BÖLÜM 7 MALZEMELERİN mekanik özelliklerisimgeirizalp.cbu.edu.tr/mlzblmB/bolum7...pdf · •...

BÖLÜM 7MEKANİK TESTLER

Metaller ve metal alaşımları mekanik tasarımda en çoktercih edilen malzeme grubundandır. Metaller özelliklekuvvet taşıyan elemanlarda yaygın olarak kullanılırlar. Bunedenle malzemelerin mekanik özelliklerini bilmek büyükönem taşır.

METALLERİN MEKANİK ÖZELLİKLERİ

METALLERİN MEKANİK ÖZELLİKLER

• Malzemelerin mekanik yükler altındaki davranışlarına “Mekanik özellikler” adı verilir.

• Mekanik özellikler esas olarak atomlararası bağ kuvvetlerinden kaynaklanır. Ancak bunun yanında malzemenin iç yapısının (mikroyapı) da etkisi vardır. Bu sayede iç yapıyı değiştirerek aynı malzemede farklı mekanik özellikler elde etmek mümkün hale gelir. Metallerin mekanik özellikleri çeşitli yükleme şartlarında, çeşitli deney parçaları ile incelenir.

Gerilme-Birim Şekil Değiştirme Tanımları



• Gerilme: Bir kuvvetin etki ettiği kesitte birim alana düşen kuvvete gerilme adı verilir.

• Kuvvet kesite dik ise ve boy değişimlerine (uzama veya kısalma) yol açıyorsa “normal gerilme” σ ,adı verilir.

• Kuvvet kesit içinde ise ve açı değişimine neden oluyorsa, “kayma gerilmesi” adı verilir.

• Normal gerilmeler (+) işaretli ise çekme, (-) işaretli ise basma anlamına gelir.

• Bir parçaya etki eden kuvvet ve momentler, parçada hem normal hem de kayma gerilmesi oluşturabilir

Tasarımda en çok önemsenen özellikler, malzemelerin ne kadardayanıklı oldukları ve ne ölçüde şekil değiştirebilme kabiliyetinesahip olduklarıdır. Malzemelerin dayanım ve şekil değiştirmeözelliklerini belirlemede kullanılan en yaygın test; “ÇEKME DENEYİ”dir. Çekme deneyi, bu amaç için hazırlanan bir test numunesinin(çekme numunesi) çekme makinesine bağlanarak çekme kuvvetinemaruz bırakılmasıdır. Etki eden kuvvet numune koparılana kadararttırılır. Bu esnada, etki eden kuvvet ve test numunesinde meydanagelen uzama sistem tarafında sürekli olarak kaydedilir.

1. ÇEKME TESTİ

1. ÇEKME TESTİ

1. ÇEKME TESTİ

• Geometriden kaynaklanan etkileri en aza indirmek için yük ve uzama, sırasıyla mühendislik gerilmesi ve mühendislik birim şekil değişimi parametreleri elde etmek üzere normalize edilir.

Bu verilerin, mühendislik olarak daha anlamlı olabilmesi içingeometrinin etkisinin giderilmesi gerekir. Bu nedenle “kuvvet-uzama(F - Δl)” diyagramının “gerilme - birim şekil değiştirme (σ- ε)”diyagramına dönüştürmek gerekir.

Gerilme = Çekme kuvveti / Kuvvete dik kesit alanı

Birim şekil değişimi = Uzama miktarı / İlk ölçü boyu

Bu şekilde nokta nokta saptanan değerlerlerden gerilme – birim şekildeğiştirme diyagramına geçilir.

1. ÇEKME TESTİ

1. ÇEKME TESTİ

Çekme deneyi sırasında parça, önce “ELASTİK” şekil değişimine dahasonrada “PLASTİK” şekil değişimine maruz kalır. Daha sonra parçakırılarak kopar.

(a) Elastik Şekil Değişimi:

Elastik şekil değişimi, σ - ε diyagramının doğrusal olarak değiştiği ilkbölümünde gerçekleşmektedir (σ ≤ σa). Burada uygulanan gerilmeve bu gerilmenin meydana getirdiği elastik birim şekil değişimiarasında Hooke kanunu geçerlidir (σ = E.ε). Elastik şekil

değişiminde etkin olan malzeme özelliği (parametresi), ELASTİKLİKMODÜLÜ, E, dir.

