MALZEMELERDE RASTLANAN HASAR TÜRLERİNE GENEL BİR BAKIŞ

Benzer belgeler
Bir cismin içinde mevcut olan veya sonradan oluşan bir çatlağın, cisme uygulanan gerilmelerin etkisi altında, ilerleyerek cismi iki veya daha çok

MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ HASAR ANALİZİ YÜKSEK LİSANS - DOKTORA DERS NOTLARI. Doç.Dr.İrfan AY BALIKESİR

ARAŞTIRMA RAPORU. (Kod No: 2012.XXX) Uzman Cengiz Tan Tel: e-posta:

Isıl işlem, katı haldeki metal ve alaşımlarına belirli özellikler kazandırmak amacıyla bir veya daha çok sayıda, yerine göre birbiri peşine uygulanan

MMT310 Malzemelerin Mekanik Davranışı 1 Deformasyon ve kırılma mekanizmalarına giriş

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

YORULMA HASARLARI Y r o u r l u m a ne n dir i?

Paslanmaz Çeliklerin. kaynak edilmesi. Özlem Karaman Metalurji ve Malzeme Mühendisi Kaynak Mühendisi

PLASTİK ŞEKİL VERME (PŞV) Plastik Şekil Vermenin Temelleri: Başlangıç iş parçasının şekline bağlı olarak PŞV iki gruba ayrılır.

KOROZYON DERS NOTU. Doç. Dr. A. Fatih YETİM 2015

TAKIM ÇELİKLERİ İÇİN UYGULANAN EROZYON İŞLEMLERİ

MALZEMELERİN MUKAVEMETİNİ ARTIRICI İŞLEMLER

BÖLÜM#5: KESİCİ TAKIMLARDA AŞINMA MEKANİZMALARI

MalzemelerinMekanik Özellikleri II

İmal Usulleri. Fatih ALİBEYOĞLU -7-

PLASTİK ŞEKİLLENDİRME YÖNTEMLERİ

BARTIN ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

MMT209 Çeliklerde Malzeme Bilimi ve Son Gelişmeler 2 Çelik üretimi. Yrd. Doç. Dr. Ersoy Erişir Güz Yarıyılı

Metallerde Özel Kırılganlıklar HASAR ANALİZİ

Elektrokimyasal İşleme

Kırılma nedir? Bir malzemenin yük altında iki veya daha fazla parçaya ayrılması demektir. Her malzemede kırılma karakteri aynı mıdır? Hayır.

Prof. Dr. HÜSEYİN UZUN KAYNAK KABİLİYETİ

FRACTURE ÜZERİNE. 1. Giriş

Doç.Dr.Salim ŞAHİN YORULMA VE AŞINMA

Yüksek Mukavemetli Düşük Alaşımlı Çeliklerin Kaynağı. Özlem Karaman Metalurji ve Malzeme Mühendisi Kaynak Mühendisi

ÇİNKO ALAŞIMLARI :34 1

Sürünme ; Yüksek sıcaklıklara dayanıklı malzemelerde görülen hasar dır. Yük veya gerilme altında zamanla meydana gelen plastik deformasyona sürünme

BASMA DENEYİ MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ. 1. Basma Deneyinin Amacı

TOKLUK VE KIRILMA. Doç.Dr.Salim ŞAHĠN

KIRIK YÜZEYLERİN İNCELENMESİ

ATOM HAREKETLERİ ve ATOMSAL YAYINIM

İNŞAAT MALZEME BİLGİSİ

Metallerde Döküm ve Katılaşma

Konu: Yüksek Hassasiyetli Yağ Keçelerinin Takviye Bilezik Kalıplarının Üretiminde Kullanılan Takım Çelikleri ve Üretim Prosesleri

Boya eklenmesi Kısmen karışma Homojenleşme

Malzeme Bilimi Ve Laboratuvarı KOROZYON. Sakarya Üniversitesi Teknoloji Fakültesi

Metal yüzeyinde farklı korozyon türleri

BMM 205 Malzeme Biliminin Temelleri

TAKIM AŞINMA MEKANİZMALARI VE AŞINMA TİPLERİ

ÇELİK YAPILAR (2+1) Yrd. Doç. Dr. Ali SARIBIYIK

Malzeme Bilgisi ve Gemi Yapı Malzemeleri

ELEKTROLİTİK TOZ ÜRETİM TEKNİKLERİ. Prof.Dr.Muzaffer ZEREN

ZnS (zincblende) NaCl (sodium chloride) CsCl (cesium chloride)

İmal Usulleri. Döküm Tekniği

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

TALAŞLI İMALAT. Koşul, takım ile iş şekillendirilmek istenen parça arasında belirgin bir sertlik farkının olmasıdır.

