XV MUKAVEMET SORUNLARI

Transkript

1 XV MUKAVEMET SORUNLARI KAYNAKLI BRLEMELERDE YORULMA YORULMA KIRILMASININ GENEL KARAKTERSTKLER Tanımlama En geni anlamıyla "yorulma" terimi, tekrarlanan ya da artıp azalan gerilmelere maruz metalik malzemelerde meydana gelen deimelerle ilgilidir; kaide olarak terim, özellikle, bu tür gerilmelerin uygulanmasının sonucu olarak bir kırılma eklini ifadede kullanılır. Yorulma kırılması hiç kukusuz bir metalik malzemenin koullarında bir kesin deimeyi temsil eder ve dolayısıyla pratik amaçlar açısından yorulma davranıının en önemli görünümü olmaktadır. Baka deimeler de vaki olmakta ise de bunlar müspet maddi zararla bu denli açıklıkla balantılı deillerdir. Nihaî kırılmaya götüren mekanizma bir yük ya da gerilme sayklı birikimine balıdır. Aynı ekilde, kırılmanın kendisi de ilerleyen bir karakter arz eder ve bu açıdan öbür tür kırılmalardan, özellikle pratik olarak ani sayılan gevrek, klivaj kırılmasından farklıdır. Birçok durumda yorulma yüklemesi tek bir çatlaın gelimesinin sonucu olmakta, ancak, çatlak dolayısıyla kesitte meydana gelen alan küçülmesi veya çatlaın dourduu gerilme younlaması ya da "çentik" etkisi, ya plastik ekil deitirme ve sünek ya da klivaj yoluyla kırılmaya götürebilir. Yorulma kırılması meydana getiren gerilmeler ya çekme, basma, eme, burma gibi basit, ya da bu basit gerilmelerin bir birleimi olabilir. Burada tetkik edilmeyecek özel durumlar (yorulma ile birlikte aırı ekil deitirme) dıında; kırılma için gerekli gerilme amplitüdü, malzemenin elastik sınırının altındadır; baka deyimle bu gerilme tek bir kez uygulandıında, kırılma, hatta plastik ekil deime bile hasıl etmez. S - N (WÖHLER) ERLER Bir malzemenin dayanıklılıının, yani yorulma yoluyla kırılma hasıl etmek için gerekli gerilme sayklı sayısının, uygulanan gerilmenin büyüklüüne balı olduu açıkça saptanmıtır. liki genel olarak S - N, ya da Wöhler erisiyle karakterize olup bu eri, birbirinin ei deney parçalarının deney sonuçlarını grafie ileyip bu deneysel noktalar arasında bir ortalama eri çizerek elde edilir. Erinin gösterdii iliki, doal olarak, sadece her bireysel deneyde tüm gerilme sayklarının da birbirine e olması kouluyla geçerlidir. Absiste geni bir dayanıklılık alanını kapsamak gerektiinden (N) gerilme saykları genellikle bir logaritmik ölçekle ilenir; ordonatta gerilme amplitüdu lineer ya da logaritmik ölçekle gösterilebilir. Bir tipik S - N erisi ek. 213'de gösterilmitir. Eriye yatay asemptota tekabül eden gerilme düzeyi yorulma sınırı olarak bilinir. Yorulma sınırının üstündeki gerilmeler, bir uygun saykl sayısı biriktiinde, hiç üphesiz zarara götürür, oysa ki yorulma sınırının altındaki alan, deney ARK KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

2 parçalarının kırılmadan kaldıkları koulları temsil eder. Bununla birlikte yorulma sınırının malzemenin bir genel nitelii olmadıı bilinmelidir. Alüminyum alaımları görünür yorulma sınırı arz etmeyebilirler; aynı ey yorulma gerilmelerinin yüksek sıcaklık veya korozif ortamla birlikte bulunması halinde, çeliklerde de vaki olabilir. Bunların dıında, belli bir malzeme, deney yöntemi ve baka etmenlere balı olarak, bir yorulma alanı arz edebilir. Pratik amaçlar için a N yorulma mukavemetinin en az akla gelen niteliini tanımlamak mutat olmutur; burada a, belli bir N yükleme sayklı için ele alınmı gerilme kademesidir. Örnein kaynaklı çelik parçalarda farklı birleme ekillerinin yorulma mukavemetlerinin kıyaslanmaları çou kez N = 2 x 10 6 saykl için saptanmı N deerleri olarak yapılır. Yorulma ile kırılmaya götüren etmenler Genel Önce genel uygulama ile kaynaklı olsun ya da olmasın her numunenin davranıını etkileyen etmenler ele alınacak, sonra da bir kaynaklı birleme içeren parçaların özel durumu irdelenecektir. Yorulmayı etkileyen genel etmenler üç grupta toplanır: I) Parça ya da konstrüksiyonun tasarımı ve görünümü II) Deney ya da çalıma koulları III) Deney parçası ya da konstrüksiyon malzemesi. Parçanın tasarımı ve görünümü S-N (Wöhler) erisinin ekli, çalıma sırasında hasıl olan gerilmelerin deerlendirilmesinde ya da sayklik gerilmelere maruz parçaların çalıan kesitlerinin hesaplanmasında yapılan hatanın ARK KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

3 yorulma kırılmasına götürebileceini açıkça gösterir. Bununla birlikte, S - N erisi ve yorulma sınırı, yukarda söylendii gibi, belli bir malzemenin deimez bir niteliini temsil etmez. Yorulma mukavemeti, özellikle, gerilme younlamalarının varlıından derinden etkilenir ve bu younlamalar çok türlü hasıl olabilir. Bu itibarla bir S - N erileri ailesinin ortaya çıkması olası olup bunlardan her biri, aynı ekilde denenmi ama belli bir gerilme younlaması etkisine balı, aynı malzemeye uygulanabilir. O, halde, tasarımda, referans olarak kullanıldıında S - N erisi, konstrüksiyonun tasarımında, geometrik görünümü açısından uygulanabilir olacaktır. Bir konstrüksiyonun genel görünümünün hangi yolla gerilme younlaması hasıl ettiine dair bazı örnekler ek. 2l4'de verilmitir. Çalıma sırasında vaki olmu birçok kırılma, konstrüksiyon ve endüstri tesislerinde bu tür süreksizliklerin olumsuz etkilerine dikkat edilmemi olması ve yorulma nitelikleri açısından da uygun "çentikli numune" verileri seçiminin ihmal edilmi olmasından ileri gelmitir. Çalıma koulları Uygun yorulma verilerinin seçimi ve emniyetli çalıma gerilmeleri için doru tasarım önlemleri, S- N erilerinin çizilmesinde kullanılanlarla aynı tipte çalıma yüklemesi koullarının, balıca, gerilmenin bir sabit amplitüd deimesinin varsayılmasını gerektirir. Sabit bir eme momentine tabi dönen aftlar için varsayım doru kabul edilmi olup benzer durumlar mevcuttur. Bununla birlikte eer uniform olmayan ya da geliigüzel bir yükleme hesaba alınıyorsa, ki bu çou kez vaki olur, S - N erisi tasarım için doruca bir esas olarak yetersiz kalır. Bir basit örnek verelim: Sabit amplitüdlü bir yükleme ve buna tekabül eden S - N erisinin ömür için peinen sunduu deer aslında, çalıma sırasında biriktirilecek toplam saykl sayısının ancak küçük bir oranını temsil ettiinden bilinmezlikten gelinen fazla yükleme periyodlarına ramen ele alınır. ARK KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