1. ÇEKME TESTİ

(b) Plastik Şekil Değişimi:

Malzemelerin AKMA DAYANIM değerinin üzerinde gerilme uygulanması durumunda plastik yani kalıcı (geri dönüşümsüz) şekil değişimi başlamış olur. Bu durumda kayma mekanizması

çalışır diğer bir değişle dislokasyonlar hareket etmeye başlar ve plastik şekil değişimi gerçekleşmeye başlar.

Ortam sıcaklık değerinin, plastik şekil değişimini mekanizmaları üzerinde çok büyük etkisi vardır.

Sıcaklık seviyelerine bağlı olarak plastik şekil değişimi (a) soğuk plastik şekil değişimi, (b) ılık plastik şekil değişimi, (c) sıcak plastik şekil değişimi şeklinde olur.

1. ÇEKME TESTİ

1. ÇEKME TESTİ

Malzemeler, akma noktasındaki davranışlarına göre iki şekilde ele alınabilir;

(a) belirgin akma gösteren malzemeler,

(b) belirgin akma göstermeyen malzemeler.

1. ÇEKME TESTİ

Bazı metalik malzemeler elastik şekil değişiminden plastik şekildeğişimine geçerken akma olayını belirgin bir şekildegerçekleştirirler. Bu malzeme gurubuna en iyi örnek yumuşak

durumdaki (herhangi bir sertleştirme işlemi uygulanmamış)basit ve çoğunlukla düşük karbonlu çeliklerdir. Demir dışımetaller ve yüksek sıcaklıklarda metallerin hiçbiri belirgin akmaözelliği göstermezler.

1. ÇEKME TESTİ

Bu olay arayer atomlarınınmevcudiyeti ile açıklanmaktadır.Örneğin, karbon ve azot(nitrogen)’tan arındırılan çeliklerdebelirgin akma görülmemeye başlar.Bu arayer atomlarınındislokasyonların altındaki boşluklarayerleşerek dislokasyonlarıkilitledikleri düşünülmektedir. Buatom gruplarına COTTRELLATMOSFERİ adı verilmektedir.

1. ÇEKME TESTİ

Süneklik: Bir malzemenin plastik şekil değiştirme kabiliyetini ifade eder. Bu değerin büyümesi, malzeme kopana kadar daha büyük plastik şekil değiştirme gerçekleştirebiliyor anlamına gelir.

Kopma uzaması ve alan daralması parametreleri ile ifade edilebilir.

Gevreklik: Plastik şekil değiştirme kabiliyetinin olmaması durumunu ifade eder. Eğri bazen elastik sınırda bazen de elastik sınıra çok yakın bir noktada son bulur.

Tokluk: Malzemenin kopana dek absorbe ettiği toplam enerjiyi ifade eder. Sünek malzemelerin tokluğunun daha yüksek, gevrek malzemelerin tokluğunun da düşük olduğu anlamı çıkarılabilir.

1. ÇEKME TESTİ

1. ÇEKME TESTİ

23

(a) Dislokasyon tırmanması: artan atom

arayer veya boşluklara yerleşebilir

(b) Fazla atomların eklenmesi

dislokasyon aşağı inebilir.

Sıcaklığın artması ile;

• Elastiklik modülü azalır,

• Pekleşme etkisi azalır veya ortandan

kalkar.

1. ÇEKME TESTİ

1. ÇEKME TESTİ

Rezilyans

1. ÇEKME TESTİ

Statik Tokluk

1. ÇEKME TESTİ

1. ÇEKME TESTİ

• Elastisite Modülü ?? Rezilyans ??

1. ÇEKME TESTİ

Gerçek Gerilme-Birim Uzama Eğrisi

• Mühendislik gerilme ve birim şekil değiştirme değerleri, deney sırasında kaydedilen kuvvet P ve uzama miktarı Δl miktarlarının başlangıçtaki kesit Ao ve başlangıçtaki ölçü boyu lo değerlerine bölünmesiyle elde edilmiştir. Yani yükleme sırasında oluşan kesit (azalmakta) ve boy (artmakta) değişimleri hesaba katılmamıştı.

