneğin montaj veya işletme sırasında darbe sonucu oluşabilir. Özellikle çeliğin yaşlanma özelliği varsa çatlamaya neden olur(Perçin de­liği çatlağı gibi).

Talaşlı veya talaşsız şekil verme veya ısıl işlemlerden kaynaklanan iç gerilmeler, Özellik­le bunların çekme gerilmesi olması durumunda.

Yukarıda belirtilenler dışında yorulma hasarını kolaylaştıran veya doğrudan hasara neden olan baş­ka malzeme veya yapı hataları da bulunabilir. Veri­len liste, en çok rastlanılan hataları Önem sırasını dikkate almadan kapsamaktadır. Esasen hataların yo­rulma hasarını kolaylaştırıcı etkilerine göre sıra­lanması da mümkün değildir. Malzeme ve yapı hatala­rının değerlendirilmesi, daima zorlama şekli ve yorulma hasarının oluşumu ile bağıntı kurularak yapılmalıdır,

Yorulma Kırıklarının Mikroskobik Görünümleri ve Oluşum Şekilleri

Yorulma kırıklarının görünümü, özellikle çelikler için, hemen hemen her olayda zorlamanın şekli ve seviyesi ile zorlamanın zamanla değiş imi hakkında bilgi­ler verir. Kırılmanın başladığı yerler çoğunlukla sapta­nabilir.

Yorulma kırılmasının ilerleyişinden de noktasal veya çevresel çentik etkilerinin var olup olmadığı anla­şılabilir.

Çeliklerin çekme ve eğme zorlamalarında kırık yüzeyindeki görünümleri bakımından birbirinden tamamen farklı iki bölge ortaya çıkar:

Düzgün ve mat veya bazen sürtünerek parlamış bölge: Yorulma çatlağı

Kaba kristalli, yarıklar içeren, kısmen kalıcı şekil değiştirmiş ve son çevrim sırasında zorun­lu olarak ani kırılmış bölge: Son kırılma yüzeyi.

Yorulma çatlağında zorlamanın durdurulduğu aralıklar veya zorlama seviyesinin değişimi nedeniyle, ağaçlarda görülen yaş halkalarına benzer duraklama çizgileri buluna­bilir. Duraklama çizgileri yorulma kırılmasının kesin bir işaretidir ve bu çizgilerin şeklinden yorulma kırılması­nın başlaması ile ilerlemesi hakkında bilgiler elde edi­lir.

Yorulma Kırılmasının Oluşum Şekilleri

Şekil-1a.f’de çekme zorlamaları ile tek taraflı eğme zorlamasının ortak etkimesi sonucu görülebilecek yo­rulma kırılmalarının oluşum şekilleri şematik olarak gös­terilmiştir. Çekme zorlamasının tek başına etkimesi çok ender rastlanan bir olaydır. Çoğunlukla kuvvet etkime nok­tasının çok az da olsa eksenden kaçması ile çekme zorlamalarına ek olarak tek taraflı eğmelerin ortaya çıkması ve ayrıca yorulma çatlağının ilerlemesi ile eğme geril­melerinin artması söz konusudur. Yorulma kırılmasının olu­şum şekilleri kolaylık bakımından dairesel kesitte göste­rilmiş ve çevresel çentik etkisinin bulunduğu durumlar Çift daire ile belirtilmiştir. Yorulma kırılması sırasında oluşan son kırılma yüzeyinin tüm kesite oranı, etki eden işletme zorlamasının seviyesine bağlıdır. Bu oranın büyük olması yüksek bir zorlamanın uygulandığını veya yorulma zorlaması için malzemenin uygun seçilmediğini gösterir.

Şekil-1a.f’de verilen temel şekillerde çatlak başlangı­cı olan A noktasının daima yüzeyde olduğu varsayılmıştır, ancak bu zorunlu bir durum değildir. Genellikle düşük anma gerilmelerinde (son kırılma yüzeyi küçük) tek bir başlangıç noktası, yüksek anma gerilmelerinde ise aynı düzlemde bir­kaç çatlak başlangıcı bulunur.