4 Bunun sonucunda da normal yükleme saykları düzeyinin kırılmaya götürmeyecei belli iken aslında bu kırılma vaki olur. Fazla yükleme periyodlarının tevik ettii çatlak balangıcı ortaya çok ciddi bir çentik etkisi meydana getirir öyle ki çatlaın ilerlemesi "normal yükleme düzeyi"nde de sürer. Bu itibarla tasarımda rast gele yükleme modellerinin yorulma ömrü üzerindeki etkisinin deerlendirilme sorununa özel dikkat sarf etmek gerekir ve bu, mevcut olan ve bir ciddi esasa dayanmayan kaidelerden daha ileri bir eylerin ortaya konması için sürekli aratırmalara konu olmaktadır. Birçok sınaî uygulamada, sayklik (devrî) gerilmelere maruz parçalar aynı zamanda yorulma mukavemetini azaltma yönünde etki yapan bir korozif çevrede çalıır. Çentik etkileri, korozyon karıncaları tarafından balatılır ve "bıçak çizgisi" korozyon tahribatı, yorulmayla birlikte aynı anda ortaya çıkıp bir bileik etki yapar. Bu itibarla korozyon yorulma deneyleri, bazı özel durumlarda, deer taır. Malzeme Metal ve alaımların yorulma mukavemetleri genellikle malzemenin çekme dayanımı nitelikleri ile iliki arz eder ancak bunun için pürüzsüz, parlatılmı ve dolayısıyla her türlü gerilme younlama etkisinin bertaraf edilmi olması bir ön kouldur. Bununla birlikte birçok malzeme, çelikler ve alüminyum alaımları dahil, çentik varlıına hassas olup çekme dayanımı nitelikleri ne denli yüksek olursa, bunların ibu hassasiyeti de o denli fazla olur. Bunun sonucu olarak çentikli numunelerin yorulma mukavemeti, çentiksiz yorulmanınki artsa da, çekme mukavemetiyle orantılı olarak artmaz. Çentie hassasiyet, yorulma çalıması için malzeme seçiminde en önemli mülâhaza olup aaıda göreceimiz gibi bunun kaynakla ilgili olarak özel anlamı vardır. Isıl ilem ve çekme dayanımı nitelikleri ya da abrazyona, korozyona veya sürünmeye mukavemeti yükseltmek için bavurulan sair ilemlerin etkileri, aynı ekilde yorulma niteliklerini önemli ölçüde deitirebilir. Bunun faydası kadar olumsuz etkileri de olabilir: fazla ısıtma ya da dekarbürasyon, yüksek sıcaklıkta ısıl ilemin sonucu olup yorulma mukavemetine ters etki yapmı olabilir. Özellikle yüzeylerin etkilenmesi önemli olmaktadır öyle ki yüzey koulunun yorulma mukavemeti üstünde baat etkisi vardır. Aynı zamanda, tamamen homojen malzeme her zaman düünülemez ve gerilme younlamasının artıına neden olan yüzey altı kusurlar, üphesiz, mukavemet azalmasına yol açar. Haddelenmi, dökülmü veya doulmu, ya da kaynakla imal edilmi ürünler arta kalmı gerilmeleri içerirler. Bu gerilme sistemleri dı yük uygulaması olmadan mevcut olup, arta kalmı (bakiye) basınç gerilmeleri tarafından dengelenmi çekme bilekenleriyle bir denge halindedir. Bu itibarla, uygulanmı yüklerin meydana getirdikleri gerilmelerle ya aynı yönde, ya da ters yönde etki yaparlar. Bir bakiye basınç gerilmesi bir uygulanmı çekme gerilmesine karıt geldiinde durum yorulma mukavemetinin lehine olup bu nedenle tane püskürtme, souk haddeleme veya çekiçleme gibi ARK KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

5 yüzeyde basınç gerilmeleri meydana getiren ilemler yorulma bakımından yüzeyde çok etkili olurlar (ek. 215) (bu konuya ilerde deineceiz). Öbür yandan, uygulanan çekme gerilmeleriyle aynı yönde etki yapan bakiye çekme gerilmelerinin mutlaka bir zararlı durum yarattıkları iddiası da aynı ölçüde doru olmayabilir. Çok sayıda laboratuar deneyi, bakiye çekme gerilmelerinin ciddi yorulma mukavemeti azalmalarına yol açtıı anlamında zararlı olduu iddiasını dorulayamamıtır; oysa ki konu, deneysel açıdan hiçbir surette kapanmı deildir. Bununla birlikte, örnein ısıl ilemle gerilim giderme ileminin, yorulma performansı dıında baka nedenlerle, gerekli bir ilem olabileceini de akılda tutmak çok önemlidir. Kaynaklı birlemelerin yorulma davranıı Kaynaklı konstrüksiyonlarda yukarda sözü edilmi genel etmenler kaynak edilmemi konstrüksiyonlarda olduu gibi hareket ederler; ancak bunlardan bazıları özel önem kazanır. rtibatlanmı parçaların görünümü ve kullanılmı kaynak birleme ekli, yorulma davranıına egemen olma eilimindedir. Kaide olarak, daha sonra herhangi bir ilem görmemi kaynaklı birlemeler, kullanılan malzemeden daha az bir yorulmaya mukavemet arz ederler ve kırılma vaki olduunda bu, az çok istisnasız, bir çentik etkisinin doal olarak meydana çıktıı noktadan olur. Böylece, tekrarlanan çekme gerilmesine maruz bir enine alın kaynaı, tercihen kaynaın kenarı boyunca kırılır (ek. 216 a), bir köe kaynaı da ya aynı pozisyonda, ya da kaynaın kökünden kırılır (ek. 216 b). Kaynaklı konstrüksiyonların karakteristik yorulma davranıını izah edip bundan uygun ARK KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

6 önlem yöntemleri çıkartabilmek için kaynaın etkileri öyle sınıflandırılabilir: I) Geometrik çentik etkileri II) Metalürjik etkiler III) Rijidliin etkileri lk iki etmen mevcut birlemenin koullarıyla, üçüncüsü de kaynaklı konstrüksiyonun tüm görünümüyle ilgilidir. Geometrik çentik etkileri kırılmada kendilerini çounlukla bir kaynaın kenar ya da kökünde yerel kesit deime noktalarında (ek. 216) gösterirler. Kaynaın kenarında kesit deimesi ne kadar fazla olursa yorulma mukavemetinin azalması da o denli fazla olur; bu nedenle köe kaynaklı birletirmeler normal olarak alın kaynaklarına göre daha düük mukavemetli olarak irdelenir. Bir köe ya da alın kaynaında yanma çentiklerinin hasıl olması, yerel çentik etkisini açıkça yükseltip mukavemet azalmasına götürür. Sair kusurlar da, kırılmanın balayabilecei tehlikeli geometrik çentikler tekil edebilir. Örnein, bir alın kaynaının dibinde vaki olabilecek bir nüfuziyet eksiklii, yüklemenin kaynak çizgisine yani kusur düzlemine dikey yönde olması halinde ciddi etki yapar. Öbür yandan birlemenin kesit geometrisinde herhangi bir iyiletirme yorulma mukavemetini artırır; bu keyfiyet alın kaynaklarında yüzeylerin tesviye edilip köe kaynaklan yüzeylerindeki her türlü aırı dıbükeyliin yok edilmesinin olumlu etkisini izah eder. Kaynak banyosuna hemen komu olan ana metal bölümü üzerine ısı etkisi, dokuda deiimler hasıl eder. Böylece, kaynaın kenarında mevcut olan yerel, geometrik çentik ibu "ısıdan etkilenmi bölge" (IEB) içinde bulunur. Bu bölge doruca sıvı halden katılamı olduu kadar su almaya meyilli ve fazla ısınmı malzemeden oluur. Bu itibarla geometrik çentik etkisiyle birlikte bir de "metalürjik çentik etkisi"nin varlıından söz edilir. Artan sertlik demirli malzemelerin IEB'lerinin mutat karakteristii olup aırı sertliin hasıl olması halinde kaynaın kenarında souk çatlama eilimi meydana çıkar. Keza sıcak çatlak da aynı yerde bazı koullarda görülür. Çatlamanın herhangi bir ekli, yorulma mukavemetine kesin zarar veren bir sınır durumunu temsil eder. Metalürjik çentik etkisinin konstrüksiyonun yorulma açısından herhangi bir ciddi zayıflamasına balı olmadıı görülürse de deneyler bunun etkisinin, geometrik çentik etkisi kaynak talalı ileme veya talamayla düzeltilerek bertaraf edildiinde IEB çizgisi boyunca yorulma çatlamasının kalması için yeterli olduunu göstermitir. Ve nihayet kaynaklı konstrüksiyonun rijitlii, cıvata ya da perçinli birlemelerle kıyaslandıında, kaynaklı birlemelerin gerilmeleri intikal ettirme verimi ve bu gerilmelerin birleme alanlarında veya kaynaklı takviyeler bölgesinde mümkün olan younlaması nedeniyle bir ilâve kırılma riskini meydana getirir. Bu itibarla kaynaklı birlemelerin yorulma mukavemetinin artırılması, bir tasarım (dizayn) olduu kadar kaynak uygulaması sorunu olmaktadır. ARK KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

