Teknik açıdan malzemelerde yorulma nedir? Yorulma kendini nasıl gösterir? Yorulma kırılması nedir? gibi sorular cevapları aranması gereken sorulardır.Metal yorgunluğu yerine malzemede yorulma kavramı daha doğru ve anlamlı bir kavramdır.Çünkü yorulma sadece metallere has bir durum değildir.Örneğin; yorulma kavramı, köprüler, cam bardaklar,vb. için de geçerlidir.
Yük; malzemeye yön değiştirerek, periyodik olarak etki etmekte ve bu etki çok sayıda tekrarlanmakta ise malzemede gözle görülmeyen kılcal çatlaklar meydana gelmesine sebep olmaktadır. Uygulanan yükün periyodik sayısı ve etkisi arttıkça kılcal çatlaklar büyümeye başlar ve bir an gelir ki malzeme bazen, küçük bir kuvvet etkisi altında bile parçalanabilir. Tekrarlanan çevrimsel yük uygulamaları ile zorlanan malzemelerin mukavemeti azalır. Çekme mukavemetinin ve akma mukavemetinin, çok altındaki gerilme değerlerinde bile malzemede kırılma meydana gelebilir, bunun nedeni yorulma olayıdır.
Yorulma; statik yükler altında değil, dinamik yükler altında meydana gelen bir olaydır. Yorgunluk, makine elemanlarını sertleştiren ve gerginliklerinin en fazla olduğu, kesit değişimlerinin keskin olduğu ve kuvvet yayılmalarının fazla olduğu noktalarda meydana gelir. Metallerde yorulma sonucu ömür çizgisi çizmek mümkündür. Ömür, periyodik zorlanmalara bağlı olarak ve yükün şiddeti ile değişmektedir.
Yorulma, çok değişik etkenlerin rol oynadığı karmaşık bir olaydır ve bu nedenle henüz tam olarak anlaşılamamıştır. Yorulma dayanımını azaltan faktörler arasında; parça büyüklüğünün artması, yüzey kalitesinin bozulması, tane boyutunun azalması, korozyonlu ortamlarda çalışma, oksit gibi metalürjik faktörlerin ve sıcaklığın artması, artık gerilmelerin, gerilme yığılmasının ve gradyentinin etkisinin artması ve gerilme frekansının azalması sayılabilir.
Yorulma performansı genellikle malzeme özelliklerine, çatlak çevresindeki geometriye, gerilme-gerinme geçmişine bağlıdır ve bunlar yapının tasarlanmış ömrü boyunca rassal olarak oluşabilirler. Yorulma olayına, parçaya sadece dışardan uygulanan mekanik kuvvetler değil, ısıl genleşme ve büzülmelerden doğan ısısal gerilmeler de neden olabilmektedir. Bir örnekleme yapacak olursam; 400 bin km yapan bir otomobilin krank mili 500 milyon defa mükerrer yükle yüklenir.
Yeri gelmişken yorulma kırılmasına da değinelim. Daha öncede bahsettiğimiz gibi malzemelerin yorulması çok karmaşık bir olaydır. Bu olay pek çok faktörden etkilenir. Dinamik yük altında çalışan makine elemanları önemli oranda yorulma kırılmasına maruzdur. Bu dinamik yük altında çalışan makine parçalarının yorulma özellikleri, diğer mekanik özelliklerden daha önemlidir. Yorulma ömrü, aşınma dayanımını artırmak için yapılan bazı termokimyasal yüzey işlemleriyle biraz daha arttırılabilir. 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 maksimum çekme gerilmesi,uygulanan gerilmenin oldukça geniş değişimi veya dalgalanması ve üçüncü faktör olarak da uygulanan gerilmenin yeteri kadar büyük tekrarlanma sayısı. Bu ana faktörlerin yanında çok sayıda, yan faktörler de sayılabilir; örneğin yüzey kalitesi, korozyon, sıcaklık, aşırı yükleme, kalıcı iç gerilmeler, bileşik gerilmeler, gerilim konsantrasyonu, frekans, mikro yapı (Tane boyutu, faz dağılımı, v.s.) gibi.
Demir karbon alaşımı olan çelikte, yük tekrar sayısı belli bir değerden sonra maksimum gerilme sabit kalmaktadır. Bu limite endurans limiti denir. Endurans limiti değeri çevre şartlarına karşı fevkalade hassastır. Nitekim paslanma olayı endurans limitinin yüzde 50 oranında azalmasına sebep olur. Bu durumu da yorulma kırılmasına davetiye çıkaran bir durumdur.