8. KAZIMALI (FRETAJ) KOROZYON

Gaz. Gaz. Yoğuşma. Gizli Buharlaşma Isısı. Potansiyel Enerji. Sıvı. Sıvı. Kristalleşme. Gizli Ergime Isısı. Katı. Katı. Sıcaklık. Atomlar Arası Mesafe

Toz Metalürjisi. Prof. Dr. Akgün ALSARAN. Notların bir bölümü Dr. Rahmi Ünal ın web sayfasından alınmıştır.

Paslanmaz Çelik Sac 310

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK 402 MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY 10 YORULMA TESTİ

BÖLÜM 3 DİFÜZYON (YAYINIM)

2. Sertleştirme 3. Islah etme 4. Yüzey sertleştirme Karbürleme Nitrürleme Alevle yüzey sertleştirme İndüksiyonla sertleştirme

Malzeme yavaşça artan yükler altında denendiği zaman, belirli bir sınır gerilmede dayanımı sona erip kopmaktadır.

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

MMT440 Çeliklerin Isıl İşlemi 2 Sertleştirme Isıl İşlemi ve Sertleşebilirlik

MMT407 Plastik Şekillendirme Yöntemleri

MALZEME BİLGİSİ DERS 11 DR. FATİH AY.

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

BÖHLER K460 OSMANLI ALAŞIMLI ÇELİKLER SAN. VE TİC. LTD. ŞTİ. Başlıca Çelik Özelliklerinin Karşılaştırılması

Korozyon Nedir? Metalik malzemelerin içinde bulundukları fiziksel,kimyasal ve elektro kimyasal ortamla reaksiyona girmeleri sonucu hariçten enerji

Tozların Şekillendirilmesi ve Sinterleme. Yrd. Doç. Dr. Rıdvan YAMANOĞLU

BÖHLER K510 OSMANLI ALAŞIMLI ÇELİKLER SAN. VE TİC. LTD. ŞTİ. Başlıca çelik özelliklerinin karşılaştırılması

BA KENT ÜNİVERSİTESİ. Malzemeler genel olarak 4 ana sınıfa ayrılabilirler: 1. Metaller, 2. Seramikler, 3. Polimerler 4. Kompozitler.

ATOMLAR ARASI BAĞLAR Doç. Dr. Ramazan YILMAZ

Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ 1

PLASTİK ŞEKİL VERMENİN ESASLARI EÜT 231 ÜRETİM YÖNTEMLERİ. Metal Şekillendirmede Gerilmeler. Plastik Şekil Verme

MUKAVEMET ARTIRICI İŞLEMLER

Plastik Şekil Verme

TERMOKİMYASAL YÜZEY KAPLAMA (BORLAMA)

MMU 402 FINAL PROJESİ. 2014/2015 Bahar Dönemi

MMT209 Çeliklerde Malzeme Bilimi ve Son Gelişmeler 10 Yüksek mukavemetli yapı çelikleri. Yrd. Doç. Dr. Ersoy Erişir Güz Yarıyılı

MMT209 Çeliklerde Malzeme Bilimi ve Son Gelişmeler 5 Çeliklerin standartları. Yrd. Doç. Dr. Ersoy Erişir Güz Yarıyılı

PÜSKÜRTME ŞEKİLLENDİRME (SPRAY FORMING / SPRAY DEPOSITION)

TOZ METALURJİSİ Prof.Dr. Muzaffer ZEREN

Bölüm 7 Tahribatsız Malzeme Muayenesi

Doç.Dr.Salim ŞAHİN SÜRÜNME

Uygulamalar ve Kullanım Alanları

Plastik Şekil Verme MAK351 İMAL USULLERİ. Metal Şekillendirmede Gerilmeler PLASTİK ŞEKİL VERMENİN ESASLARI

İÇİNDEKİLER BÖLÜM 1 BÖLÜM 2

6XXX EKSTRÜZYON ALAŞIMLARININ ÜRETİMİNDE DÖKÜM FİLTRELERİNDE ALIKONAN KALINTILARIN ANALİZİ

KRİSTALLERİN PLASTİK DEFORMASYONU

MMT113 Endüstriyel Malzemeler 5 Metaller, Bakır ve Magnezyum. Yrd. Doç. Dr. Ersoy Erişir Güz Yarıyılı

ÇELİKLERİN KOROZYONU Prof.Dr.Ayşegül AKDOĞAN EKER

KOROZYONUN ÖNEMİ. Korozyon, özellikle metallerde büyük ekonomik kayıplara sebep olur.