7 YORULMA KIRILMALARINA PRATK ÖRNEKLER Uluslararası Kaynak Enstitüsü (IIW/IIS) uluslararası ölçekte yürütmü olduu bir aratırma sonuçlarını aaıdaki ekilde özetlemitir. a) Birinci grup kırılma nedenleri, parçaların fena tasarımı (dizayn) ya da ölçülendirilmesi olmaktadır. Böyle bir parçanın unsurları, ya da bunların birletirildikleri kaynaklar, parçaların maruz bulundukları sayklik gerilmelere dayanmak için yeterli boyutta olmayabilir öyle ki bunlar üzerindeki çalıma yükü aın olur (ek. 217 a). Keza bir konstrüksiyonun bir parçasının ekli fena tasarlanmı olabilir öyle ki bunda çentik etkisi yaratılmıtır (ek. 217 b), ve yine (maalesef bu duruma çok sık rastlanır) takviye veya fitings çalıan parçaya uygun önlem alınmadan kaynak edilmitir (ek. 217 c). Böyle bir durumda, bahis konusu kaynaklar herhangi bir gerilme intikal ettirmeseler bile, bu takviye ya da fitingslerin varlıı, konstrüksiyonun yorulma davranıını deitirmeye yeterli olur. b) Kırılma nedenlerinin ikinci grubu, peinen öngörülmü çalıma koullarından farklı koullarla ilgilidir. Bu koullar anormal gerilmeleri (bunlar sadece kısa süreli fazla yükleme veya titreim olsalar bile sonuç deimez) (ek. 218 a), ya da gerilmelerin içinde vaki oldukları ARK KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

8 çevrenin korozif etkisini içerebilirler. Bunun sonucu, kendileri de çentik gibi hareket eden çatlakların gelimesi olmaktadır. c) Nihayet, bir üçüncü, grup kırılma, hatalı kaynaklara balıdır. Hata çelikten ileri gelebilir, bunun kaynak kabiliyeti az olur (ek. 219 a); bu durumlarda kaynak ileminin bizzat kendisinin metalürjik etkileri yine meydana çıkar. Fena kaynak aynı zamanda iç yarıklar veya ciddi bakiye gerilmelerle sonuçlanabilir. Bazı kırılmalar fena kaynak hazırlıından (ek. 219 b) ileri gelip bu hazırlık, konstrüksiyonun doru birletirilmesini ya da kaynaın tamirini imkânsız kılar; yine kırılmalar bir bitmi konstrüksiyonda kaynaın fena eklinden ileri gelmi olabilir (ek. 219 c). Bu sınıflandırma hem kaynaklı parçaları içeren komple konstrüksiyonlar, hem de kaynakla tamir edilmi ya da yüzeyi doldurulmu parçalarla, yani birletirme dıında bir amaçla metalin eklendii parçalarla ilgilidir. Bu sonuncu hal sık vaki olur öyle ki sert yüzey dolgusunun parçanın daha sonraki davranıı üzerindeki etkisi çou kez yeterince deerlendirilmez ve yapılan i de, yukarda iaretlenen cihetlerden birine uygun olarak çou kez olumsuz sonuç verir. Sonuç olarak, yorulma kırılması durumlarının sınıflandırılması, alevle kesme, metal püskürtme, yüzeysel su verme vb. kaynaa balı yöntemlerde kusurlu uygulama sonuçlarıyla ilgili konu balıklarını içerir. Kırılma örnekleri Bu tipik örneklerden biri ek. 220'deki helikopter alt gövde bacaında görülür. Bacaın gövdesiyle borunun irtibatı bir bayrakla pekitirilmitir. Boru, eliptik kesitli olup iki yarım borunun kaynak edilmesi suretiyle meydana getirilmitir. Konstrüksiyon Cr - Mo çeliinden olup görünüe göre alıılagelmi yolla kaynak edilip ilem görmütür. Ama 2118 initen sonra, elektron mikrofraktografinin bir yorulma tipinde olduunu açıkça gösterdii bir çatlak, ekildeki yerde vaki olmutur. Bu kırılma kaynaklı birlemenin rijitliinden ileri gelmi olup birleme, her inite maruz kaldıı intizamsız ama çok yüksek gerilmelere karı koyamamıtır. Bu tür bir çentik etkisi, "çentik"in kendisi bizzat gerilme intikal ettirmeyen ilâve parçaların kaynak edilmesinden hasıl olmu olsa bile çalıan parçada yorulma çatlaına götürebilir. Bu aynı durum, ek. 221'deki treyler aksında da vaki olmutur. Özellikle (a) bölgesi çok ilgi çekicidir öyle ki tedricen gelien çatlamanın nasıl bir yan gevrek kırılmayla bittiini gösterir. Karbonlu çelikten (C = % 0,28) olan aks 2 m uzunlukta, 98 mm dı, 54 mm iç çapta olup sadece ARK KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

9 sayklik eilme gerilmelerine maruz bulunuyordu. Resimde görülebilen iki çarık aksa kaynakla birletirilmi, yorulma kırılması alt çarıı balayan kaynaın seviyesinde balayıp kesitin yaklaık üçte birine yayılmıtır; tedrici bir kırılmanın karakteristik iareti olan çizgi-"yol"lar açıkça görülebiliyor. Böylece de kırılma "yarı gevrek" ve birçok belirgin odak noktalarını haiz hale geliyor. Dört aylık görünürde normal olan bir çalımadan sonra meydana gelmi bu kırılma, açıkça kaynaklı çarıkların varlıından ileri gelmitir zira alt yüzeye kaynaklı bu tür ek parçası ARK KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