• Sadece küçük şekil değiştirmelerin olduğu birçok uygulamada gerçek eğri ile mühendislik eğrisi birbirine çok yakın olduğundan (çünkü küçük şekil değiştirmelerde A ≈ Ao ve l ≈ lo ) çoğu kez bu değerlerle çalışmak yeterlidir.

1. ÇEKME TESTİ

Gerçek Gerilme-Birim Uzama Eğrisi

• Ancak , büyük plastik şekil değişimlerinin mevcut olduğu uygulamalarda(örneğin, metallere plastik şekil verme), gerilme ve birim şekil değiştirmeleri o andaki kesit ve ölçme uzunluğu esas alınarak hesaplamak gerekir.

• Söz konusu andaki gerçek kesit ve gerçek ölçme uzunluğu esas alınarak hesaplanmış gerilme ve birim uzama değerlerine “Gerçek gerilme” ve “Gerçek birim uzama” adı verilir. Bu şekilde elde edilmiş gerçek gerilme-gerçek birim uzama eğrisine “gerçek eğri” adı verilir. Gerçek eğri ile “mühendislik eğrisi” arasında akma noktasına kadar çok önemli bir fark yoktur. Ancak o noktadan sonra aradaki fark giderek artar.

1. ÇEKME TESTİ

1. ÇEKME TESTİ

http://em2lab.yolasite.com/hardening.php

Sünek Kırılma Ve Gevrek KırılmaKopma kesitinin görünümü de malzemenin şekil değişimi davranışı hakkında bilgi verir.Gevrek malzemeler fazla plastik şekil değiştirmeden çekme kuvvetine dik bir kesitten koparlar. Sünek malzemelerde ise gözle görülebilen bir kalıcı şekil değişiminden sonra kırılma meydana gelir.

Sünek Kırılma Ve Gevrek Kırılma

2. BASMA TESTİ

• Basma deneyi işlem olarak çekme deneyinin tamamen tersidir. Basma deneyi de çekme deneyi cihazlarında yapılır. Basma kuvvetlerinin etkin olduğu yerlerde kullanılan malzemeler genellikle gevrek malzemelerdir ve özellikleri basma deneyi ile belirlenir. Gri dökme demir, yatak alaşımları gibi metalik malzemeler ile tuğla, beton gibi metal dışı malzemelerin basma mukavemetleri, çekme mukavemetlerinden çok daha yüksek olduğu için bu gibi malzemeler basma kuvvetlerinin etkin olduğu yerlerde kullanılır ve mekanik özellikleri basma deneyi ile belirlenir. Basma deneyinde homojen bir gerilim dağılımı sağlamak amacıyla yuvarlak kesitli numuneler tercih edilir. Fakat kare veya dikdörtgen kesitli numuneler de kullanılmaktadır. Basma deneyi numunelerinde, numune yüksekliği (h0) ile çapı (d0) arasındaki h0/d0 oranı oldukça önemlidir. Numunenin h0/d0 oranının çok büyük olması, deney sırasında numunenin bükülmesine ve homojen olmayan gerilim dağılımına sebep olur. Bu oran küçüldükçe numune ile basma plakaları arasında meydana gelen sürtünme deney sonuçlarını çok fazla etkilemektedir. Bu sebeple numunenin h0/d0 oranının 1.5 ≤ h0/d0 ≤ 10 aralığında olması önerilir. Metalik malzemelerin basma numunelerinde ise genellikle h0/d0=2 oranı kullanılır.

2. BASMA TESTİ

• Uygulanan basma yüküne karşılık numune boyundaki azalma grafik olarak kaydedilir ve çekme deneyindeki benzer hesaplamalarla mühendislik basma gerilmesi-basma birim şekil değişimi diyagramı elde edilir. Basma deneyinde de, çekme deneyinde olduğu gibi gerçek ve mühendislik gerilme ve birim şekil değişimleri arasında benzer bağıntılar geçerlidir.

