YORULMAYORULMA

HASARLARIHASARLARI

11

HASARLARIHASARLARI

YORULMA HASARLARI

• Yorulma nedir?Yorulma nedir?Malzemenin tekrarlı yüklere maruzkalması, belli bir tekrar sayısından sonrayüzeyde çatlak oluşması, bunu takip edenkopma olayı ile malzemenin sonbulmasına “YORULMA” adı verilir

22

YORULMA HASARLARI

33

YORULMA HASARLARI

44

YORULMA HASARLARI

• AşağıdakiAşağıdaki yorulmayorulma eğrilerindeneğrilerindentemeltemel parametreleriparametreleri cevaplandır?cevaplandır?

Çevrim Gerilme Genliği

Gerilme Aralığı

σ

55

Gerilme Aralığı

Max Gerilme

Min Gerilme

OrtalamaGerilme

t zaman

YORULMA HASARLARI

Çevrim : Gerilme-zaman eğrisinin periyodik olarak tekrarlanan en küçük parçası

Max Gerilme : Uygulanan gerilmeler arasındaen büyük olan gerilmeye (σmax) denir.

Min Gerilme : Uygulanan gerilmeler arasındaen küçük olan gerilmeye (σ ) denir.

66

en küçük olan gerilmeye (σmin) denir.

Gerilme Oranı : R = σmin/ σmax oranıdır veR= -1 ile +1 arasında değişir.

Ortalama Gerilme : Max ve Min gerilmelerinyarısıdır.

σm = (σmax + σmin)/2

Gerilme Aralığı : Max gerilme ile Min gerilme

77

Gerilme Aralığı : Max gerilme ile Min gerilmearasındaki farktır. σr = σmax – σmin

Gerilme Genliği : Gerilme aralığının yarısıdır.σg = σr /2

YORULMA HASARLARI

• Yorulma olayında kullanılan WÖHLERdiyagramını demir olanlar için ve demirolmayanlar için nasıl değerlendirirsin?

300

400

Çelik

Geri

lme A

ralığ

ı (M

Pa)

88

105 106 108107 109

100

200

Demir dışı

Yorulma dayanım sınırı

Çevrim sayısı (N)

Geri

lme A

ralığ

ı (M

Pa)

YORULMA HASARLARI

• Yorulma olayında kullanılan WÖHLERdiyagramını demir olanlar için ve demirolmayanlar için nasıl değerlendirirsin?

1045 Çelik500

Geri

lme G

en

liğ

i (M

N/

m2)

99

103 104 106105 107

100

200

300

4001045 Çelik

2014 – T6 Al

Yorulma dayanım

sınırı

109108 1010

Çevrim sayısı (N)

Geri

lme G

en

liğ

i (M

N/

m

YORULMA HASARLARI

• Çelikte eğrinin yatay olduğu noktaYORULMA DAYANIM SINIRI dır. 106 -107 debu başlar.

Pratik olarak bu sınır : YDS ≅≅≅≅ ± 0,5 . σç

Demir dışı olanlarda : YDS ≅≅≅≅ + 1/3 . σç

• Yorulma malzemelerde kaç türlü olur?

1010

• Yorulma malzemelerde kaç türlü olur?Çatlaklı malzemelerde yorulmaÇatlaksız malzemelerde yorulma şeklindeolur.

• Çatlaksız malzemelerde yorulma hasarınasıl oluşur?Çatlaksız malzemelerde iki tip yorulma olur: - Uzun ömürlü yorulma - Kısa ömürlü yorulma

1111

- Kısa ömürlü yorulma

YORULMA HASARLARI

Uzun ömürlü olanın σmax ve σmin değerleri,σak ’dan küçük, N =104 ten büyüktür.

Kısa ömürlü olanında ise σmax ve σmin

değerleri, σak ’dan büyük, N =104 ’tenküçüktür.

1212

Uzun ömürlüye örnek:Akslar ve MotorelemanlarıKısa ömürlüye örnek:Türbin parçaları,Nükleer reaktör parçaları

• Çatlaklı malzemelerde yorulma hasarınasıl oluşur?

Köprüler, gemiler, kaynaklı yapılarmutlaka çatlak içerir. Çatlak bumalzemelerde kontrol edilir. Çatlak boyuzamanla artar. Burada önemli olan,ÇATLAK BÜYÜME HIZI’dır.

1313

ÇATLAK BÜYÜME HIZI’dır.

YORULMA HASARLARI

a aR1

R2

dadN

dadN

1414

Burada II. Bölgedeki çatlak büyüme hızıda/dN ile, ∆K arasındaki ilişkida/dN =c.∆Km şeklinde olup ve adı Pariskanunu’dur.

N

R1 > R2

Yorulma

1515

Yorulma kırılmaları

YORULMA HASARLARI

• YORULMA DAYANIMINA ETKİ EDEN

FAKTÖRLER NELERDİR?

1. Gerilmenin Etkisi: Eksenel gerilme ile

eğme gerilmelerinin yorulma üzerindeki

etkileri aynı burma gerilmesi farklı etki yapar.

1616

etkileri aynı burma gerilmesi farklı etki yapar.

Bir sonraki sayfadaki diyagramda farklı

ortalama gerilmelerin yorulmaya etkisi

görülmektedir.