10 olmayan akslardan hiçbiri benzer çalıma koulları altında kırılmamıtır. Gayri tabii gerilmeler altında yorulma kırılmasına iyi bir örnek de ek. 222'deki paslanmaz Cr - Ni çelikten CO rejeneratörüdür. Tesis 7 m yükseklikte, 1 m çap ve 10 mm kalınlıkta saçtandır; çalıma sıcaklıı yaklaık C'dır. Üst bölümünün konik külahında, gövdeye kaynaklı dört yükseltme ayaı balantı konsolu vardır. Çalıma devresinde, gazların tesise girme koullarının sonucu bir titreimler sistemi olumu ve bunlar büyük ses çıkarır olmulardır. Bu koullar altında sadece tesisi pozisyonda tutmakla görevli ayaklar, rejeneratörün dı kabuuna göre sabit noktalar gibi hareket etmiler, kabuun kendisi ise yüksek frekanslı ve hayli büyük amplitütlü titreimlere maruz kalmıtır. Böylece de kırılma konsollar düzeyinde vaki olmutur. Bu arıza, öbür benzer donanımda deiiklie götürmütür; titreimleri asgariye indirmek için gazın hızı azaltılmı, özenle tasarlanmı kuaklar da titreimleri söndürmütür. ARK KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

11 YORULMA DENEYLER Genel Sayklik gerilmeye tabi bir parçanın ömrünün birçok etmene balı olması itibariyle ve bu etmenlerin etkisi de kuramsal varsayımlarla peinen görülemediine göre parçanın muhtemel davranıının sayısal bilgisi büyük ölçüde deneysel verilerin elde bulunmasına balı olacaktır. Bu itibarla yorulma deneyi, mühendislik aratırma ve gelitirmesinin çok önemli bir dalını oluturup çok sayıda tekniin kullanılmasını gerektirir. Metallerin yorulma davranıının etüdü ilk olarak, belli bir eme momentine tabi bir döner çubuk numunenin kullanılmasıyla bir sistematik temele oluturulmutur. Evrensel olarak onu ilk saptayan Wöhler'in adına balanan bu deney, beklenen ömrün uygulanan gerilmelerin büyüklüüyle deitii gerçeini ortaya çıkarmak üzere S - N ya da Wöhler erisi tarafından karakterize edilen gerilme - amplitüt/ömür ilikisinin saptanma yolunu açmıtır. Bu temel iliki, Wöhler deneyinde gelitirilmi olan almaık (alterne) eme yükünden baka yükleme koulları için de gösterilebilir; örnein numuneler eksenel yüklemenin, burulma yüklemesinin ya da bileik eme ve burulma yüklemesinin sayklik ekillerine tabi kılınabilirler. Bu koullardan herhangi biri, duruma göre, malzemenin yorulma niteliklerini deerlendirmek üzere deneysel olarak kullanılabilir. Seçilen malzemeden çıkarılmı tam, çentiksiz numunelerle örnein ısıl ilemin, yüzey ileminin ya da çevre - ortamın (korozyon, yüksek sıcaklık vb.) etkisiyle ilgili geni bir yorulma verileri alanını saptamak mümkün olmaktadır. Bu yolla malzemenin temel yorulma nitelikleri gözlenebilir. Aynı ekilde basit çentik ekilleri "çentik duyarlılıı"nı ölçmek için deneye dahil edilebilir ve çou kez bir çentiin gerilme younlatırması etkisiyle yukarda zikredilmi çevresel ya da maddi koul deikenlerini birletirmek gerekli olmaktadır. Yorulmanın genel karakteristiini saptamak amacıyla, yorulmayla kırılma hasıl etmek için gerekli gerilme amplitüdü ile gerilme sayklı sayısı arasındaki ilikinin S - N, yani Wöhler erisiyle temsil edilebilecei daha önce kaydedilmiti. Sabit amplitüdlü yükleme altında yürütülen aratırmaların çounluu için S -N erisi, elde edilen sonuçları tanımlamada, özellikle çevre, çentik ekilleri, kaynaklı ayrıntılar vb. deikenlerin genel etkisini deerlendirmek amacıyla kıyaslamalar yapıldıında, genellikle kullanılmaktadır. Her bir aratırmanın kesin hedefi, bununla birlikte, erinin çizilme eklini saptayacak olup bazı durumlarda belli bir dayanma alanı içinde kalan sonuçların meydana getirilmesine özel dikkat sarf edilmesi gerekebilir. Böylece, azami yükleme sayklına kadar sonuçlar, basınçlı kaplar gibi göreceli olarak seyrek yük deimelerine maruz sınai tesisler için en önemlileri olabilir; oysa ki 10 6 sayklı civarında sonuçlar daha çok yüksek younlukta yük taıyan kreyn, vinç ve köprülere uygulanır; döner makinalarda biriken gerilme saykları ibu alanı 10 6 sayklın çok ötesine uzatabilir. Deneysel yorulma sonuçları her zaman bir daılma derecesi arz edecektir ve normal olarak bir ortalama deeri temsil eden S - N erisinin bu deeri tasarım amaçları için hayli yetersiz ARK KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

12 kalabilir. Belli gerilme düzeylerinde kaydedilen en düük dayanma deerleri hesaba alınarak bir "alt sınır" gerilme/saykl ilikisini göstermek ve sonunda sonuçların bir statistik tahlilini yapmaya imkân verecek yolla tasarlanmak üzere deney programının gereksinecei kritik tasarım uygulamaları için çizilebilir. Bu itibarla yorulma deneylerinin sonuçları, aratırmanın tabiatına balı olarak, deiik yollarla temsil edilebilir. Bununla birlikte aratırmanın amacının genel tasarım hedefleri için veri saptamak olması halinde, bir baka deikenin, yani ortalama gerilmenin ithal edilmesi gerekebilir. Böylece, bir ortalama sıfır deerli almaık gerilmenin bazı tasarım sorunlarına uygulanabilir olmasına karın bakaları, bir ölü artı hareketli yük sistemiyle karılaıldıı hallerde olduu gibi ya bir pozitif veya negatif ortalama gerilme ortaya çıkmıtır. S - N gösterili ekline dönülerek belli bir numune tipi üzerinde deneylerden bir eriler ailesi böylece (üretilebilir ki her eri farklı bir minimum gerilmenin ( min.) maksimum ( max.) gerilmeye oranını ifade eder. Çou kez etüd için seçilen üç oran unlardır: Almaık (alterne) gerilme min. / max. = -1 ortalama gerilme = 0 Tekrarlanan çekme gerilmesi min. / max. = 0 ortalama gerilme = max. / 2 Dalgalanan çekme gerilmesi min. / max. = +0,5 ortalama gerilme = ( max. + min. )/ 2 Bu oranlar grafik olarak ek. 223 de, gerilme/zaman eklinde görülür. Deney numunelerinin aynı olmaları ve bir sabit dayanıldık deerinin belirtilmi olması kouluyla her bir gerilme oranı altında saptanmı yorulma mukavemetleri birbirleriyle kıyaslanabilir. Bunu yapabilmek için minimum gerilmeyi maksimum gerilmeye balayan bir diyagram (Goodman ya da Gerber diyagramı) çizilir veya alternatif olarak, gerilme alanı ( max min ) / ortalama gerilme diyagramından faydalanılabilir. Bunlardan ilki ek. 224'de görülür. Bu diyagram nitel olarak genellikle elde edilen sonuç türünü ifade eder. Baka deyimle, ortalama gerilme arttıında, max da artar ama gerilme alanı daralır. Uygulanan yükün esas itibariyle çekme yönünde olması halinde gerilme alanının diyagramın elastik gerilme koullarını temsil eden alan üzerinde deimesi fazla olmaz. ARK KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