• Şekil 1’de OA′ bölgesi uygulanan basma gerilmesi ile % birim şekil değiştirmenin orantılı olduğu elastik bölgedir. A′ noktası elastik sınır olarak tanımlanır. A′C′ bölgesi plastik deformasyon bölgesidir. Basma diyagramında plastik deformasyon bölgesinin ilk kısmı olan A′B′ bölgesinin eğimi, çekme diyagramındaki AB bölgesinin eğimine benzerdir. Fakat daha sonra basma eğrisinin eğimi artar, çünkü bu sırada numune kesitindeki artmaya bağlı olarak eğim sürekli artmaktadır.

2. BASMA TESTİ

• Basma deneyi, uygulanan yükün ters yönde olması nedeniyle çekme deneyinin tamamen tersidir

2. BASMA TESTİ

• Metalik malzemelerin gerçek çekme ve basma diyagramlarında, gerçek gerilme değerleri birbirine eşittir.

• Oysa mühendislik çekme ve basma diyagramlarında, plastik bölgedeki mühendislik basma gerilmesi değeri, mühendislik çekme gerilmesi değerinden daha büyüktür.

2. BASMA TESTİ

4040

3. SERTLİK TESTİ

• Sertlik deneyi; malzemelerin dayanımları ile ilgili bağıl değerler veren tahribatsız bir test yöntemidir.

• Sertlik ölçme yöntemleri: Batıcı ucun geometrisine ve uygulanan kuvvet büyüklüğüne göre:

– Brinell sertlik ölçme metodu

– Vickers sertlik ölçme metodu

– Rockwell sertlik ölçme metodu

• Sertlik: Bir malzemenin yüzeyine batırılan sert bir cisme karşı gösterdiği dirençtir.

• Sertlik değerleri direk olarak malzemelerin dayanımları ile alakalı olduğu için büyük önem taşır.

4141

• Sertlik ölçme yöntemleri: Batıcı ucun geometrisine ve uygulanan kuvvet büyüklüğüne göre:(a) Brinell, (b)Vickers, (c) Rockwell sertlik ölçüm metotları.

3. SERTLİK TESTİ

4242

Brinell Yöntemi

BSD = Brinell sertlik değeri

D = Bilye çapı

F = Uygulanan kuvvet

d = izin çapı.

][

2

22dDDD

FBSD

• Standart test: 10mm çaplı sert bilye ve 3000kgf yük ile yüzeye bastırılır.

• Yüzeyde bıraktığı iz dikkate alınır: izin çapı ölçülür.

Malzeme A

Demir / Çelik 30

Cu / Pirinç / Bronz 10

Al / Pb vb. 5

• Pratikte daha küçük yük/çapkombinasyonları mevcut.

• Yük: F(kgf) = A.D2(mm2)

• A malzemenin türüne bağlıdır.

• 2.5mm bilye ile çelik ölçülüyorsa, 187.5 kgf, Al ölçülüyorsa 31.25kgf yük gerekir.

iz

4343

Brinell

• Yüzeyi düzgün hazırlanması gerekir.

• Malzemeye göre değişen yük/çap oranları

• Sertleştirilmiş çelik bilye ile 400BSD ne kadar, sinterlenmişkarbür bilye ile 550BSD ne kadar ölçüm yapılabilir.

• Bu metot daha büyük sertliklere uygun değildir.

• Eğer bilye ezilmeye başlarsa yanlış ölçümler yapılır.

3. SERTLİK TESTİ

4444

Brinell

103

)/()(

3

)/()/(

2

2

2

mmkgfBSDMPa

mmkgfBSDmmkgf

ç

ç

• Metallerde BSD ile çek arasında 400 BSD ye kadar doğrusal ilişki vardır.

3. SERTLİK TESTİ

4545

103

)/()(

3

)/()/(

22

2

mmkgfBSDMPa

mmkgfBSDmmkgf

çç

3. SERTLİK TESTİ

4646

Vickers

• Batıcı uç tepe açısı 136o olan elmas piramit yüzeye bastırılır.

