Tasarım parametrelerinin ticari araçlarda kullanılan yaprak yayların yorulma davranışına etkileri
Effects of design parameters on the fatigue behavior of leaf springs used in commercial vehicles
Yazar: MERT YANMAZ
Danışman: PROF. DR. ÇINAR EMİNE YENİ
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Mekanik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Kalıntı gerilmeleri = Residual stresses

Özet:
Bu çalışmada ticari araçlarda süspansiyon sisteminin en önemli parçalarından biri olan yaprak yay, tasarım parametreleri açısından ele alınmıştır. Yaprak yaylar parabolik, konvansiyonel ve z tip yaprak yaylar olmak üzere çeşitli tiplerde bulunabilir. Yaylar geleneksel olarak çelik lama malzemeleri olan 55Cr3, 51CrV4, 52CrMoV4, 51B60H ve 5160H gibi farklı malzemelerden imal edilmektedir. Hangi malzemelerin kullanılacağı araçların taşıma kapasitelerine göre değişen farklı lama kalınlıklarına göre değişmektedir. Gelişen yeni teknolojiler ve ana sanayideki rekabet ortamı sonucu üretici firmalar tarafından maliyet, dayanıklılık, ağırlık gibi çeşitli parametrelerde ihtiyaçları karşılama noktasında pek çok çalışma yapılmaktadır. Bu çalışmada 51CrV4 ve 51B60H çelik malzemeden imal edilen parabolik yaprak yaylar yorulma dayanımı açısından incelenmiştir. Buna ek olarak yaprak yay teknik resimlerinde tasarımcılar tarafından belirlenen yüzey pürüzlülüğü ve artık gerilme gibi parametrelerin yaprak yayın yorulma davranışlarına etkileri çalışma kapsamında deneysel olarak incelenmiştir. Deneysel çalışmalar kapsamında farklı yöntemlerle belirlenen yüzey pürüzlülüğü değerleri, bu yüzeylere gerilim altında uygulanan kumlama işleminin yarattığı farklı artık gerilme değerleri, bu gerilmelerin yorulma ömrünü ne derece etkilediği yapılan düşey yorulma testleriyle ortaya koyulmuştur. Yaprak yay genişliği ve göz kalınlığı gibi tasarım parametrelerinin yaprak yay yorulma ömrüne ve gerilme değerlerine etkileri ile ilgili bilgisayar destekli analizler gerçekleştirilmiştir.

Abstract:
In this study, leaf springs which are one of the most important components in commercial vehicles, are investigated in terms of design parameters. There are three types of leaf springs. These are parabolic, conventional and airlinkers. Steel materials such as 55Cr3, 51CrV4, 52CrMoV4, 51B60H and 5160H are being used for leaf springs. The material to be used is defined according to rolled layer thickness that varies with load carrying capacity of vehicles. As a result of improving the state of the art technologies and competition environment created by vehicle manufacturers, there are many studies on meeting customer requirements. In this study, parabolic leaf springs manufactured from 51CrV4 and 51B60H hot rolled steel materials have been investigated in terms of fatigue behavior. In addition, some properties which are given on technical drawings such as surface roughness and residual stress levels are also analysed. Surface rougness values derived from different descaling methods, generated residual stress values associated with stress shot peening process and their effect on fatigue life of leaf springs are demonstrated with fatigue tests. Computer aided analysis have been performed to demonstrate the effect of design parameters, such as leaf width and eye thickness, on fatigue life and static stress values.