13 Uluslararası Kaynak Enstitüsü (IIW/IIS)'nün XIII No.lu Komisyon'u kaynak deneyi alanında bir etüd yapmı ve deney sonuçlarının temsili hususunda, yorulma mukavemetinin deneysel olarak saptanmasında yeknesaklık (tekdüzelik) salamak üzere bir özel süreç önermitir. Komisyonun ilgileri, 2 x 10 6 sayklda mukavemetin bir uygun deer olacaı merkezinde olmu olup ibu sürecin baka ihtiyaçlara uygulanabilecei bir gerçektir. Esas itibariyle sistem en az 2 x 10 6 sayklda kırılmamı üç numuneyi gerektirmektedir. Bununla birlikte bu, çatlak yokluunu da salamalıdır ve sayklik yüklemenin bitiminde, görünürde kırılmamı numune statik olarak denenecektir. Deneme aynı tip ve genel plastik ekil deitirme meydana getirmeye yeterli büyüklükte yük altında olacaktır. Bu yolla her türlü küçük yüzey çatlaı hemen meydana çıkar ve, eer görülürse, numune baarısız olarak kabul edilir. Bunun üzerine önceki deerden daha düük gerilmede tekrarlanan deneylere giriilir, bunlarda da amaç 2 x 10 6 sayklda çatlak arz etmemi üç salam numune elde etmektir. ek. 225, deney sürecini diyagram halinde gösterir. Deney makinaları Mevcut olan yorulma deney makina tiplerinin çok deiik türde olması itibariyle bunların tümünü saymak mümkün deildir. Bunlar yükün menbaı (ölü yük, mekanik olarak harekete geçirilen yük...), sistemi (dönel eme güçlü - cantilever, dönel eme güçlü - dört noktada yüklemeli...), numune üzerindeki gerilme koulu (numune üzerine daıtılmı eme momenti, ARK KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

14 almaık eme gerilmeli...) gibi esaslara göre sınıflandırılır. Yorulma nitelikleri sonunda hesaba götürdüünden bunlar esas itibariyle deneysel olarak saptanan nitelikler olup mühendis ve tasarımcının gereksinmelerine uygun taleplerinin çok çeitli olması nedeniyle çok geni bir makine çeit serisi meydana getirilmitir. Kaynaklı birlemelerin en basit tiplerinin yorulma deneyinin büyük bölümü, yassı levha numunenin eksenel yüklenmesi eklinde yürütülmektedir. XIII No.lu Komisyon'un önerisi balıca makina imalcileri tarafından kabul edilmi olup bu öneri, yük göstergesi hatasının makinanın maksimum yük alanının ± % 0,5, veya uygulanmı bulunan yük alanının ±% 2 'sini amaması (bu iki kouldan hangisi daha büyükse) esasını getiriyor. Kaynaklı numune ve birlemelerin deneyleri Genel olarak kaynaın etkisini saptamak üzere yürütülen yorulma aratırmaları üç ekilden birini alır: I) temel II) teknolojik, veya III) özel amaçlı Metallerin yorulmasının temel aratırmaları çok geni ve çapraık bir faaliyet alanını temsil etmekle genel deeri haiz olup kaynak bölgesinde mikrostrüktürlerin deimesi, kaynak metalinin belirgin nitelikleri ve hidrojenin olası etkisi gibi etmenleri hesaba katmak üzere geniletilmeye muhtaçtır; aksi halde kaynaklı birlemelerin yorulma davranıına bu etmenlerin ne tür dahil oldukları hususunda yerli bilgiler elde edilemez. Örnein, bu tür bilgi, kaynaklı yüksek çekme mukavemetli çeliklerde daha üstün yorulma nitelikleri temin etme sorunu açısından belli bir önem taır. Geni anlamda teknolojik etüdler, tipik birleme ekilleriyle konstrüksiyon elementlerinin yorulma davranıının deerlendirilmesiyle ilgili olanlardır. Bu etütlerden elde edilen veriler genellikle tasarımda rehber olma amacını güdüp bunun için bu etütlere birçok deikenin ithali gerekir. Bir imal yöntemi olarak kaynaın deiik ekillere yatkınlıı tasarımda hem genel kavram, hem de ayrıntılarda hayli deimelere olanak salar; bunun sonucu olarak da temsilî yorulma deneyi aslında sınırı olmayan bir faaliyet olur. Hatta ark kaynaklı konstrüksiyonlarla bile sınırlı olsa, bir deney programında gerekli deikenler, yani ana metal bileii, koulu, ekli, kalınlıı vb; kaynak yöntem tipi, elektrod vb.; kaynaklı birlemenin tasarımı; yorulma yüklemesinin ekli, gerilme oranı vb.; birleme üzerinde kaynak sonrası ilemi, çevresel etmenler vb., hayli göz korkutucu olur. Bu deikenleri anlamlı olarak kapsayan bir ey mevcut deildir; bunun nedeni kısmen, uygun deney olanaklarına sahip olmanın sınırlılıı olup bu yüzden koordine aratırmanın, WII/IIS gibi merkezler aracılıı ile yürütülmesi büyük ekonomik deer taır. Kaynaklı parça ve konstrüksiyonların özel amaçlı yorulma deneyi çou kez tasarım gelitirmesi için, özellikle bilinen ya da tahmin edilen çalıma yükleri altında bir parça içinde ARK KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

15 teessüs eden gerilme daılımlarının hesabının güç olduu hallerde, gerekli olmaktadır. Konstrüksiyonun çapraık olması halinde, çalıma yüklemesini taklit etmek üzere özel tertiplere bavurulur ki bunlar arasında bir deney çerçevesi ve hidrolik kriko yükleme sistemi sayılabilir. Hassas taklit için, belli bir yük deimesi modeli ya da tamamen geliigüzel yüklemeyi hesaba almak üzere yükleme "programlanmı" da olabilir. Bu tür özel amaçlı deneyin önemli hususlarından biri de bir prototip konstrüksiyonda birden fazla muhtemel kırılma balangıç noktasının bulunduudur. KAYNAKLI NUMUNELERN TP VE EKLLER Makina yüklemesinin hassasiyet ve kontroluna ne kadar özen gösterilirse gösterilsin, numunelerin tasarım ve imaline aynı dikkat gösterilmedii sürece elde edilen deney sonuçları deerlerinden hayli kaybedeceklerdir. Doal olarak her yorulma deneyinde önemli olan birçok mülâhazanın dikkat nazara alınması gerekir. Böylece, örnein, eksenel yükleme deneyinde, numune tasarımında, çekme çeneleri bölgesine göre deney kesitinde bir alan küçülmesi gerekebilir öyle ki aksi halde, yerel olarak younlamı gerilme koullarının yer aldıı çeneler bölgesinde istenmeyen çatlama - kırılma, kaçınılmaz olarak vaki olur. Keza deney kesiti, yani muayene edilmekte olan kaynaklı birleme, sınırlanma nedeniyle bu bölgedeki gerilme koullarının etkilenmemesi için çenelerden yeterince uzakta olacaktır. Yüklemenin eksenelliinin de denetlenmesi gerekip bu gereklilik büyük ölçüde kaynaklı numunenin imal hassasiyetine balıdır. Özellikle kaynaklı numune hususunda, bunu aaıya doru kademelendirip yine de kaynaın tipik etkisini yeniden hasıl etmenin güçlüü idrâk edilecektir. Bu nedenle bazı kaynak yöntemlerinin etüdü için ana metalin asgari kalınlıklarına bavurulabilir; aynı ekilde etüdün bir bölümünü oluturması halinde bakiye (geriye kalan) gerilme, numune ekil ve boyutuna özel dikkat sarf edilmedikçe, kolaylıkla yeniden hasıl edilemez. Kaynak metali kusurlarının etkisi üzerinde son aratırmalar küt alın kaynaklı birlemelerin kalınlıının önemli bir husus olduunu göstermitir. Eksenel yük deneyleri için bazı yassı levha numuneleri IIW/IIS'in XIII No.lu Komisyon'u tarafından standartlatırılmı olup ek. 226'da gösterilmitir. Böylece müterek aratırma kolaylamaktadır. Bunların, çene yerleri genilemesi olmayan paralel kenarlı numuneler oldukları kaydedilecektir. Bir kaynaklı birlemelerin varlıında böyle bir numunenin yorulma mukavemeti normal olarak kaynaksız levha mukavemetinin % 80'inden aaı ve çou kez de bundan hayli az olacaktır öyle ki, çekme çenelerinde bir kırılma olasılıına karı uygun bir pay bulunmaktadır. Kaynaksız levha ya da tala kaldırarak ilenmi yüzeyli bir yüksek kalite alın kaynaı ile yorulma mukavemeti, geniletilmi uç kullanımının önerilir olmasını sonuçlandıracak ekilde olacaktır. Bir S - N saptanması amacı için birçok numune deneneceinden, numune demeti içinde uygun bir uniformluk derecesinin salanması gerekir ve bu, alın kaynakları için levha hizalanması ve bütün numunelerin düzgünlük ve doruluu gibi ayrıntılara özeni beraberinde ARK KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

