Sürünme Hasarı HASAR ANALİZİ Prof. Dr. Akgün ALSARAN 11 Giriş Sürünme nedir Sürünmeye etki eden faktörler Sürünme hasarı mekanizmaları Sürünme hasarı örnekleri Ana Hatlar 22 Özellikle 1930’lu yıllardan itibaren teknolojide meydana gelen önemli gelişmeler. Yüksek sıcaklıklara dayanıklı malzeme gereksinimini artırmıştır. Günümüzde yüksek sıcaklık uygulamaları; • Türbinler, • Kimyasal ve petrokimyasal endüstriler • Nükleer reaktörler alanlarında olmaktadır. Bu alanlarda kullanılan malzemelerin özelliklerinde zamanla meydana gelen hasar iki grupta toplanabilir. • Mekanik Hasarlar • Kimyasal hasarlar Düşük sıcaklıklarda plastik şekil değişimi sadece malzemeye uygulanan gerilmeye bağlıdır. Sürünmenin sebep olduğu plastik deformasyon ise gerilme yanında sıcaklık ve zamana bağlıdır. Giriş 33 Giriş 44 Malzemelerin yüksek sıcaklıkta sabit bir yük altında (hatta kendi ağırlıkları ile bile) zamanla kalıcı plastik şekil değiştirmesine sürünme denir. Malzemenin akma gerilmesinin altında sürekli olarak uygulanan gerilme nedeniyle oluşan yavaş deformasyon Sürünme 55 Sürünme deneyi, sabit sıcaklık ve sabit gerilme altında yapılır ve birim uzamanın zamanla artışı sürünme eğrisi olarak çizilir. Sürünme 66 Birincil bölgede; Yükün etkisiyle numune uzar, burada dislokasyon hareketleri hakimdir. Numunede deformasyon sertleşmesi olur. Diğer taraftan yüksek sıcaklık nedeni ile iç gerilmeler giderilir. Kendine gelme, toparlanma oluşur. Pekleşme hızı toparlanma hızından daha fazladır bu nedenle sürünme hızı yavaşlar. Sürünme 77 İkincil bölgede; • Dislokasyon ağları ve yığılmaları rahatlama mekanizmaları olarak da adlandırılabilecek dislokasyon tırmanması ve dislokasyon kayması ile dengelenir ve bu nedenle gerinim artış oranı sabit kalır. • Pekleşme hızı ve toparlanma hızı birbirine eşittir. • Sürünme hızı şekildeki gibi ikincil bölgenin eğimidir. • Mühendislik hesaplarında saatteki, belli sıcaklıktaki sürünme hızı SÜRÜNME MUKAVEMETİ olarak alınır. Sürünme 88 Üçüncül bölgede; • C`den D`ye olan üçüncü bölgede iç boşluk oluşumları luşur. • Boyun oluşumu meydana gelir ve buna bağlı olarak gerilim (stres) artar. • Yumuşama hızı pekleşme hızından daha fazla olur ve malzeme kopuncaya kadar sürünme hızı giderek artar. Sürünme 99 Yaklaşık 0,4.Tm ve üzeri sıcaklıklarda sürünme hızı önemli oranda artış gösterir. Alüminyum ve alaşımları yaklaşık 250°C’de sürünme davranışı gösterirken, kalay ve kurşun gibi yumuşak metaller oda sıcaklığında sürünür. Sıcaklık nedeniyle türbin kanadında meydana gelen hasar Nikel esaslı alaşımlar yaklaşık 650°C’de sürünürken, çelik 450 °C’de sürünür. Düşük sıcalıklarda çekme deneyi sonucu oluşan klivaj kırılması, Sürünme 10 10 . . Zaman Zaman d2 d1> d2 d: Tane çapı Zaman Sürünmeye etki eden faktörler 11 11 Alaşım İlavesi: Alaşım miktarı arttıkça sürünme dayanımı artar. Soğuk şekillendirme: