MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

HASAR ANALİZİYÜKSEK LİSANS - DOKTORA

DERS NOTLARI

Doç.Dr.İrfan AY

11

Doç.Dr.İrfan AY

2004-2005 BALIKESİR

HASAR ANALİZİHASAR ANALİZİ

TEMELTEMEL

22

TEMELTEMEL

İLKELERİİLKELERİ

HASAR ANALİZİ • Hasar ne demektir?

Hasar herhangi bir olayın yol açtığı zarara denir.

33

• Bir sistem veya parça hangi durumlarda

fonksiyonunu yitirir?

1) Tamamen kullanılmaz olur

1) Kullanılabilecek durumdadır, fakatbeklenen performansı yeterli ölçüde yerinegetiremez.

2) Ciddi bir hasar vardır, kullanılması tehlikeliolabilir.,

• Hasar analizinin amacı nedir?

Hasara sebep olan mekanizmayı belirleyip

44

Hasara sebep olan mekanizmayı belirleyipteknolojik hatayı bulmaktır.

• Hasar analizi hangi safhalar göz önünealınarak yapılır?

•Fonksiyon•Emniyet•Ekonomi•Görünüm

•Tasarım

55

•Malzeme Seçimi•Üretim Yöntemi•Talaşlı İmalat•Montaj

•Servis Performansı

•Hasar Analizi

• Bazı mühendislik dallarında (kimya, maden,metalurji ve imalat) karşılaşılan hasarlarınsebepleri (% olarak)

Hasar Sebebi %

Yanlış malzeme seçimi 38Üretim (fabrikasyon hatası) 15

Tablo 1.1 Hasar Sebebi Tablosu

66

Üretim (fabrikasyon hatası) 15Hatalı ısıl işlem 15Tasarım hatası 11Beklenmeyen çalışma koşulları 8Uygun olmayan ortam koşulları 6Kalite kontrol eksikliği 5Malzeme karışması 2

• Hasar ile kırılma ilişkisi nedir?

� Hasarda kırılma şart değildir

� Hasar bir sistemin veya parçanınfonksiyonunu yitirmesi demektir. Busebeple;

77

sebeple;

• Kırılma da olabilir.

• Şekil bozukluğu da

olabilir.

• Bozulmada olabilir.

88

Hasar Mekanizması %

Korozyon 29Yorulma 25

Tablo 1.2 Hasar Mekanizma Tablosu

• Biraz önce tablo 1.1 de karşılaşılan hasarlarınmekanizmaları nelerdir.

99

Yorulma 25Gevrek kırılma 16Aşırı yükleme 11Yüksek sıcaklık korozyonu 7Gerilmeli korozyon (kor.yor/hid.kırılganlığı) 6Sürünme 3Aşınma veya yenme (erozyon) 3

• Tasarımdan kaynaklanan hatalar nelerdir?

a) (σem) değerinden büyük gerilmelerde görülen kusurlar(bak. tablo 1.3)

Tasarım Hasarı Sebebi

Sünek Hasar (Aşırı elastik – plastik deformasyon, yırtılma veya sünek kırılma)

Hata

Gevrek kırılma (yüzey veya iç çatlaklar) Aşırı yükleme

Yorulma Hata / Aşırı yükleme

Tablo 1.3 Tasarım Hasarı Tablosu

1010

yükleme

Yüksek sıcaklık hasarı (sürünme, oksitlenme, deformasyon)

Hata

Statik kırılma (hidrojen gevrekliği, ortam koşullarının etkisi ile çatlağın yavaş yavaş ilerlemesi)

Aşırı yükleme

Aşırı gerilme yoğunlaşması içeren tasarım (sert köşe, kompleks şekil ve çentik)

Aşırı yükleme

Kompleks bir parçada gerilme analizinin doğru yapılmaması

Hata

Statik çekme mekanik özelliklerinden yapılan tasarım(parçanın çalışma ortamı düşünülmeksizin)

Hata

• Tasarımdan kaynaklanan hatalar nelerdir?

b) (σem) değerinden küçük gerilmelerde görülenkusurlar

• Mikro veya makro çatlaklar

• Mekanik

• Isılişlemler mikro, makro

hatalar doğurur.

1111

• Isıl

• Kimyasalhatalar doğurur.

• Yapı hataları

1) Anizotropi

2) Bölgesel yapı değişiklikleri

Bu hasarlar aşırı yükleme ile oluşurlar.

1212

• Hatalı üretimden kaynaklanan kusurlarnelerdir?

1) Kimyasal bileşimden doğan kusurlar(Kalıntı, kırılganlık yapan elementler (S,P) yanlış malzeme)

2) Döküm kusurları (Kalıntı, segregasyon, porozite)

3) Talaşlı imalat kusurları

4) Kaynak kusurları

1313

4) Kaynak kusurları

2) Isıl işlem kusurları

3) Yüzey sertleştirme kusurları

4) Montaj kusurları

5) Anizotropik yapı kusurları

• Bunların içinde en yaygın kusur hangisidir?

Montaj kusurudur.

1414

Montaj kusurudur.

Tasarımda malzeme seçiminde ve üretimdetitiz davranılıp montaj yapılırken TİTİZDAVRANILMAZ ise hasar kaçınılmazdır.