16 getirir; kaynak sürecinin kesin tekrarı, kaynak kalite ve kaynak diki profilinin uniformluunun tutulmasında yardımcı olacaktır. Birçok temel kaynaklı birletirme tipi yassı levhadan imal edilebilir ve alın birletirmelerine ek olarak bunların arasına çeitli köe kaynaklı birlemeler ithal edilebilir. ek. 227'de görülen örneklerde "yük taıyan" ile "yük taımayan" arasında bir ayırım yapılmıtır. DENEY KOULLARI (PROGRAMLI YÜKLEME) Konstrüksiyonlar deien büyüklükte yük tekrarına maruz kaldıklarında kaynaklı birlemelerin ömrü, tekabül eden gerilme deimeleri modeli altında, S -N verilerine dayanılarak saptanamaz. Doal olarak bu sorun sadece kaynaklı yapıya özgü deildir. Uçak uçuunun yer - ARK KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

17 hava - yer sayklinde, uçaın birçok yapısal kompenenti, deien büyüklük ve frekansta yük deimelerine maruzdur. Çok büyük ölçüde âlet kullanımı sayesinde uçak çalıma yüklerinin anlamlı kayıtları tutulabilmi ve bunlar tasarım deerlendirilmesinde kullanılmıtır; bu aynı ölçü yöntemi ve analiz, baka alanları da kapsamaları içine almılardır. Zamanla yük (ya da gerilme) deimesinin uygun temsilî bir kaydı ile, bir konstrüksiyonun çalıma yüklemesini tipletiren frekans daılım erileri çizilebilir. Bu bilgi böylece kritik birleme ya da komponentlerin ömür deneyi için, blok yükleme programlarının (ek. 228) uygulanmasıyla, kullanılabilir. Programlı yükleme kontrollü özel deney makinaları bu amaç için gerekli olup bunların kapasite ve kontrol sistemi, ilk daılım erisine ne denli yaklaılabildiini saptar. Bununla birlikte genellikle bir blok programının bütün yük sınırlarının istenen tasarım ömrüne varmadan birçok kez tekrarlanmasına göre tasarlandıı kaydedilecektir; böylece fiilî yüklemenin geliigüzel karakteri hesaba alındıında uygun "yük karıımı" elde edilmi olacaktır. Yükün ölçülmesi, analizi ve deneyi, kukusuz, en az bir prototip konstrüksiyonun varlıına balıdır. Frekans daılım erilerinin sınıflandırılması gibi bir ey böylece, kaynaklı birlemelerin programlı yükleme altında davranıı hakkında genel aratırmaya olanak salayacaktır. Bu nedenle yorulma ömrü hesabının kiisel görülere göre deien yöntemleri gelitirilmi olup bunlardan en çok kullanılanı Miner'in kümülatif (biriken) zarar kaidesidir. Bu yöntem, bahis konusu birlemeler için S - N erilerinin bilinmesini ve birlemelere uygulanacak ARK KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

18 her düzeyde bir tahmin edilmi gerilme düzeyleri cetveliyle saykl sayılarını gerektiriyor. S - N erilerinin, içinde yüklemenin, min. / max. gerilme oranı dahil, tabiatının konstrüksiyon için tasavvur edilene benzeyen deneylerden saptanması esastır. Bu gereklerin ııında, hesaplama yöntemleri diyagram halinde gösterilmektedir. ek. 229, toplam çalıma yük sayklarının sayısıyla, S 1 S 4 deiik gerilme düzeylerinde seçilmi S - N erisini vermektedir; burada konstrüksiyon, bu deiik gerilme düzeylerini planlanmı ömrü boyunca tutacaktır. S 1 gerilim düzeyi ele alındıında N 1 'in, kırılma noktasını temsil etmesi itibariyle, uygulanabilecek azami saykl sayısı olduu görülür. n 1 saykl fiilen bu gerilmede uygulandıında, n 1 /N 1 kadar faydalı ömürden sarf edilmi olduu ileri sürülebilir. "Zarar"ın bütün gerilme düzeylerinde kümülatif olduu kabul edildiinde tüm ömür n1 n2 n3 n4 beklentisinin, > 1 N N N N 1 2 olması halinde gerçekleecei sonucuna varılır. Toplama, gerilim düzeylerini ve dolayısıyla de N'in deerlerini deitirerek istenilen tasarım gerilim düzeyleri elde edilene kadar ayar edilebilir. Yükleme programı altında deneyler, kümülatif zarar kaidesinin koulsuz kabul edilemeyeceini göstermitir. Ayrıca, dayanma deerlerinin deneysel alanı üzerinde bazı sınırlamaları haiz olan S - N erileriyle hesap, örnein ek. 229'daki S 5 gerilme düzeyinde olduu gibi, saptanmı minimum mukavemetin altında gerilme düzeylerinin etkisini bilmezlikten gelmek zorundadır. Düük gerilmelerin, yüksek gerilmelerle karıtıklarında, tüm yorulma zararına itirak edebilecekleri bilinir; Miner kaidesinin kaynaklı konstrüksiyonlar uygulandıı yerlerde S N erileri, düük gerilimlerin etkisini hesaba katabilmek için, grafik olarak 10 8 saykla ekstrapole edilmilerdir. 3 4 SONUÇLARDAN ÖRNEKLER ARK KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

19 Kaynaklı birlemelerin yorulma mukavemetini tiplere irca etmek amacıyla iki S - N diyagramı ek. 230 ve 231'de gösterilmitir. Bunlar, yumuak çelik ve alüminyum alaımlarından (% 4-5 Mg), yukarda görülmü olan numuneler üzerindeki deneylerden elde edilmi fiili sonuçları veriyor; deneyler alt sınır, min. = 0 ya bir "tekrarlanan gerilme" sayklı, min. / max. = 0 eksenel yük altında yürütülmütür. Aaıdaki tabloda max. 'ın 2 x 10 6 sayklda altı deeri, tekabül eden max. 'ın, 2 x 10 6 sayklda iki baka min. / max. oranı, yani min. / max. = -1 (almaık gerilme) ve min. / max. = + 0,5 ( min = ½ max ) için elde edilmi deerleriyle birlikte gösterilmitir. Çelik ve alüminyum farklı gerilme oranları kıyaslandıklarında her üç birleme eklinin aynı ARK KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