Metalografik inceleme ve ısıl işlem deneyi

BÖLÜM I YÜZEY TEKNİKLERİ

7075 SERĠSĠ ALAġIMLARIN GENEL ÜRETĠM YÖNTEMLERĠ

DARBE DENEYİ MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ. 1. Metalik Malzemelerin Darbe Deneyi

Malzeme Bilgisi Prof. Dr. Akgün ALSARAN. Mekanizma ve etkileyen faktörler Difüzyon

Mikroyapısal Görüntüleme ve Tanı

YATAK HASARLARI (I) Mustafa YAZICI TCK

METALİK MALZEMELERİN GENEL KARAKTERİSTİKLERİ BAHAR 2010

CALLİSTER - SERAMİKLER

MALZEME BİLGİSİ. Katılaşma, Kristal Kusurları

CALLİSTER FAZ DÖNÜŞÜMLERİ

Malzemelerin Yüzey İşlemi MEM4043 / bahar

DENEYİN ADI: Çeliklerin Isıl İşlemi. AMACI: Çeliklerde ısıl işlem yoluyla mikroyapı ve mekanik özelliklerin değişiminin öğretilmesi.

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

BÖHLER W302. Sıcak iş Çeliklerinin Başlıca Özelliklerinin Karşılaştırılması

Transkript:

MALZEMELERDE RASTLANAN HASAR TÜRLERİNE GENEL BİR BAKIŞ

1. Metal Yorulması Hasar Türleri 2. Üretim aşamasından kaynaklanan hatalar a) Döküm b) Metal-dışı kalıntı c) Isıl işlem d) Hadde e) Hatalı montaj vb. hatalar 3. Sürünme (yüksek sıcaklık) 4. Korozyon hataları (Genel korozyon, gerilimli korozyon çatlakları) 5. Hidrojen gevrekliği 2

Metal Yorulmasından Kaynaklanan Hasarlar Metal Yorulması: Kırık yüzey, makro incelemede gevrek kırılmış gibi bir izlenim verir. Yüzey düzdür. Çatlak daima çekme gerilimleri altında oluşur. Parça üzerindeki yükler, akma dayancının altında olabilir. Önce yüzeyde çatlak oluşur. Daha sonra çevrimli yük altında bu çatlaklar ilerler. Dolayısı ile çevrimli yük metal yorulmasının önemli bir parçasıdır. 3

Metal Yorulmasından Kaynaklanan Hasarlar Hasarlanma Mekanizması: 1. Yüzeydeki bir hata üzerinde çatlak oluşur 2. Çevrimli yük altında ilerler 3. Belirli bir aşamada geriye kalan kesit yükü çekemeyerek kırılır 4

Metal Yorulmasından Kaynaklanan Hasarlar Bir makas yayı 5

Çatlak başlangıç noktası Çatlağın yavaş ilerlediği bölge Çatlağın hızlı ilerlediği bölge 6

Yorulma hasarlarını tetikleyen faktörler Yüzey hataları Malzemenin çekme dayancı Sivri köşeler Tasarım yüklerinin aşılması Yüzeye yakın bölgelerdeki gerilim dağılımı 7

Keskin köşeler Yüzeydeki çizik, zedelenme vb. hatalar yorulma çatlağının oluşumunu tetikler. Bunun nedeni, bu bölgelerde gerilim birikiminin oluşmasıdır. Çatlak ucundaki gerilim, normal gerilim (σ 0 ) dağılımından çok daha yüksek bir değere ulaşabilir (σ max ) σ max malzemenin kopma dayancını geçeceğinden çatlak ilerlemesi mümkün olur. 8

Yüzey hataları: Taşlama veya torna izleri Haddeleme sırasında oluşan yüzey hataları (katlama vb.) Korozyon sonrası oluşan hatalar Montaj vb. tamirat sırasında yüzeye yanlışlıkla çarpılan sert ve sivri cisimlerin oluşturduğu zedelenmeler Diğer hatalar 9

Çekme dayancı Genellikle 1000 MPa civarında bir çekme dayancı istenir. 10

Yüzeyde oluşturulan kalıcı gerilimler Yüzeyde basma gerilimlerinin oluşturulması, yorulma dayancını artıran önemli bir faktördür. Soğuk deformasyon, yüzeyi bilyalarla dövme (shot peening), indüksiyon ile sertleştirme ve sementasyon işlemleri kalıcı gerilim yaratan işlemlere örnek olarak verilebilir. 11

Dişleri ovalama ve talaşlı imalat ile açılan cıvataların yorulma dayançlarının karşılaştırlması 12