• Yüzeyde bıraktığı iz dikkate alınır: Kareşeklindeki izin köşegenleri mikroskopla ölçülür.

• Sert veya yumuşak tüm malzemelere uygulanabilir.

• Kuvvet seçiminde malzeme kriteri yoktur.• BSD değeri gibi çekme dayanımının tespitinde

kullanılabilir.

2

72.1

ortd

FVSD

VSD= Birinell sertlik değeri

F = Uygulanan kuvvet

dort = izin köşegen ortalaması.

2

21dd

dort

3. SERTLİK TESTİ

4747

Rockwell metodu

• Batıcı uç olarak sertleştirilmiş çelik bilye veya elmas koni kullanılır.

• Ucun yüzeye battığı derinlik dikkate alınır.

• Malzemeye göre uç/yük kombinasyonu seçilmelidir.

• Plastik malzemelerin ölçümü de yapılabilir: bir çok skalası mevcuttur.

• C skalası; sert metaller için

kullanılır: 150kgf yük ve tepe açısı

120o olan elmas koni uç kullanılır.

• B; 100kgf yük ve 1/16” çapında sert

bilye kullanılır.

3. SERTLİK TESTİ

4848

3. SERTLİK TESTİ

4949

• Ölçüm yüzeyleri temiz olmalıdır.

• Deney parçası yeterli kalınlıkta olmalı, kenara yakın ölçümler yapılmamalı, birbirine

yakın ölçümler yapılmamalı, en az 3 ölçüm yapılmalıdır.

3. SERTLİK TESTİ

5050

4. ÇENTİK DARBE TESTİÇentik darbe deneyi, malzemeyi gevrek davranmaya iten şartlar altında malzemenin dinamik tokluğunu ölçmek için yapılırNormal şartlarda sünek malzeme

•Üç eksenli yükleme hali•Düşük sıcaklıkta zorlama•Kuvvetin ani uygulanması (darbe)

durumlarında plastik şekil değişimine imkan bulamaz ve gevrek davranış gösterirler.Bu şartlardan biri veya bir kaçı gerçekleşmişse malzeme gevrek davranabilir. Bu amaç için Charpy (üç noktadan eğme) veya Izod (ankastre eğme) deneyleri mevcuttur.

5151

• Belli bir potansiyel enerjiye

sahip kütle V-çentik açılmış

numuneye çarptırılır.

• Numunenin kırılması için

gereken enerji “Darbe

Enerjisi - Ek” saptanır.

)'( hhmgEk

4. ÇENTİK DARBE TESTİ

5252

Darbe enerjisine etki eden faktörler:

a) Dayanım

b) Kristal yapı,

c) Sıcaklık

d) Kimyasal bileşim

a) Dayanım:

• Darbe deneylerin dinamik tokluğu belirlemektedir.

• Fakat statik toklukla (- grafiğinin altındaki alan) arasında

ilişki vardır.

• Dayanımı yüksek malzemeler darbeye karşı direnci zayıf

olurken düşük dayanımlı malzemelerin darbe dirençleri yüksek

olabilir.


5353


5454

Kristal Yapı

• YMK; sünek ve tok ,

• SDH; gevrek,

• HMK; bazı şartlarda gevrek bazılarında tok

davranmaktadır.

• Belirli bir sıcaklık altında HMK tokluğunu yitirerek gevrek davranış göstermeye başlar. Bu sıcaklığa “Sünek-gevrek geçiş sıcaklığı” adı verilir (ductile-brittle transition temperature).


5555

Kristal Yapı /Sıcaklık

HMK da ki bu düşüşün sebebinin

arayer atomalarının düşük

sıcaklıklarda, dislokasyon

hareketlerini engellemesi olarak

düşünülür. Nispeten yüksek

sıcaklıklarda dislokasyonlar

engellerden kurtulabildiği

düşünülmekte ve bu yüzden darbe

enerjisini arttığı varsayılmaktadır.SDH


5656

Sünek-Gevrek Geçiş Sıcaklığı

2

m inm ax@EE

TgT


5757

Kompozisyon

• HMK da geçiş sıcaklığı, kimyasal bileşimden çok etkilenir.