20 deeri haiz oldukları kaydedilecektir. Baka deyimle mukavemet normal olarak kaynak tipi ve birleme görünümü tarafından saptanmaktadır. Keza max 'ın deerinin uygulanan saykl içinde artan ortalama gerilme ile birlikte arttıı da kaydedilecektir. Her ne kadar max. 'ın aaıdaki tabloda verilmi deerleri tipik ise de bunlar sabit ve salt deerler deillerdir. Yorulma mukavemeti birçok etmene ve bu arada bir kaynak tarafından meydana getirilmi çentik etkisinin aırlıına duyarlı bir nitelik olup ibu çentik etkisinin kendisi de kaynak süreci ve kaynakçının becerisine göre deiebilir. max. gerilmesi, nominal P/A gerilmesinin hesabından çıkan gerilme olup burada P, uygulanan azami yük, A'da birleme levhaların kesit alanıdır. Böylece gerçekte max. 'ın uygun deeri, birlemenin istenen N ömrü için gerekli kesit alanını saptamalıdır. Bu konuda, max.'ın deneysel deerinin verildii her yerde, birçok tasarım kod yada standardının öngördüü müsaade edilebilen deerlerin genellikle daha düük oldukları ve bunların daılım ve sair mülâhazaları hesaba almak üzere hangi etmenin uygulandıına balı bulundukları kaydedilecektir. Nihayet, aaıdaki tabloda verilmi deerler yumuak çelik ve % 4-5 Mg'lu alüminyuma ait ise de kaynaklı numunelerle daha yüksek çekme mukavemetli çelikler veya alüminyum alaımları üzerinde yapılmı deneylerin mukavemet deerleri de saptanmı, bunların az çok aynı mertebelerde oldukları görülmütür. Bu itibarla birçok uygulamada, daha yüksek çekme mukavemetli malzeme kullanmanın hiçbir, avantajı bulunmamaktadır. Sadece uygulanacak gerilme sayklının yüksek bir ortalama gerilmeyi haiz olması veya tutulacak olan saykl sayısının az olması hallerinde bazı avantajlar elde edilebilir. Bu keyfiyet ek. 232'de, bir Goodman diyagramı eklinde, alçak saykl ve yüksek saykl dayanma sınırlan için deneysel olarak saptanmı. iki yorulma mukavemeti çizgisi olarak görülür. imdi burada 1,yumuak çelik ya da bir orta mukavemette alüminyum alaımına uygulanabilen azami müsaade edilebilir çekme gerilmesi ise, 1 'in üzerinde, yüksek ortalama gerilmede (yüksek saykl dayanımı için) veya alçak saykl dayanma bölgesinde (aslında burada, ekonomik nedenle, 1 'in üzerinde zorlanabilen daha yüksek mukavemetli malzemeler kullanılmalıdır) bir alanın mevcut olduu görülür. ARK KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

21 KAYNAK KUSURLARININ ETKS Az çok tüm kaynak türlerinde nihaî birlemede kusurlar bulunabilir, ve bu, özellikle, yanlı kaynak süreçlerinin kullanılması halinde mutattır. Bu kusurlar birçok ekil alabilip birçok nedenle ortaya çıkabilirler. Bazen (ama her zaman deil) mukavemete, yorulma mukavemeti dahil, zararlı olurlar. Yorulma balamında, hasıl ettikleri gerilme younlaması etkisinin birleme görünümünün bizzat kendisinde mevcut olandan daha aır olması halinde zararlı olurlar. Aratırmalarda özellikle elle yapılan ya da yarı otomatik ergitme kaynaında görülen kaynak kusurlarının yorulma mukavemeti üzerindeki etkisine aırlık verilmitir. Bunun nedeni bu yöntemlerin sınaî önemi olmakla birlikte az çok daha büyük bir kusur potansiyeli elle kaynakta mevcuttur. Yukarda kusurların gerilme younlatırması etkisi (ya da "çentik etkisi")n-den, söz edilmiti. Bu konuda kusurlar birbirinden çok deiik karakteristikler arz edebilirler. Böylece bir yandan ince, daınık gözenekler tamamen zararsız olabilirken öbür yandan balangıç çatlakları yorulma mukavemetini büyük ölçüde azaltabilirler. Bununla birlikte kaynak kusurlarının etkisinin basit bir tablosunu çıkarmak da mümkün deildir. Bunun birçok nedeni vardır. Önce, S - N erilerini çizmek üzere gerekli deneyler yürüterek bir etkiyi ölçmek için birkaç numuneye gerek olup bunlar, kusurların aırlık derecesi bakımından birbirlerinin aynı olacaklardır. Buna ek olarak, belli boyut ve tipte bir kusurun mukavemet üzerindeki etkisinin, içinde görüldüü birlemenin kalınlıına balı olduu bilinir. Yine bazı kusur tiplerinin hasıl ettikleri etkiler de birlemenin ekil ve zorlanma türüne balıdır. Bu sonuncu husus, ek. 233'deki alın kaynaında görülen eksik nüfuziyetin etkisiyle ifade edilebilir. Enlemesine bir alın kaynaında mevcut olan bir nüfuziyet eksiklii, eksenel yükleme ya da aır makaslama gerilmesi altında elde edilen yorulma mukavemetini belirgin derecede ARK KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

22 azaltabilir. Bununla birlikte, ek. 233'te görülen ekliyle, eksik nüfuziyetli geni alanların bile,- yükün kaynaklı birlemeyle paralel yönde uygulanması halinde, bir etkisi olmaz. Kusurun çevresinin önemine dair bir baka örnek olarak, kaynaktan çıkı koulları altında denenmi enlemesine birlemelerde az miktarda cüruf ve gözenein önemli olmadıı yukarda söylenmi olup bunun nedeni kaynak takviyesinin kenarında gerilim younlamasının üstten atlayan etkisi olmaktaydı. Oysa ki bu aynı kusurların tamir görmü bir aftın kaynak dolgusunun ilenmi yüzeyinde veya buna yakın yerde olmaları halinde bunlar ciddi ekilde etkili olabilirler. öyle ki en ciddi gerilme younlaması noktalarını olutururlar. Böylece, genellikle birleme veya parçanın kendi öz yorulma mukavemeti ne kadar yüksek olursa bunların kaynak kusuruna o denli duyarlı oldukları saptanmıtır. Bu nedenle köe kaynaklı birlemelerin çeitli ekilleri, daha düük öz mukavemete sahip olmakla, çatlaklar ve ergime yokluu dıında genellikle birçok kusurdan fazlaca etkilenmezler. YORULMA MUKAVEMETN ARTIRMA YÖNTEMLER Aaıda, birlemelerin tasarımının, bir kaynaklı konstrüksiyonda elverili yorulma mukavemetinin gerçekletirilmesi istendiinde fevkalâde önemli olduu görülecektir.gerçekten, bir ekonomik konstrüksiyon elde etmek için tasarım ayrıntılarıyla birleme yerlerinin doru seçilmesi suretiyle çok ey yapılabilir. Mamafih, daha elverili birleme ekline geçmenin zor ya da imkânsız olduu birçok durum olup müsaade edilebilen çalıma gerilmeleri çou kez statik tasarımda genel olarak kullanılanların hayli altında deerlerde sınırlanır. Bu itibarla kaynaklı birlemelerin yorulma mukavemetini artıracak yöntemlerin gelitirilmesi ilginç olmaktadır öyle ki, yukarda da ifade edildii gibi, bu tür ıslâhat daha yüksek çekme mukavemetli malzemelerin kullanımına dönümekle elde edilmez. Doal olarak, köe kaynaklı konstrüksiyonların ıslâhına büyük ilgi gösterilmektedir; muhtemelen en ekonomik konstrüksiyon ekli olarak bunlar geni ölçüde kullanılmakla birlikte ancak ılımlı yorulma mukavemeti arz ederler. Aynı zamanda alın kaynaklarının mukavemeti de basitçe kaynak kenarında (enlemesine birlemelerde) veya kaynak yüzeyinde (uzunlamasına ARK KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