Şekil-1a.f: Çekme zorlamaları ile tek taraflı eğme zorlamalarının ortak etkimesi sonucu yorulma kırıklarının oluşum şe­killeri. Y: yorulma çatlağı; S:son kırılma yüzeyi, Çekme zorlaması altında yorulma kırılması -“Anma gerilmesi yüksek, yerel çentik etkisi zayıf. Çekme zorlaması altında yorulma kırılması .*Anma gerilmesi yüksek tüm çevrede zayıf bir çentik etkisi, çatlak cephe­sinin kenarları daha hızlı ilerliyor,

a) Çekme zorlaması altında yorulma kırılması: Anma gerilmesi yüksek, tüm çevrede kuvvetli çentik etkisi. Cephe kenar­ları daha da hızlı ilerliyor.

b) Çekme düşük anma gerilmesi. Küçük bir yerel çentik etkisi bulunan düzgün parça çatlak cephesi A etrafında daireler şeklinde ilerliyor.

c) Çekme düşük anma gerilmesi. Zayıf fakat çevresel olan çentik etkisi nedeniyle çatlak cephesi kenarları hızlı ilerliyor.

d) Çekme düşük anma gerilmesi. Tüm çevrede kuvvetli çentik etkisi. Son kırılma hemen hemen tümüyle yorulma çatlağı ile çevrilmiş.

Şekil-2a…f çift taraflı eğme zorlamaları sırasında yorulma kırıklarının oluşumunu şematik olarak göstermekte­dir. Bu yorulma kırılmalarında işletme gerilmelerinin yük­sek olması halinde son kırılma yüzeyleri kesitin ortasın­da oluşmaktadır. Düşük anma gerilmelerinde ise, ikinci çatlağın oluşumu birinciye göre gecikme gösterdiğinden son kırılma yüzeyi genellikle ortada değildir.

Dönen parçaların eğilmesi (.çevresel eğme) sonucu olu­şan yorulma çatlaklarının temel şekilleri Şekil-2a.f’de gösterilmiştir. Bu şekiller çekme veya tek taraflı eğmeye çok benzer olabilirler ancak çatlağın ilerlemesi her iki­sinden de daha hızlıdır.

Şekil 2-a.f: Dönen parçaların eğilmesi (çevresel eğilme) sonucu oluşan yorulma kırıkları

a) Yüksek anma gerilmesi yerel çentik etkisi.

b) Yüksek anma gerilmesi tüm çevrede kuvvetli çentik etkisi.

c) Düşük anma gerilmesi yerel çentik etkisi.

d) Düşük anma gerilmesi tüm çevrede zayıf çentik etkisi.

e) Düşük anma gerilmesi tüm çevrede zayıf çentik etkisi.
Çok sayıda çatlak başlangıcı

f) Düşük anma gerilmesi tüm çevrede kuvvetli çentik etkisi.

Çekme veya eğme zorlamalarında görülen yorulma kırıl­malarında kırık yüzeyi daima gerilmelere dik yönde oluşur. Aynı anda etkiyen kayma gerilmelerinin yorulma çatlağının ilerlemesinde hiçbir katkısı yoktur.

Buna karşın kayma gerilmeleri sünek malzemelerde son kırılmayı etkileyebilir Bu durumda son kırılma normal gerilmeye göre 45° açı ile oluşur.

Burma zorlaması sonucu meydana gelen yorulma kırık yüzeyleri, görünümleri bakımından çekme ve eğme şorlaması kırıklarından çok farklıdır. Ayrıca gösterdikleri çeşit­lilikten ötürü, şematik olarak karakteristik tiplerinin verilmesi de mümkün değildir. Düzgün şekilli gevrek mal­zemelerde ve düzgün şekilli olmakla birlikte enine delik­leri veya yüzeyinde basma kuvvetlerinin etkidiği bölgeler bulunan sünek malzemelerde burma yorulma çatlağı mil ek­senine 45 eğimle başlar. Çatlak ilerlemesi spiral şeklin­de devam edebilir veya malzemenin kaymaya duyarlığı ile zorlama durumuna bağlı olarak parça eksenine dik ya da paralel yöne dönebilir. Spiral şeklinde ve yarıklar içeren çatlaklarda kırılan iki parça bir kavrama gibi çalışarak moment taşıyabilir. Böylece çok küçülen son kırılma yüze­yine bakarak işletme gerilmesinin seviyesi hakkında tah­minde bulunulamaz,

Sünek malzemelerde görülen burma yorulması kırılma­ları, eksene dik veya paralel yönde kayma kırılmaları ola­rak, yani kayma gerilmesinin en yüksek olduğu yönlerde ortaya çıkar. Çentik etkisinin çevresel olarak yüksek ol­duğu durumlarda ise (kanallar derin boyunlar v.b.)kırılma, gevrek ve sünek malzemelerin her ikisinde de eksene dik düzlemlerde oluşur.