• Örneğin, C artarsa Tg artar. Mn (ve Ni) artarsa Tg azalır. Düşük sıcaklıklarda yüksek tokluk için ideal alaşım elementleridir.


Geçiş sıcaklığı gösteren malzemelerde;

• Darbe özellikleri dikkate alınarak yapılan tasarımlarda,seçilen malzemenin sünek gevrek geçiş sıcaklığınınkullanım sıcaklıklarına tekabül etmemesi, ve hatta mümkün olduğu kadar düşük olmasıdır.

• Böylece, soğuk havalarda, ani zorlamalar altında malzeme beklenmedik gevrek kırılma göstermeyecektir.

• Bu tasarım kriterlerine bir örnek; gemi gövdelerindekullanılan sacın, -20oC de, en az 70J’lük darbe enerjisine sahip olması gerekliliğidir. Bu değer farklı uygulamalarda değişebilir


Çentik faktörü;

• Çentik: Bir parçada bulunan ani kesit değişimidir.

• Bir malzemede çentiğin bulunması malzemenin içerisindeki gerilme dağılımını değiştirir.

• Çentik dibinde bir gerilme yığılması oluşur ve bu değer çentiğin bulunmaması dikkate alınmadan yapılan hesaplanandan daha büyük gerilme değerlerine ulaşır.


6161

5. YORULMA

Daha önce statik ve darbeli yüklemeleri gördük .• Gerçekte ise zorlamalar sürekli değişkenlik göstermektedir. • Yorulma hasarı: malzemelerin çekme ve akma dayanımlarından (statik koşullarda) daha düşük değerlerdeki tekrarlı gerilmelerin etkisinde, belirli bir çevrim sonrasında kırılması ile oluşan hasardır.

YORULMA OLAYI TARİHÇESİYorulma olayı 1850 yıllarında altın çağını yaşayan demir yollarında, vagonların ve lokomotiflerin akslarının 𝜎 < 𝜎𝐴𝐾 𝑆 yani statik mukavemet sınırının altında tasarlandıkları halde kırıldıkları gözlemlenmiştir. Bu olayı aydınlatmak için Almanya’da bir lokomotif fabrikasında mühendis olan Wöhler görevlendirilmiştir. Wöhler kendi tasarladığı deney makinesinde bu konu hakkındaki deneyleri 25 yıl sürdürmüştür. Wöhler ve ondan sonra yapılan deneylerden değişken zorlanmalarda kopma, malzemenin yorulması şeklinde olduğu sonucuna varılmıştır.

S-N yorulma diagramları (Wöhler Diagramları)

• Malzemelerin hangi çevrim sayısında hasarauğrayacağını gösteren diyagramlardır.• Başka bir açıklama yoksa ortalama gerilme sıfırolacak şekilde deneyler yapılır.• Yani max ve min gerilmeler ters işaretli olmak üzere birbirine eşittir.

5. YORULMA

5. YORULMA

Fatigue Striations

Striasyon çizgileri, yorulma çatlağının bir yayılma çevrimini tanımlayan yorulma kırılması yüzeyindeki mikroskobik özelliklerdir. Her zaman mevcut değildirler ve sadece taramalı elektron mikroskobu altında görülebilirler. Durak çizgileri, yorgunluk kırılma işleminde bir tür kesinti olduğunu gösteren makroskobik yorgunluk özellikleridir. Her iki özellik de yorulma kırılmalarını belirlemek için kullanılır. Striasyon çizgileri, çevrim sayısını vb. tahmin etmek için de kullanılabilir.

Rotating beam fatigue test

3-Point Bend Testing

Jant Dayanımı ve ZWARP Testi

Jantlar temel fonksiyonlarının bir sonucu olarak ömürleri boyunca araç üzerinde farklı türde yüklemelere maruz kalırlar. Araç ağırlığı,yol şartları, kullanılan lastik vb. pek çok etmene bağlı olarak bu yüklemelerin şiddeti de değişir. Bu koşulları önceden öngörerek gereklidoğrulamalarla ürünü kullanım koşullarına dayanıklı hale getirmek jantlar için ürün geliştirme sürecinin en önemli hedeflerindenbiridir. Jant performansını doğrulama anlamında son 15 yıllık süreçte sektörde geliştirilen en büyük yeniliklerden bir tanesi ZWARPtestidir. Alman otomotiv endüstrisi tarafından geliştirilen bu test ismini Almanca ZWei Axialer Rader Prüfstand kelimelerinin başharflerinden alır. Bu Çift Eksenli Jant Testi anlamına gelir. Çift eksenden kasıt radyal ve lateral eksenlerde oluşan yüklemelerin testsırasında janta iletilmesinin mümkün olmasıdır.