• Malzemelerin çalışma performanslarıSTANDART DENEYLER ile tahmin edilebilinirmi?

Çok zor. Ancak özel deneylerle belirlenebilir.

1515

• Servis koşullarında hasar sebeplerinelerdir?

1) Aşınma (yenme, oyulma, boyut değişimi)

2) Korozyon

3) Bakım ve tamir sırasında (kaynak, taşlama,

perçinleme, delik açma esnasında doğan) hatalar.

4) Çalışma ortamı kimyasal madde

1616

4) Çalışma ortamı kimyasal maddeiçeriyorsa bunun etkileri

5) Radyasyon etkisi

6) Anormal çalışma şartları (aşırı titreşim, sestitreşimi, darbe, ısıl şok, yüksek sıcaklık gibi)

• Hasarı nasıl teşhis ederiz?

� Kırılma sonucu ise, gevrek mi? Sünek mi?

� Yorulma sonucu ise, uzun ömürlü mü? Kısaömürlü mü?

1717

� Sürünme sonucu ise, hangi yük vesıcaklıkta?

� Deformasyon sonucu ise bükme mi?Plastik deformasyon mu?

� Korozyon sonucu ise, normal korozyonmu? Gerilmeli korozyon mu? Yorulmasonucu korozyon mu?

1818

sonucu korozyon mu?

� Aşınma sonucu ise, nasıl bir aşınma?

Bütün bunlar birbirleriyle etkileşim içindeolabilir.

Örnek : Aşınma, çatlak oluşturur. Sonra yorulmaolur. Hasar ise gerilme, zaman, sıcaklık veortama bağlı olarak oluşur

•

1919

•Örnek: Kırılma ile sonuçlanan bir hasaranalizi yapılırken hangi aşamalar izlenir?

1) Olayla ilgili ÖN BİLGİ toplama

Kısaca hasar olmadan önceki malzemehakkındaki bilgilerdir. Yani parçaya;

− Mekanik, termal kimyasal işlem uygulanıpuygulanmadığı?

2020

− Serviste hangi koşullarda çalışıyordu?

− Yüklemenin tipi, aşırı yükleme hali, sıcaklık,korozif ortamda bulunup bulunmadığı

Hakkında bilgiler toplanır.

2) Olayla ilgili ÖN İNCELEME yapma

− Kırılma hasarının fotoğrafı

− Fotoğrafların profesyonel kişi tarafındançekilmesi

− Kırık parçaların toplanmadan önce herparçanın yerinin tespit edilmesi

2121

parçanın yerinin tespit edilmesi

− Parçanın tam boyutu elde edilinceye kadarkırık parçalarla bir araya getirilmeyeçalışılması

− Kırılmanın nereden başladığınınfotoğraflarla tespiti, böylece hangiparçanın önce kırıldığı ve dolayısıylakırılmanın nereden başladığı tespit

2222

kırılmanın nereden başladığı tespitedilebilinir.

3)- Numune seçimi yapma

Kırılan parçanın sağlam olanı alınır. Kırılmışolanla karşılıklı kıyaslaması yapılır. BazenKırılmanın imalat hatası mı? yoksa işletmeşartlarından mı kaynaklandığı ? sağlam olanlakıyaslanarak bulunur.

2323

4) Numunelerin gözle incelenmesi

Çıplak gözle renk ve yapı değişikliklerigözlenebilir. Yüzeydeki pislikler vedöküntüler bazen kırılmanın nedeniniaçıkça ortaya çıkartabilir.

2424

Kırılma yüzeyinde boya izinin olmasıkorozyona uğramış bölgenin bulunmasıönceden yüzeyde bir çatlakmevcudiyetine delil olabilir. Çıplak gözleincelemede özellikle ÇATLAĞIN İZLEDİĞİYOL takip edilir.

2525

5) Numunelerin ÖN TEMİZLİĞİ nin yapılması

Kırık numuneler, incelenmeleri sırasındakorozyondan korunmak için basınçlı hava ilekurutup, yüzeye yapışan yabancımaddelerden arındırılıp, rutubetsiz bir ortamakonulmalıdır. Sadece yüzeydeki pisliklerigiderecek ve parçaya zarar vermeyecekçözeltilere sokularak parçaların yüzeyi

2626

çözeltilere sokularak parçaların yüzeyitemizlenir.

6) Gerekli ise optik ve elektronmikroskoplarında inceleme yapma

Bazen mikro yapıdan kaynaklanan birhasar için bu inceleme işlemine gerekduyulabilinir. Fotoğraflardan hasar sebebiçıkartılır.

2727

• Hasar analiz raporu nasıl yazılır?

Raporun içeriğinde:

1) Olay hakkında bilgiler

2) Hasar anındaki işletme koşulları

3) Hasara uğrayan parçanın geçmişi ile ilgiliservis kayıtları

2828

1) Parçanın kimyasal bileşimi-mekaniközellikleri

2) Hasarlı parçanın mekanik ve metalurjikinceleme sonuçları

3) Hasarın hangi mekanizmadan ve hangisebepten oluştuğu

4) Bu hasarın önlenmesi için tavsiyeler

2929

4) Bu hasarın önlenmesi için tavsiyeler

bulunmalıdır.