Ayrıca çevresel çentiğin birçok yerinde çatlak başlayarak halka şeklinde kesit ortasına ilerleyen bir yorulma çatlağı meydana gelir.

Burma yorulması çatlaklarının veya eğme ile burmanın ortak etkidiği durumlarda görülen yorulma çatlaklarının yo mır, i anma sı, bu konuda çok fazla deneyimi gerektirir.

Kır dökme demirin yorulma kırığı çeliklerinkinden değişik görünümdedir. Grafit lamellerin iç çentik etki­lerinden dolayı, yorulma çatlağı birçok noktadan ve çoğun­lukla birçok düzlemden başlar; böylece kademeli bir kı­rık yüzeyi, oluşur. Son kırılma yüzeyi ise genellikle yo­rulma çatlağı yüzeyinden daha düzgündür.

Parçada yönleri dış zorlamaların yönünden farklı yüksek iç gerilmelerin bulunması halinde yorulma çatlağının normal oluşumundan sapmalar görülür. Ayrıca malzemenin üretim Özellikleri dolayısıyla da (örneğin bantlı yapı) sapmalar olabilir. Bir parçaya değişen zorlamalar uygulandığında, anma gerilmesi malzemenin yorulma dayanımının altında olduğu halde yerel yüksek gerilmeler nedeniyle (örneğin çentik etkisi) meydana gelebilen kırılmaya, yorulma kırılması denir. Anma gerilmesinin yorulma dayanımını aşması durumunda ise yorulma ömrü hiçbir zaman sonsuz olmayıp, birkaç yüz bin ve hatta gerilmenin seviyesine bağlı olarak birkaç çevrim mertebesine kadar azalabilir. Böylece oluşan kırık yüzeyi, yorulma kırılması ile zorunlu kırılma* arasında bir görünüme sahiptir. Süreli yorulma kırılması olarak adlandırılan bu durumda genellikle aynı anda birçok çatlak başlar ve so­nuçta yalnız ayrılma değil, şekil değiştirme kırılması da meydana gelir. Yorulma çatlak yüzeyinin düzgün olmasına karşın, süreli yorulma çatlağı kısmen yarıklar içeren ba­samaklı ve taneli bir görünümdedir. Duraklama çizgileri yerine de çoğunlukla daha büyük aralıklı çıkıntılar olu­şur. Tüm yorulma kırılmalarında çatlağın ilerlemesi sı­rasında kalan kesitin gittikçe küçülmesi sonucu çoğunlukla gerilme arttığından, yorulma çatlağı ile zorunlu kırılan son kırık yüzeyi arasında belirgin bir süreli yorulma çatlağı görülür.

Kırık yüzeyinin incelenmesiyle zorlama şekli, seviyesi ve çatlak oluşumu hakkında bilgiler elde edilerek hasara öncelikle aşırı yüklemenin mi, yoksa yüzeyden veya içerden başlayan bir çentik etkisinin mi neden olduğu anlaşılabilir