13

2.2.3. Üretim Aşamasından Kaynaklanan Hasarlar Döküm aşamasında 1. Hatalı besleme, yolluk tasarımı 2. Sıvı metalin gazının alınmaması 3. Döküm parçanın iri taneli bir yapıya sahip olması gibi hatalar en sık yapılan hatalardır ve hasarlanma kaçınılmazdır. 14

Normal bir döküm 15

Hatalı yolluk tasarımı ve hatalı bir döküm 16

Döküm ve Dövme Ürünlerin Karşılaştırılması Döküm parçaların özellikleri: Karmaşık şekillerin kolay ve talaşlı imalat gerektirmeden üretilmesi. Üstün mekanik özelliklere gereksinim duyulmayan uygulamalarda kullanılabilmesi birer avantajdır. Buna karşın Metal-dışı kalıntıların iri olması ve yönlendirilmemiş olması. Tane islah problemi döküm parçaların zayıf yönlerinden bazılarıdır. 17

Döküm ve Dövme Ürünlerin Karşılaştırılması Dövme veya Hadde Ürünler: Daha maliyetli Tane islahı gerçekleştirilir Metal-dışı kalıntılar ufalanır ve hadde yönünde yönlendirilir. 18

Sıcak haddeleme ve tane ıslahı 19

Dövme ve hadde ürünlerde metal-dışı kalıntıların islahı. Metal-dışı kalıntılar ufalanır ve yönlenir. 20

Haddelenmiş bir kütükten talaşlı imalat ile üretim. Dövme işlemi ile üretilen aynı parçada kalıntı yönlenmesi Talaşlı İmalat Dövülmüş Parça 21

Metal Dışı Kalıntılar (Inkluzyonlar) Metal-dışı kalıntıların kaynakları: Kalıntıların sıvı çelikte oluşumu karmaşıktır. Bazı kalıntılar ocak ve pota refrakterlerinden, bazıları curuftan, bazıları da hava ile temas sonrası oksitlenmeden gelebilir. Sıvı çeliğin içindeki çözünmüş oksijen çeliğin özelliklerini olumsuz etkiler. Bu nedenle alınması gerekir. De-oksidasyon olarak tanımlanan bu işlemde, sıvı çelik içine oksijene demirden daha fazla gereksinimi olan Si ve/veya Al atılır. Böylece ufak SiO 2 ve Al 2 O 3 kalıntıları oluşurken oksijen miktarı düşürülmüş olur. Oksijeninin alınma miktarına göre çelikler: Kaynar Yarı-durgun ve Durgun olarak adlandırılırlar. 22

Metal-dışı kalıntılar. Kontinü döküm sırasında curuf sıvı metale karışabilir (törbilans veya döküm işlemini zamanında durdurmamak nedeni ile) 23

Çelik içindeki metal-dışı kalıntıların kaynağı karmaşıktır. 24

Çeliğin durgun, yarı-durgun veya kaynar olmasına bağlı olarak çeliğin mekanik özellikleri çok etkilenir. Örneğin derin çekme işlemi yapılacak çeliklerin mutlaka durgun olması gerekir Metal-dışı kalıntıların yorulma özelliklerine etkisi de olumsuzdur. 25

2.2.5. Isıl İşlem Hatalarının Neden Olduğu Hasarlar Isıl İşlem Türleri 1. Gerilim giderme 2 Normalizasyon 3. Östenitleme 4. Suverme 5. Menevişleme 6. Suverme 7. Tavlama 8. Çözündürme 9. Yaşlandırma 10. Gerilimli yaşlandırma 26

Isıl işlem sırasında en sık rastlanan hatalar: 1. Çok yüksek sıcaklığa çıkmak 2. Isıtılması gereken sıcaklığın altında kalmak 3. Çok uzun süre ısıl işlem yapmak 4. Çok kısa süre ısıl işlem yapmak 5. Uygun olmayan atmosferde ısıl işlem yapmak Dolayısı ile sıcaklık (T, ºC) ve zaman (t) en önemli iki parametre olarak karşımıza çıkıyor. 27

Hidrojen Gevrekliği Özellikle yüksek dayançlı çeliklerde görülen bir hata türüdür. İçyapıda hidrojenin atom düzeyinde çözünmesi ile gevreklik oluşur. İleri aşamalarda (gecikmeli olarak) çatlamaya neden olur. Hidrojen kaynakları: Çelik üretimi sırasında kullanılan hammaddeler. Kaynak işlemi sırasında nemli bir madde ile temas (nemli kaynak elektrodu) Elektrolitik metal kaplamada katot üzerinden hidrojen çıkışı Çeliklerin yüzey temizleme işleminde asit+su banyosunda hidrojen gazı çıkışı 28