1717

YORULMA HASARLARI

30

40

50

Geri

lme G

en

liğ

i (M

N/

m2)

σm=0 kp/mm2

σm=20 kp/mm2

σ =40 kp/mm2

1818

103 104 106105 107

10

20

109108 1010

Geri

lme G

en

liğ

i (M

N/

m

σm=40 kp/mm2

σm=50 kp/mm2

Çevrim sayısı (N)

YORULMA HASARLARI

2. Çentiğin Etkisi : Malzemede çentiğin olmasıyorulma ömrünü büyük ölçüde azaltır. Tablodaçentiğin yorulma ömrüne etkisi verilmiştir.

Çentik Şekli Ve Boyutu

Yorulma Ömrünün

% Azalması

1919

% Azalması

250 mm yarıçaplı yiv 0

25 mm yarıçaplı yiv 5

6 mm yarıçaplı yiv 10

Küçük kavisli çıkıntı 25

90° açılı çıkıntı 50

90° açılı V çentik 65

YORULMA HASARLARI

3. Yüzeyin Etkisi : Yüzey pürüzlülüğünün etkisiçentik etkisine benzerdir. Pürüzlülük ne kadarfazla olursa yorulma ömrü de o kadar düşükolur.

Yü

zey e

tki

sayıs

ı

1.0Parlatılmış

2020

Yü

zey e

tki

sayıs

ı

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

Çekme Mukavemeti σç (N/mm2)

500 1000 1500

ParlatılmışTaşlanmışHassas işlenmişKaba işlenmiş

Tufallı

YORULMA HASARLARI

4. Bilya Püskürtmenin Etkisi: Bu yöntemleyüzeyde önemli miktarda basma gerilmesioluşur. Aşağıda bilya püskürtmenin yayçeliğinin ömrüne etkisi görülmektedir.

800

1000

Geri

lme G

en

liğ

i (M

N/

m2)

2121

200 400 800600 1000

200

400

600

800

1200

Ortalama Gerilme N/mm2

Geri

lme G

en

liğ

i (M

N/

m

Bilya püskürtülmüş

Bilya püskürtülmemiş

YORULMA HASARLARI

5. Tane Boyutunun Etkisi : Taneler küçük oluncayorulma dayanımı artar.

6. Çekme Dayanımının Etkisi :Y

oru

lma D

ayan

ımı

2222

Çekme Dayanımı

Yo

rulm

a D

ayan

ımı

Düzgün parça

Çentikli parça

YORULMA HASARLARI

• DENEY KOŞULLARININ YORULMAYAETKİSİ

1. Sıcaklığın Etkisi : Yüksek sıcaklıktayorulma dayanımı düşer. Sıcaklık düştükçeyorulma dayanımı artar.

2323

Sıcaklığın etkisiyle oluşan gerilmeler de

yorulma üzerinde etkilidir. σ = α.E.∆T

Sıcaklık farkı arttıkça gerilmelerde artar.

Bazen parçanın tümünün sıcaklık değişimineuğraması gerekmez. Parçanın bir kısmı sıcakbir kısmı soğuk olabilir. Bu da çatlakoluşumuna ve ısı nedeniyle yorulmakırılmasına neden olur.

2424

YORULMA HASARLARI

• DENEY KOŞULLARININ YORULMAYA

ETKİSİ

2. Korozyon : Yorulma çatlağı için gerekli

tekrar sayısı korozyon varsa önemli ölçüde

2525

azalacak yoksa artacaktır. Çatlağın ilerleme

hızı da korozyon varsa artacak yoksa yavaş

ilerleyecektir.

2. Korozyon aynı anda birden fazla yerde

çatlak başlatabilir. O zaman çatlaklar

yüzeyden başlar çekme gerilmesi yönüne dik

olarak ilerler.

2626

YORULMA HASARLARI

• YORULMAYA ÖMRÜNÜ ETKİLEYENMETALURJİK FAKTÖRLER

1. Tane Büyüklüğü: Taneler büyükseyorulma dayanımı düşer küçükse artar.Bu faktör sıcaklık gerilme ve çentik ile

2727

beraber düşünülüp yorumlanmalıdır.

2. Alaşımlandırma:a) Karbon çeliklerinde; %C, Mo, Ni, Cr artarsa

yorulma dayanımı artar.

a) Yüksek dayanımlı çeliklerde; %Cu artarsa,% P azıcık artarsa yorulma ömrü artar.Fosforun gevreklik yaratacağıunutulmamalıdır.

b) Östenitik paslanmaz çeliklerde; %Ni ve Crartarsa korozyona karşı yorulma artar.

c) Titanyum alaşımlarının yorulma ömürleri

2828

c) Titanyum alaşımlarının yorulma ömürleriçeliklerden daha yüksektir.

d) Alüminyum ve magnezyum yorulmadayanımını arttırır.

YORULMA HASARLARI

• YORULMAYA ÖMRÜNÜ ETKİLEYEN

METALURJİK FAKTÖRLER

3. Isıl İşlem : Çekme gerilmesini arttıran ısıl

işlemler yorulma ömrünü arttırır.

Temperlenmiş martenzitte yorulma artar.

2929

Temperlenmiş martenzitte yorulma artar.

Kalın lamelli perlitik yapıda çentik sebebiyle

yorulma düşüktür. Küresel grafitli yapıda

yorulma ömrü yüksektir.

4. Tanelerin Yöne Bağımlılığı : Yorulma ömrü

yöne bağımlıdır. Deformasyon yönüne dik

çalışan malzemelerde yorulma ömrü,

deformasyon yönündeki ömrün (0,6-0,7)

katıdır.

3030