Çekme veya Çekme-Basma Zorlamaları Altında Oluşan Yorulma Kırılmalarına Örnekler

Şekil-4’te kroshed yuvası konik olan bir piston kolunun yorulma kırılması görülmektedir. Parça silindirik kısım ile toleranslı konik geçme arasındaki bölgede ve kama deliğinden 20 mm uzaklıkta kırılmıştır. Olay çekme ve çekme-basma zorlamaları altında oluşan bir yo­rulma kırılmasıdır. Çatlak A noktasında başlamış ve bu­radan oklar yönünde kesik çizgi ile gösterilen BB hat­tına kadar ilerlemiştir. BB hattına ulaşıldıktan sonra meydana gelen son kırılma yüzeyi S sorulma çatlağı yüzeyi Y’ ye göre oldukça küçüktür. Bu gözlemden piston kolundaki işletme zorlaması veya kırık yüzeyindeki anma gerilmesi­nin düşük olduğu sonucu çıkar. Oluşum şekli, bakımından Şekil 1d’ye benzeyen kırık yüzeyinin görünümünden, çev­resel değil A noktasında bulunan yerel bir çentik etki­sinin söz konusu olduğu anlaşılmaktadır. Yapılan inceleme bir dolgu kaynağının yapıldığını, fakat daha sonra her-hangi bir gerilme giderme ısıl işleminin uygulanmadığını ortaya çıkarmıştır. Şekil-5’te bir piston kolunun kama deliğinde meyda­na gelen çekme-basma yorulma kırığı görülmektedir. Dış yüzeyin kusursuz taşlanmış olmasına karşın, piston ko­lunun konik uç kısmının kroshede gevşek geçirilmesi so­nucu yük dağılımı homojen olmayıp A ve B noktalarında ezilme ve aşınma izleri bulunmuştur. Oysa böyle bir bağ­lantı yerinin, yük tüm yüzey tarafından taşınacak şekil­de, boşluksuz ve ön gerilmeli olması gerekir.

Bu durumun sağlanmaması nedeniyle A noktasında başlayan yorulma çatlağı Y^ yüzeyinde ilerlerken, aynı kesitte B noktasından kaynaklanan ikinci bir çatlak daha kaba görünümlü 2 kı­rık yüzeyi boyunca gelişip ilk çatlakla birleşmiştir. Son kırılma ise kayma kırılması olarak, yani çubuk ekse­nine 45° açı ile oluşmuştur. Son kırılma yüzeyi çok kü­çük olup tüm yüzeyin yaklaşık %20’si kadardır. Dolayı­sıyla piston kolunun yeterince kalın olarak boyutlandırıldığı söylenebilir.

Çekme ve Tek Taraflı Eğme Zorlaması Altındaki Bir Yorulma Kırılmasına Örnek

Şekil-6’da bir biyel cıvatasının yorulma kırılması gösterilmiştir. Biyel cıvatası uzar cıvata olarak boyutlandırılmış olup iki ayrı uzama boyuna sahiptir. Bunla­rın ilki cıvata başı ile orta kılavuzlama belgesi, diğeri ise kılavuzlama bölgesi ile diş açılmış kısım arasında­dır. Uzar cıvataların, uzama boylarının taşlanmış, par­latılmış ve soğuk haddelenmiş temiz yüzeyler olarak ha­zırlanması ve ayrıca uzama boyu ile cıvata başı ve diş açılmış kısım arasındaki geçiş yarıçaplarının yeterince büyük olması halinde yorulma ömürlerinin en uzun olduğu bilinmektedir. İncelenen olayda uzama boylarının silin­dirik yüzeylerinde çok sayıda ince torna izleri vardır ve hem kafa hem de diş kısmına olan geçişlerin yarıçap­ları küçüktür. Bu geçişlerde küçük yarıçaplar ve torna izlerinden dolayı çentik etkileri oluşmuş ve anma geril­mesinin 3,4 katı büyük yerel gerilme yığılmaları orta­ya çıkmıştır. Bu nedenle uzama boyu ile orta kılavuzla­ma bölgesi arasındaki geçişte yorulma kırılması meyda­na gelmiştir. Burada biyel cıvataları için karakteristik olan dalgalı çekme ile tek taraflı eğme zorlamalarının ortak etkimesi söz konusudur. Aşırı keskin geçiş ve tor­na izleri nedeniyle yüksek bir çevresel çentik etkisi vardır. Yüksek çentik etkisi ve orta seviyedeki anma gerilmesinden ötürü, çatlak başlangıç noktası A1 da çok sayıda ve radyal yönde çatlaklar bulunmaktadır. Çatlak önce Yt yüzeyinde BB hattına kadar yürümüş, burada iş­letmenin durmasından veya zorlama seviyesinin düşmesin­den kaynaklanan ilk duraklama meydana gelmiştir. Y2 ile gösterilen ikinci yorulma kırığından sonra tekrar bir duraklama vardır. Bundan sonra EE hattına kadar kırıl­manın oldukça hızlı ilerlediği görülmektedir. Son kırıl­ma ise EE’den itibaren S alanında oluşmuştur ve bu kırık yüzeyi cıvata ekseniyle yaklaşık 45″lik bir açı yapmak­tadır. Burada da son kırılma kayma dayanımının aşılması ile olmuştur. Bu olayda son kırılma yüzeyinin küçük ol­ması anma gerilmesinin çok düşük olduğunu değil, çatla­ğın ilerlemesi ile cıvatanın uzayıp toplam yükün taşın­masında giderek daha az pay üstlendiğini gösterir. Böy­lece aşırı yüklenen diğer biyel cıvatasında da bir yo­rulma çatlağı oluşması beklenir.