Bir araca etki eden kuvvetler, statik ve tekrarlı dinamik kuvvetlerdir. Aracın maruz kaldığı kuvvetlerin büyüklüğü ne kadar önemliyse, kuvvetlerin tekrarı da en az o kadar önemlidir. Araç parçalarında yorulma dayanımı önemli olduğundan yalnız gerilmeleri bilmek yeterli olmamaktadır. Gerilmelerin genlikleri ve ortalama gerilme değerleri değişik şartlarda değişik etkiler yapabilmektedir. 5 yaşından büyük bütün araçların metal yorgunluğu riski vardır. Dışı güzel görünen birçok aracın boya altı bölümü içten içe çürümüş olabilir. Özellikle deniz kıyıları gibi nemli bölgelerde kullanılan araçlarda, nispi nem yoğunluğuna bağlı olarak malzeme yorgunluğu görülebilir. Aracın yükünün önemli kısmını taşıyan şasi, tavan bağlantı demirleri ya da yanlardaki çelik barlar içten içe çürüyerek adeta kendini taşıyamaz duruma gelebilir. Bu soru bağlamında ince bir ayrıntıya da dikkat çekmek isterim. Eski otomobilini daha yüksek fiyattan satmak isteyenler genellikle aracındaki çürük veya paslanmış kısımlarını boyatarak satmaya çalışır. Bu amaçla genellikle aracını bir kaportacıya götürüp, aracın metal aksamlarındaki pas ve çürükleri zımparalatır ve boyatır. Bu sebeple dışı güzel görünen birçok aracın, kaporta da dahil, boya altı bölümü içten içe çürümüş olabilmektedir. Satın almayı düşündüğünüz aracı bu teknik ayrıntılarla inceleyin.
Statik kuvvetler: Statik kuvvetler, değişken olmayan kuvvetler ile aracın ömrü boyunca en fazla 5.103 defa tekrarlanan kuvvetlerdir. Statik kuvvetler, taşıtın kendi öz ağırlığı ve yükü, fren ve kalkış kuvvetleri, viraj kuvvetleri, burulma kuvvetleri münferit darbe kuvvetleri, çekici ile römork arası bindirme kuvvetleri olarak sayılabilir.
Tekrarlı dinamik kuvvetler: Mükerrer yüklere denir. Tekrarlı dinamik kuvvetler; 2~5.106 tekrar sayısından başlayan yol pürüzlüğü, lastik çevresinin düzgünsüzlüğü gibi sebeplerle ortaya çıkan kuvvetlerdir.
Yorulma: Birçok 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 - 1860 yılları arasında Wöhler tarafından incelenmiş ve teknoloji ilerledikçe mühendislik uygulamalarında daha fazla önem kazanmıştır.
Malzemede Yorulma Olayına Etki Eden Faktörler: Malzeme cinsi, bileşimi ve yapısı, yüzey özellikleri, çentik, gerilme, korozyon, sıcaklık ve frekans (deney hızının) etkileri gibi faktörler yorulma olayına etki eden faktörlerdendir.
Alıntıdır.Kaynak:
ARAÇLARDA METAL YORGUNLUĞU NEDİR?
Yük; malzemeye yön değiştirerek, periyodik olarak etki etmekte ve bu etki çok sayıda tekrarlanmakta ise malzemede gözle görülmeyen kılcal çatlaklar meydana gelmesine sebep olmaktadır. Uygulanan yükün periyodik sayısı ve etkisi arttıkça kılcal çatlaklar büyümeye başlar ve bir an gelir ki malzeme bazen, küçük bir kuvvet etkisi altında bile parçalanabilir. Tekrarlanan çevrimsel yük uygulamaları ile zorlanan malzemelerin mukavemeti azalır. Çekme mukavemetinin ve akma mukavemetinin, çok altındaki gerilme değerlerinde bile malzemede kırılma meydana gelebilir, bunun nedeni yorulma olayıdır.
Yorulma; statik yükler altında değil, dinamik yükler altında meydana gelen bir olaydır. Yorgunluk, makine elemanlarını sertleştiren ve gerginliklerinin en fazla olduğu, kesit değişimlerinin keskin olduğu ve kuvvet yayılmalarının fazla olduğu noktalarda meydana gelir. Metallerde yorulma sonucu ömür çizgisi çizmek mümkündür. Ömür, periyodik zorlanmalara bağlı olarak ve yükün şiddeti ile değişmektedir.
Yorulma, çok değişik etkenlerin rol oynadığı karmaşık bir olaydır ve bu nedenle henüz tam olarak anlaşılamamıştır. Yorulma dayanımını azaltan faktörler arasında; parça büyüklüğünün artması, yüzey kalitesinin bozulması, tane boyutunun azalması, korozyonlu ortamlarda çalışma, oksit gibi metalürjik faktörlerin ve sıcaklığın artması, artık gerilmelerin, gerilme yığılmasının ve gradyentinin etkisinin artması ve gerilme frekansının azalması sayılabilir.
Yorulma performansı genellikle malzeme özelliklerine, çatlak çevresindeki geometriye, gerilme-gerinme geçmişine bağlıdır ve bunlar yapının tasarlanmış ömrü boyunca rassal olarak oluşabilirler. Yorulma olayına, parçaya sadece dışardan uygulanan mekanik kuvvetler değil, ısıl genleşme ve büzülmelerden doğan ısısal gerilmeler de neden olabilmektedir. Bir örnekleme yapacak olursam; 400 bin km yapan bir otomobilin krank mili 500 milyon defa mükerrer yükle yüklenir.
