Titreşimle gerilme giderme yönteminin kaynaklı birleştirmelerin yorulma ömrüne etkisinin araştırılması
Investigation of the effect of vibration stress relief method on the fatigue life of welded joints
Yazar: SİNEM KAÇAR
Danışman: PROF. DR. OĞUZHAN YILMAZ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Kaynakla birleştirilen parçalar işlem esnasında sıcaklık değişimlerine maruz kalırlar. Isı
etkisinin şiddetine, malzemelerin mekanik özelliklerine ve bağlantı biçimine bağlı olarak
ısınan malzemelerin genleşmesi, çevresindeki ısınmamış bölge tarafından engellenir. Bu
engelleme sonucunda malzemelerde artık gerilmeler ve kalıcı şekil değişimleri oluşur. Yapı
içerisindeki artık gerilmeler yorulma ömrünün kısalmasına ve çarpılma hasarlarına sebep
olurlar. Performansının ve dayanımının uzun olması istenen ağır ve değişken yükler altında
çalışan kaynaklı yapılarda, yorulma dayanımının belirlenmesi ve artık gerilmeleri azaltarak
yorulma ömrünün arttırılması amacıyla literatürde çalışmalar bulunmaktadır. Kaynaklı
yapılarda dayanımın arttırılması için, kaynak öncesi ve/veya kaynak sonrası çeşitli
yöntemler uygulanmaktadır. Bu çalışma kapsamında ise kaynaklı parçalarda bulunan artık
gerilmeleri mekanik titreşimler uygulayarak gideren titreşimle gerilme giderme (TGG)
yöntemi incelenmiştir. Bu metot, az enerji sarfiyatı sağlaması, maliyetleri azaltması,
verimliliği, mekanik dayanımı artırması ve daha az hava kirliliğine neden olduğundan son
yarım yüzyılda sıklıkla kullanılmaktadır. Çalışma kapsamında; sanayide oldukça yaygın
olarak kullanılan DIN17100 (st52-3) malzemesi ile kaynak sonrasında TGG uygulanan ve
gerilme gidermesiz numunelerin mekanik özellikleri karşılaştırılmıştır. İki farklı parametre
için öncelikle çekme deneyleri, daha sonra Brinell metoduyla sertlik ölçümleri yapılmış olup
TGG sonrası bu deney sonuçlarında artış meydana gelmiş ve plakanın mukavemeti artmıştır.
Kalıntı gerilmelerin yorulma ömrüne etkisini incelemek için Manyetik Barkhausen Yöntemi
ile kaynaklı plakaların TGG sonrası ön ve arka yüzündeki kalıntı gerilme değişimleri
incelenmiş ve hem ön hem de arka yüzeyde kalıntı gerilmelerde azalma gerçekleştiği
görülmüştür. Son olarak, üç nokta yorulma deneyleri yapılarak kaynaktan sonra uygulanan
TGG yönteminin yorulma ömrüne etkisi araştırılmıştır. TGG uygulanan numunelerin
yorulma dayanımlarının yaklaşık üç kat arttığı sonucuna ulaşılmıştır.

Abstract:
Welded parts are faced heating and cooling cycles during the joining process. The expansion
of the heated parts during welding is restricted by the surrounding materials depending on
the intensity of heat effect, mechanical properties of those materials and the geometry of
assembly. Residual stress and plastic deformations occur due to these restrictions. Residual
stresses lead to decrease fatigue life and rise distortional failure. Various methods are applied
before welding and / or after welding to increase the strength in welded structures. In this
study, Vibration Stress Relief (VSR) method, which promises to reduce residual stresses in
welded parts with applying mechanical vibrations was investigated. This method has been
frequently used in the past half century because of lower consumed energy, lower cost,
efficiency, no damage and less pollution. In this study, mechanical properties' differences
were compared between vibration stress relief welded parts and non-stress relief welded
parts which were DIN17100 (St52-3) material, widely used in the industry. Firstly, tensile
tests were carried out and then hardness measurements were accomplished according to
Brinell Hardness Method. After VSR, tensile strength and hardness results have increased.
To investigate the effects of residual stresses on fatigue life, residual stress changes of front
and back of the welded plates were measured by Magnetic Barkhausen Method. Residual
stress values on the front and the back surfaces of plate reduced according to measurement.
Finally, three point fatigue tests were performed to investigate effectiveness of VSR in terms
of the fatigue life. It was observed that the fatigue life increased about three times after
vibration stress relieving process.