Çevresel Eğme ve Burma Zorlaması Sonucu Oluşan Yorulma Kırılmasına Örnek

Şekil-7’de eğme ve aynı zamanda etkiyen burma zor­lamaları altındaki bir milde oluşan yorulma kırılması görülmektedir. Küçük olan son kırılma yüzeyi kırılma kesitinin yaklaşık olarak ortasındadır. Kırılan mil kı­sımlarının birbiri üzerinde çalışmalarından dolayı son kırılma yüzeyi ezilmiş ve yarılmıştır; bu nedenle de olduğundan büyük görülmektedir. Son kırılmanın konumu ve büyüklüğü ile çevrede bulunan çok sayıdaki radyal çatlak başlangıcı aşağıdaki bilgileri vermektedir:

Yorulma çatlağının başlamasında ve ilerlemesinde çevresel eğme yanında, önemli oranda burma zor­laması da söz konusudur.

Kırık, kuvvetli çevresel çentik etkisinin bulun­duğu kesittedir.

Kullanılan malzeme yapısal olarak çentik etkisi­ne karşı oldukça duyarsızdır.

Yorulma kırılması diş açılmış kısmın ucundaki keskin bir kalem dalma yerinden başlamış ve ayrıca malzemenin yorulma dayanımının düşük olması da kırılmayı kolaylaş­tırmıştır. Malzeme olarak 20MnCr5 sementasyon çeliği yü­zey sertleştirmesi yapılmadan normalize halde kullanıl­mıştır. Oysa söz konusu dalma keskin kenarlı değil, yete­rince büyük bir yuvarlatma çapı ile yapılmış ve ayrıca malzeme olarak 90… 100 kgf/mm² çekme dayanımına sahip bir ıslah çeliği seçilmiş olsaydı, bu milin yorulma kı­rılmasına uğramaması gerekirdi.

Eğme ve Burmanın Neden Olduğu Bir Yorulma Kırılmasına Örnek

Şekil-8’de eğme ve burma zorlamaları altındaki bir krank mili muylusunun yorulma kırılması görülmektedir. Y1 yorulma çatlağı yağlama deliğinden başlamış ve kesitin 2/3’ünü kaplamıştır. Bundan sonra kırık yüzeyi beklen­medik bir şekilde eksene paralel olarak yanağa geçip AA hattına kadar Y£ yorulma çatlağı olarak ilerlemiş ve daha sonra yanak kesitinde zorunlu kırılma ile hasar sona er­miştir. Şekil-8’de Y1 çatlak yüzeyinin sınırları kısmen görülmektedir. Son kırılma kesitinin küçük olması, anma gerilmesinin küçük olduğu şeklinde yorumlanamaz, çünkü kırılan parçaların bir kavrama gibi birbirlerini tutarak moment taşımaları söz konusudur. Krank milinin yüzey du­rumu ve şekillendirilmesi kusursuz olduğundan, yorulma çatlağının nedeninin bulunması için malzeme incelemesi yapılmıştır. Araştırmalar krank milinde iç çatlak küme­lerinin varlığını göstermiş ve alanları 30 mm2 ye kadar varan kümeler saptanmıştır. Bunlar sıcak şekil vermeden sonra soğutmanın yeterince yavaş olarak gerçekleştiril­mediği ve çelikte hidrojenin bulunduğu durumlarda görü­lür. Ayrıca, iç gerilmeler, segregasyonlar ve cüruf kalın­tıları da olayı kolaylaştıran etkenler olarak bilinmek­tedir. Yüksek alaşımlı çelikler ile %0,2’den az karbon içeren çeliklerde genellikle rastlanmayan söz konusu hata, diğer çeliklerde de sıcak şekil vermeden (haddeleme veya dövme) sonra dikkatli bir soğutma ile önlenebilir.

 

CEVAP VER

Please enter your comment!
Please enter your name here

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.