23 birlemelerde) gerilme younlaması yok edilerek veya azaltılarak ıslâh edilebilir. Bu gibi birlemelerin örnein tala kaldırılarak ilenmesi ya da özenle talanması, mukavemet deerlerini kaynaksız levhanınkilere eit duruma getirebilir: ancak burada bu sonucun kaynak metali kusurlarının bulunmaması halinde elde edilebilecei de önemle kaydedilecektir. Bir baka ilem de alın kaynaklarına olduu kadar köe kaynaklarına uygulanan çekiçlemedir. Bu sonuncu kaynak tipi için iki baka ıslâh yöntemi gelitirilmi olup bunlar yerel mekanik basma ile nokta ısıtma ilemleridir. Bunların genel prensipleri aaıda verilmitir. Yerel mekanik basma ilemi Kendilerinden itibaren yorulma çatlaklarının balama ihtimali bulunan çentikler bölgesinde bir bakiye (arda kalmı) basma gerilmesinin meydana gelmesi halinde yorulma mukavemetinde önemli bir artıın vaki olduu bilinir. Böyle bir gerilme durumu yerel olarak, malzemeyi plastik akı hasıl etmeye yetecek bir basınç altında iki kalıp arasında sıkıtırarak elde edilir. Elde edilen fiilî bakiye gerilme sistemi ek. 234'de görülür; yöntemin sadece basınç gerilmesinin radyal bilekenine tabi kılınabilen yerelletirilmi çentiklerin ileminde etkin olabildii açıktır. Bunun doru bir uygulaması ek. 235 de gösterilmi olup bunda uzunlamasına guse levhası balantısının uçları yerel mekanik basınç ilemine tabi tutulmutur; basınç alanı çentikli bölgeyle aynı hiza ve gerilme uygulaması yönündedir. Guse levhasının gerilme yönüne dikey olması, böylece de levhanın bütün genilii boyunca bir çentik etkisi arz etmesi halinde bu tür ilem etkin olmayacaktır. ARK KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

24 Nokta ısıtma ilemi Bir oksi-asetilen üfleci veya endüksiyonla hızlı ve yerel bir ısıtma aynı ekilde, soumada, bir çentikli bölgeye yerletirilebilen bir basma bilekeni ile bakiye gerilme durumunun hasıl edilmesiyle sonuçlanabilir. Bu yöntemle çelik numuneler üzerinde yapılmı baarılı deneylerde yaklaık 50 mm çapında, "mavi sıcaklıı" (280 C)'na tekabül eden ısı derecesinde ısıtma noktaları kullanılmıtır. Bakiye gerilme daılımı ek. 236'da gösterilmi olup yine ısıtılmı bölgenin yeri saptanmı çentie göre doru bir konumda olması gerekir. Uzunlamasına bir guse tipi numunesine uygulandıı haliyle, ısı noktaları, ek. 237'de gösterilen yerde olacak, öyle ki guse levhasının uçları azami bakiye basma gerilmesiyle çevrili olacaktır. Bu yolla ileme tabi tutulmu yumuak çelikten benzer numuneler, 2 x 10 6 sayklda, % 100'den fazla bir mukavemet artıı arz etmilerdir. ARK KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

25 Yüzey çekiçlemesi Yukardaki yöntemlerin aksine, çekiçleme hem enlemesine hem de uzunlamasına kaynak bölümlerine uygulanabilir. Birçok çekiçleme yöntemi mevcutsa da yüzey çekiçleme esas itibariyle kaynaklı birlemelere uygulanmak üzere özel olarak tasarlanmı bir basınçlı hava çekicinin kullanılmasını öngörür. Yorulma mukavemetinin ıslâhı, kaynak kenarının düzeltilmesi ve daha önemli olarak, ileme tabi tutulan yüzeyde bakiye basma gerilmeleri yaratılmasından kaynaklanır. Sınırlamalar Yukarda sıralanan yöntemlerin tümü (tala kaldırarak ileme ile talama dıında) tamamen ya da balıca, hasıl edilen basma gerilmesinin elverili etkisi kavramına balıdır. Bunların müterek yanlan uzun ömür süresinde yani milyonlarca sayklda maksimum mukavemet ıslâhı meydana getirmeleridir. Uygulanan gerilmelerin yüksek olması halinde bunlar hiçbir iyiletirme meydana getirmeyebilirler zira hasıl edilen gerilme sistemi plastik akı tarafından deitirilmitir. Bu itibarla, uygulanan gerilme tayfının arızî yüksek yüklemeler içermesi durumunda bu, her türlü balangıç olumlu etkiyi nötralize eder. Ayrıca, yerel mekanik baskı ya da nokta ısıtması gibi ilemlerin, ileme tabi alanda artan gevrekleme eklinde zarar verip vermeyecei de dikkate alınacaktır. ISIL GERLM GDERMENN ETKS Bakiye baskı gerilmesinin yararlı etkilerinden daha önce söz edildi. Kaynak daima bir bakiye gerilme durumu yaratır ama bu, maalesef, birleme bölgesinde bir çekme bilekeni eklinde olur. Gerçekten bakiye çekme kaynak gerilmeleri, uygulanan yük sayklının basma aırlıklı olması halinde, büyük ölçüde zarar verici olmazlar. Bununla birlikte kaynaktan çıktıı gibi ve ısıl gerilim giderme (650 C) ilemine tabi tutulmu çelik numuneler üzerinde yürütülmü yorulma deneyleri, ortalama gerilmenin negatif olduu hallerde gerilimi giderilmi numunelerin mukavemetinin kaynaktan çıktıı gibi denenmi olanlara göre daha büyük olduunu göstermitir (ek. 238). Bu, gerçekten, doru basınç gerilmesi hasıl etmenin daha büyük yorulma mukavemeti (uygulanan gerilme alanı anlamında) verdiinin bir ispatı olmaktadır öyle ki, gerilimi giderilmi numunelerde uygulanan gerilme uygulanan yükle denkletirilebilir. Öbür yandan, bakiye gerilmeler içeren numunelerle birleme yerine uygulanmı fiilî gerilme deimesi orada ilk çekme gerilmesi yokluundan etkilenmi olup dolayısıyla uygulanan yükle denkletirilemez. Doru basınç gerilmesi altında tutulmu aslında daha büyük gerilme alanı, uygun yerde basınç gerilmesi hasıl eden ilem yöntemlerinin etkinliinin esasını oluturur; baka deyimle, bu yöntemler Goodman diyagramının basınç yüklemeli bölgesinde gerilimi giderilmi numunelerin arz ettikleri geni gerilme alanının çekme bölgesinde bir deime hasıl ederler. ARK KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

26 ARK KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,