Yeri gelmişken yorulma kırılmasına da değinelim. Daha öncede bahsettiğimiz gibi malzemelerin yorulması çok karmaşık bir olaydır. Bu olay pek çok faktörden etkilenir. Dinamik yük altında çalışan makine elemanları önemli oranda yorulma kırılmasına maruzdur. Bu dinamik yük altında çalışan makine parçalarının yorulma özellikleri, diğer mekanik özelliklerden daha önemlidir. Yorulma ömrü, aşınma dayanımını artırmak için yapılan bazı termokimyasal yüzey işlemleriyle biraz daha arttırılabilir. 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 maksimum çekme gerilmesi,uygulanan gerilmenin oldukça geniş değişimi veya dalgalanması ve üçüncü faktör olarak da uygulanan gerilmenin yeteri kadar büyük tekrarlanma sayısı. Bu ana faktörlerin yanında çok sayıda, yan faktörler de sayılabilir; örneğin yüzey kalitesi, korozyon, sıcaklık, aşırı yükleme, kalıcı iç gerilmeler, bileşik gerilmeler, gerilim konsantrasyonu, frekans, mikro yapı (Tane boyutu, faz dağılımı, v.s.) gibi.
Demir karbon alaşımı olan çelikte, yük tekrar sayısı belli bir değerden sonra maksimum gerilme sabit kalmaktadır. Bu limite endurans limiti denir. Endurans limiti değeri çevre şartlarına karşı fevkalade hassastır. Nitekim paslanma olayı endurans limitinin yüzde 50 oranında azalmasına sebep olur. Bu durumu da yorulma kırılmasına davetiye çıkaran bir durumdur.
Bir araca etki eden kuvvetler, statik ve tekrarlı dinamik kuvvetlerdir. Aracın maruz kaldığı kuvvetlerin büyüklüğü ne kadar önemliyse, kuvvetlerin tekrarı da en az o kadar önemlidir. Araç parçalarında yorulma dayanımı önemli olduğundan yalnız gerilmeleri bilmek yeterli olmamaktadır. Gerilmelerin genlikleri ve ortalama gerilme değerleri değişik şartlarda değişik etkiler yapabilmektedir. 5 yaşından büyük bütün araçların metal yorgunluğu riski vardır. Dışı güzel görünen birçok aracın boya altı bölümü içten içe çürümüş olabilir. Özellikle deniz kıyıları gibi nemli bölgelerde kullanılan araçlarda, nispi nem yoğunluğuna bağlı olarak malzeme yorgunluğu görülebilir. Aracın yükünün önemli kısmını taşıyan şasi, tavan bağlantı demirleri ya da yanlardaki çelik barlar içten içe çürüyerek adeta kendini taşıyamaz duruma gelebilir. Bu soru bağlamında ince bir ayrıntıya da dikkat çekmek isterim. Eski otomobilini daha yüksek fiyattan satmak isteyenler genellikle aracındaki çürük veya paslanmış kısımlarını boyatarak satmaya çalışır. Bu amaçla genellikle aracını bir kaportacıya götürüp, aracın metal aksamlarındaki pas ve çürükleri zımparalatır ve boyatır. Bu sebeple dışı güzel görünen birçok aracın, kaporta da dahil, boya altı bölümü içten içe çürümüş olabilmektedir. Satın almayı düşündüğünüz aracı bu teknik ayrıntılarla inceleyin.
Statik kuvvetler: Statik kuvvetler, değişken olmayan kuvvetler ile aracın ömrü boyunca en fazla 5.103 defa tekrarlanan kuvvetlerdir. Statik kuvvetler, taşıtın kendi öz ağırlığı ve yükü, fren ve kalkış kuvvetleri, viraj kuvvetleri, burulma kuvvetleri münferit darbe kuvvetleri, çekici ile römork arası bindirme kuvvetleri olarak sayılabilir.
Tekrarlı dinamik kuvvetler: Mükerrer yüklere denir. Tekrarlı dinamik kuvvetler; 2~5.106 tekrar sayısından başlayan yol pürüzlüğü, lastik çevresinin düzgünsüzlüğü gibi sebeplerle ortaya çıkan kuvvetlerdir.
Yorulma: Birçok 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 - 1860 yılları arasında Wöhler tarafından incelenmiş ve teknoloji ilerledikçe mühendislik uygulamalarında daha fazla önem kazanmıştır.
Malzemede Yorulma Olayına Etki Eden Faktörler: Malzeme cinsi, bileşimi ve yapısı, yüzey özellikleri, çentik, gerilme, korozyon, sıcaklık ve frekans (deney hızının) etkileri gibi faktörler yorulma olayına etki eden faktörlerdendir.
Alıntıdır.Kaynak:
ARAÇLARDA METAL YORGUNLUĞU NEDİR?