ZWARP testi içerik olarak bir yorulma testidir. Metal yorgunluğuna bağlı olarak oluşabilecek durum test edilmektedir. Bu test, jantlariçin endüstri standardı haline gelmiş tek eksen yorulma ve radyal yorulma testlerinden farklı olarak bilgisayar yazılımının desteklediğigelişmiş yapısı sayesinde değişken yüklemeleri peşi sıra mümkün kılarak gerçek yol koşullarına en yakın yüklemelerin test ortamındagerçekleştirilmesine olanak sağlar. Ayrıca istenirse bu test sırasında sadece jant değil, gerekli eklemeler yapılarak jantın araca monteolduğu süspansiyon aksamı da beraberinde test edilebilir.

Test için ZWARP test tezgahı kullanılır. Bu tezgahın farklı çeşitleri mevcuttur. Ancak tezgahın temel çalışma prensibi temelde aynıdır.Tambur tezgahın ana bileşenlerinden biri olarak jantın dönmesini sağlarken aslında en basit şekilde yolu temsil eder. Jant lastikleberaber test edilir. Elektrik motoru tarafından istenilen hızda döndürülen tamburla jantın dönüş hızı kontrol altına alınır. Lastiktambura basarak yükleme için gerekli temas alanını oluşturur. Lastik içten ya da dıştan tambura temas edebilir. Test sırasında jantakamber açısı da verilir. Jant yanal ve radyal yükleme altında kalırken değişen kamber açıları ile birlikte araç koşulları gerçeğe yakınbiçimde canlandırılmış olur. Jant farklı etaplardan oluşan test döngüsünü tezgahta sürekli olarak gece ve gündüz boyunca dönerektekrarlar. Bir jantın testi günlerce sürmektedir. Böylece jantın araç üzerinde ömrü boyunca maruz kalacağı koşullar laboratuvarortamında hızlandırılmış şekilde gerçekleşir. Test sırasında lastik aşındığı için yaklaşık günde bir kere lastik değiştirilir. Test sonucundajant üzerinde çatlak oluşup oluşmadığı kontrol edilir.

Jant Dayanımı ve ZWARP Testi

Test tezgahı izole bir odada konumlandırılır ve yine ayrı bir kontrol odasıbölümünden tezgah verileri bilgisayar üzerinden takip edilir. Bu güvenlik önlemleriyüksek hızlarda dönen jantın ve test sırasında belli aralıklarda aşınmadan dolayıpatlaması muhtemel lastiğin çevreye zararını önlemek için alınmıştır.

Bu test jantı devreye alırken kontrol edilen performans konularından sadece birtanesini oluşturmaktadır. Sadece bu test bile araçların stil algısında büyük yeri olanve son kullanıcısını görüntüsü ile etkileyen jantların arka planında aslında ne kadarbüyük bir mühendislik çalışmasının bulunduğunu bize göstermektedir.

https://www.youtube.com/watch?v=8Uflvqa0Q2c

This multi axial wheel test machine is already accepted and certified by BMW,Daimler, Porsche,... . possible to test 2 wheels at the same time.

https://www.youtube.com/watch?v=8Uflvqa0Q2c

5. YORULMA

5. YORULMA

Demiryolu aksı hasarı 2004

Yorulma kırılması, aksın yenilenmesi sırasında ortaya çıkması muhtemel bir yüzey profili düzensizliğinden kaynaklanmıştır.