Dislokasyon hareketliliği engellendiği için sürünme dayanımı artar. Fakat soğuk şekillendirme yeniden kristalleşme sıcaklığını azalttığı için %15-20 arasında olmalıdır. Çökelme sertleşmesi: Çökelme sertleşme mekanizmasında dislokasyon hareketliliği engellendiği için sürünme dayanımı olumlu yönde etkiler. Aşırı yaşlanma bölgesine geçmemeye dikkat edilmelidir. Sürünme dayanımını artırmak 12 12 Dislokasyonların kayma ve tırmanması Tırmanma: Yüksek sıcaklıkta boş yerlerin yayınması ile dislokasyonunun bulunduğu düzlemi terk etmesi olayıdır. Dislokasyon düzensizlikten uzağa tırmandıktan sonra kaymaya devam ederek, uygulanan en düşük gerilmelerde bile numunenin şekil değiştirmesini sağlar. Sürünme mekanizmaları 13 13 Tane sınırı kayması Yüksek sıcaklıklarda aktif hale gelen bir mekanizmadır. Artan sıcaklıkla taneleri bir arada tutan kuvvet azalır ve etki eden gerilmelerin etkisi ile tanelerin birbirleri üzerinde kaymaları mümkün hale gelir. σ σ Sürünme mekanizmaları 14 14 Nabarro Herring Sürünme Bu tip sürünmede atomlar tane içinde yayınarak olarak, tanelerin uygulanan gerilme doğrultusunda deforme olmasına neden olurlar. Sıcaklık arttıkça atomların difüzyonu kolaylaşacağı için, bu tip sürünme büyük oranda sıcaklığa bağlıdır. Bu tip sürünme oldukça yüksek sıcaklıklarda meydana gelir. Uygulanan gerilmenin ve tane boyutunun bu tip sürünmeye olan etkisi azdır. Sürünme mekanizmaları 15 15 Coble Sürünme Bu tip sürünmede atomlar tane sınırları boyunca difüze olarak tanelerin, uygulanan gerilme doğrultusunda deforme olmasına neden olurlar. Tane sınırlarındaki difüzyon, tane içine göre daha kolay olduğu için, bu tip sürünmenin gerçekleşmesi için çok yüksek sıcaklıklara gerek yoktur. Bu yüzden bu tip sürünme, Nabarro-Herring tipi sürünmeye göre daha düşük sıcaklılarda gerçekleşir. Bu tip sürünmede ana etken tane boyutudur. Tane boyutu küçüldükçe, tane sınırlarının sayısı artacağından bu tip sürünmenin etkisi artacaktır. Sürünme mekanizmaları 16 16 Kırılma iki farklı yüzey gösteriyor, yavaş ilerleme bölgesi, hızlı ilerleme bölgesi Sürünme hasarı örnekleri 17 17 Boşlukların gelişimi Sürünme hasarı örnekleri 18 18 Uçak kanadı, büyütme oranına göre resimler Sürünme hasarı örnekleri 19 19 Sürünme hasarı örnekleri 20 20 Kurşun tank çalışma esnasında hasara uğramış Tankın sol tarafından alınan numunenin SEM görüntüleri Sürünme hasarı örnekleri 21 21 Tankın orta tarafından alınan numunenin SEM görüntüleri Tankın sağ tarafından alınan numunenin SEM görüntüleri Kırılma yüzeyleri intergranüler kırılma gösterir ve düz kırılma yüzeylerinde ince çatlak hatları mevcuttur. Bu ince çatlaklar kırılmadan önce sürünme hasarının belirtisidir. Sürünme hasarı örnekleri 22 22 Sürünme hasarı örnekleri 23 23 Sürünme hasarı örnekleri 24 24 Sürünme hasarı örnekleri 25 25 Sürünme hasarı örnekleri 26 26
© Copyright 2024 Paperzz