Katot tepkimesi: Ni ++ + e - >>> Ni (metalik kaplama) Ancak 2H + + 2e - >>> H 2 (gaz) (Hidrojen gevrekliğine neden olabilir) 29

Hidrojen gevrekliği giderilebilir mi? Bazı durumlarda mümkündür. Örneğin, elektrolitik kaplama sonrası gecikmeden 170ºC - 210ºC da 4-5 saat bekletmek gevrekliği giderir. Hidrojen gevrekliği testi 30

Gerilimli Korozyon Çatlağı Gerilimli korozyon çatlağının oluşması için üç önemli parametrenin biraraya gelmesi gereklidir: 1. Çekme gerilimleri 2. Çatlağa neden olabilecek bir iyon (Cl, F vb.) 3. Gerilimli korozyona hassas bir malzeme Örnek olarak Klor içeren bir ortamda östenitli paslanmaz çelik. Çelik kalıcı iç gerilimler içeriyorsa çatlak oluşma olasılığı yüksektir. Oluşan çatlağın belirgin özellikleri vardır: Çatlak mutlaka yüzeyden başlar. Bu beklenen bir olgudur, çünkü iyonlar korozyonu başlatmaktadır. Çatlak çatallı (dallantılı) bir biçimde ilerler. 31

İç gerilimlerin kaynakları: Üretimden gelen iç gerilimler (soğuk deformasyon, kaynak işlemi, shot peening vb. Servis sırasında oluşan gerilimler (ısınma soğuma döngüsü, aşırı yükleme vb. etkenler. Gerilimli korozyon için çözüm: iç gerilimleri en aza indirgemek, ortamdan kimyasal iyonları uzaklaştırmak, veya gerilimli korozyona hassas olmayan bir malzeme kullanmak. Örneğin paslanmaz çelik yerine nikel. 32

Yüksek Sıcaklık Hasarları Yüksek sıcaklık farklı mekanizmalarla hasar verebilir: Sürünme (Yüksek sıcaklıkta uzun süreli çalışma) İçyapıda dejenerasyon (kısa süreli çalışma) Termal yorulma Yüksek sıcaklık metal yorulması 33

Sürünme: Tanım: Yüksek sıcaklıklarda sabit yük altında uzama ve ileri aşamada kopma. Sürünme 3 evrede ilerler: I. Evre: Sadece atomik düzeyde değişimler oluşur. II. Evre: İçyapı dejenere olmaya başlar. Tane büyümesi gözlenir. III: Evre: Tane sınırlarında kayma ve bu bölgelerde gözenek oluşumu gerçekleşir. Gözeneklerin sayısı artar ve kopma gerçekleşir. 34

Sürünme eğrisi 35

Malzemelerde Sürünme Hasarı Yüksek sıcaklığa maruz kalan malzemelerde, zamana bağlı değişimler olur. İlk aşamada atomsal düzeyde gerçekleşen bu değişimler, ileri aşamalarda içyapıya yansır ve malzemenin önce dayancının düşmesine daha sonra hasarlanmasına neden olur. Yapısal değişiklikler şu şekilde özetlenebilir: Karbür vb. parçacıkların büyümesi ve birleşmesi. Fazların dejenerasyonu. Tane büyümesi. Tanelerarasında boşluk oluşumu. Boşlukların birleşmesi. Çatlak oluşumu KOPMA

Sürünme ile gözenek oluşumu 37

Termal Yorulma: Malzemede çok sık yaşanan soğuma ve ısınma döngüsü ile meydana gelir. Metal yorulması ile benzerdir. Yüksek Sıcaklıkta Metal Yorulması: Bir metalin akma ve kopma dayançları yüksek sıcaklıklarda düşer. Buna bağlı olarak çevrimli yük altındaki bir parçada daha erken safhalarda metal yorulması görülebilir. 38

Yüksek Sıcaklık Hasarlarının Olası Nedenleri: Bir parçanın tasarım sıcaklığından daha yüksek bir sıcaklığa çıkması Tasarım sıcaklığında çalışan parçanın çok uzun bir çalışma süresi sonunda ömrünü doldurması. 39

0,2%C çelikte mekanik özelliklerin sıcaklığa bağlı değişimi. Bu durumda, yüksek sıcaklıkta metal yorulmasının görülmesi daha yüksek olasılıktır. 40

Oksit tabakasının biriktiği yüzey nedeni ile boru daha yüksek bir sıcaklığa çıkmaktadır. Böylece, borunun ömrü kısalmakta, erken bir safhada hasarlanmaktadır. 41