5. YORULMA

YORULMA HASARI ÖRNEKLERİ

• “TIRSAN Yeni Geliştirilen Treylerin FEM Analizleri ve Hızlandırılmış Yoruma Testleri", 2011-2012.• “FORD”’ Yeni üretim bir aracın akson bağlantı parçlarının hızlandırılmış yorulma testleri",2012.• "HYUNDAI’in Türkiyede üretimini yaptığı MATRIX tipinin farklı yol şartlarında araç üzerinden alınan verilere göre Hızlandırılmış Yorulma Testi ", "HYUNDAI",2008.• "OTOKAR’ın yeni üretimini gerçekleştireceği bir araç için Danışmanlık; çeşitli yol şartlarına göre yükleme durumlarının hesaplanması ve CAD analizleri, çeşitli yol testleri için ivme, deplasman, strainvs. verilerinin toplanması, işlenmesi, değerlendirilmesi", "OTOKAR",2007-2008.• "ISUZU’nun yeni üreteceği CityMax Belediye Otobüsünün, Bilgisayar ortamında Gerilme analizleri, Türkiye’ deki farklı yol şartlarında araç üzerinden alınan verilere göre Hızlandırılmış Yorulma Testi", "ISUZU",2007-2008.• "Traktörün ön aksının bağlı olduğu panelin Muhtelif Tarla Yollardan alınan verilere göre Hızlandırılmış Yorulma Testi", "Türk Traktör",2006-2007.• "Ön aks, Akson ve Bağlantılarının Muhtelif Yollardan alınan verilere göre Hızlandırılmış Yorulma Testi", "PARSAN",2006.• "Yakıt Tankının Hızlandırılmış ömür pistinden alınan yol datalarına göre yapılan Yorulma Testi", "OTOKAR",2005.• "Ön süpansiyon sisteminin Alınan Yol datalarına göre Hızlandırılmış Yorulma Testi", "TEMSA",2005.• "Yeni Geliştirilen Treylerin Bilgisayar ortamında Yorulma Simülasyonu", "TIRSAN", 2005.• "Yeni geliştirilen Kargo Kabinin Hızlandırılmış Yorulma Testi", "OTOSAN", 2001.

Cessna L19 Bird Dog uçağı, engebeli arazi üzerine düştüğünde iniş takımlarındaki aksın hasara uğraması

8383

5. SÜRÜNME

5. SÜRÜNME

• Sabit sıcaklıkta ve sabit gerilme altında malzemede meydana gelen kalıcı deformasyona sürünme denir. Sürünme ani meydana gelmez, zamanla meydana gelir.

• Yüksek sıcaklık deformasyon mekanizması olarak da bilinir.

• Örneğin, uçak motorundaki buhar türbinleri, buhar kazanları, füze ve roketlerin bazı parçaları yüksek servis sıcaklıklarında görev yapmaktadırlar.

• Enerji santrallerinde kullanılan buhar türbinleri 500°C sıcaklıklarda, türbin kanatları 600°C sıcaklıklarda ve jet motorları ise 1300°C sıcaklıklarda uzun süre kalırlar.

• Az karbonlu çeliklerin sürünmesi 700⁰C’nin üzerindeki sıcaklıklarda önemlidir.(Tm=1539 C)

• Alüminyum 300⁰C üzerinde sürünmeye başlar.(Tm=660 C)

• Kurşun çok düşük ergime sıcaklığına sahiptir. (Tm=327 C). O nedenle çok düşük sıcaklıklarda sürünme davranışı gelişir.

Sürünme deformasyonu, tane sınırı kaymasıyla oluştuğundan, daha fazla tane sınırı alanı, daha kolay sürünme deformasyonu anlamına gelmektedir. Çok kristalli malzemelerde sürünme daha fazla görülmektedir. Bu sebeple sürünme deformasyonu ve sürünme mukavemeti, tane büyüklüğü ile ilgilidir.

BÖLÜM 7 MALZEMELERİN mekanik özelliklerisimgeirizalp.cbu.edu.tr/mlzblmB/bolum7...pdf · •...

Documents

Transcript of BÖLÜM 7 MALZEMELERİN mekanik özelliklerisimgeirizalp.cbu.edu.tr/mlzblmB/bolum7...pdf · •...