MALZEME TEKNİĞİ

YORULMA:

Malzemeler çok yönlü ve değişken yükler karşısında kalabilirler. Yük ve yön değiştiği zaman dayanım; malzemelerin yorulmaları dikkate alınarak tayin ve tespit edilir.

Yük, malzemeye yön değiştirerek, periyodik olarak etki etmekte ve bu etki çok sayıda tekrarlanmakta ise malzemede gözle görülmeyen kılcal çatlaklar meydana gelir. 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. Bu olay malzemenin YORULMASI olarak isimlendirilebilir. 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.

Madensel malzemelerde yorulma sonucu ömür çizgisi çizmek mümkündür. Ömür, periyodik zorlanmalara bağlı olarak ve yükün şiddeti ile değişmektedir. Demir cinsi metallerde gerçek dayanım sınırı mevcut olduğu halde diğer metallerde böyle bir sınır yoktur.

Şekilde cinsi metaller için hazırlanmış bir diyagram gösterilmektedir. Bu diyagramda malzemenin, uygulanan periyodik yüklere hangi sayıda ne kadar ömürlü olduğu incelenebilir.

Diyagram incelendiği zaman herhangi bir malzemenin Px gerilimi altında 10³ periyodik zorlanmaya dayanabileceği yani ömrünün bu kadar olduğu görülmektedir. Aynı malzemenin statik yükler altındaki dayanımı P_max dır ve P_Q yüklemede ömür sonsuzdur.

Yorulma Deneyi:

Çapı ‘D’ olan bir yarma makarası üzerinden, çapı ‘d’ olan bir tel geçirilmiştir. Telin bir ucu deney düzeneğini harekete geçiren bir elektrik motoruna bağlı krank-biyel mekanizmasına sabitlenmiştir. Diğer ucuna bir yükü asılmıştır. Krank-biyel mekanizması ile motordan gelen dönme hareketi öteleme (periyodik öteleme) hareketine dönüşmektedir. Motorun deney esansında yüksek devirde dönmesi, bir ivmeli harekete yol açacağından ve bu durumda çarpma etkisi yaratacağından istenmez. Deney makarası (yanma makarası) üzerine tabi tutulan numune (tel) boyu sabit olup cihazın strok boyuna eşittir. Motorun tam bir devir yapması sırasında tel numunenin bağlı olduğu biyel, bir yukarı bir aşağı hareketini tamamlar. Bu bir peryotluk harekettir. Yarma makarasının çapının küçük tutulması daha az tekrar sayısında, dolayısıyla daha az zamanda sonucun bulunmasını sağlar.

Motor en başta çalışmazken A₁ noktasında yalnızca statik gerilme (Go) oluşur.

Go= P/S = 4P/pd² [N/mm²]

Motor çalışmaya başladığı zaman A₁ noktası A₂ noktasına gelecektir. Bu noktada A₁’de gelen gerilme Gg kadar artacaktır. Yani A₁ üzerine gelen toplam gerinme Go+Gg kadar olacaktır. A₃ ve A₄ noktalarında da bu gerilme mevcuttur.

Bu durumda A₃ noktasında deney süresince meydana gelen gerilme daima Go+Gg yani G_max kadar olacaktır. A₃ ve A₄ deney süresince meydana gelen gerilme daima G_o+G_g yani G_max olacağından telin kopma yerinin bu nokta olacağı tahmin edilebilir. Bu durum da A₃ noktası kritik kesit noktasıdır.

Deney Sonucu:

Deney düzeneği kurulduğunda, deneye tabi tutulan “d” çapındaki tele yalnızca Go statik gerilmesi tatbik edilmektedir. Motorun çalıştırılması ile birlikte bu Go statik gerilmesinin üzerine bir Gg genlik (Tekrarlı eğilme gerilmesi) değeri eklenecektir ve daha önce bahsedildiği üzere telin kritik kesitinde bir kopma meydana gelecektir. Burada yapılması istenen, Gg genlik değerine maruz kalan telin hangi tekrar sayısında kopacağının belirlenmesidir. Gg = d/d ×E formülüne göre Gg değeri tel ve makara çapına ve de telin elastisite modülüne bağlıdır. Yüklemeler değiştirilerek yapılan deney sonuçları bir grafikte toplanırsa tel numunenin hangi gerilmeden ne kadar tekrar yapılabileceği, statik olarak ne kadar yüklenebileceği ve kopmadan sonsuz tekrar yapabileceği bir yükleme değeri bulunabilir. Bu değerleri veren grafik Wöhler diyagramı olarak adlandırılır.

GERİ