Kuvvet dönüştürücülerinde yay elemanı malzemesi özelliklerinin performans üzerindeki etkisi

Kuvvet dönüştürücülerinin kuvvet altında elastik şekil değiştiren ve yay elemanı olarak tanımlanan parçasına uygulanan değişik ısıl ve termo-mekanik işlemlerle kuvvet dönüştürücü performansı arasında ilişki kurulmaya çalışılmıştır. Bu amaçla deney malzemesi olarak AISI 4340 çeliği seçilmiş ve uygulanan ısıl işlemlerle malzemenin yapısı değiştirilmiş ve bu değişimin kuvvet dönüştürücünün performans özellikleri olarak nitelendirilen tekrarlanabilirlik, doğrusallık, histerisiz ve sürünme hataları üzerindeki etkisi belirlenmeye çalışılmıştır. Kolon tipindeki kuvvet dönüştürücü sadece çekme yönünde kuvvet ölçecek ve 100 kN kapasitesinde olacak şekilde tasarlanmıştır. Yay elemanının iç yapısall özelliklerini değiştirmek için uygulanan ısıl işlemler ve elde edilen sertlik değerleri şunlardır: a. 845 C'de 30 dakika ostenitleme, yağda su verme, 600 C'de 1.5 saat temperleme, 35 RSD-C, b. 845 C'de 30 dakika ostenitleme, yağda su verme, 440 C de 1.5 saat temperleme, 45 RSD-C, c. 845 C'de 30 dakika ostenitleme, yağda su verme, 205 C de 1.5 saat temperleme, 55 RSD-C, d. 1000 C'de 4.5 saat ostenitleme, yağda su verme, 440 C de 1.5 saat temperleme, kaba martenzit yapı, 45 RSD-C, e. 845 C'de 30 dakika ostenitleme, 320 C'deki tuz banyosunda 40 dakika ostemperleme, beynitik yapı, 45 RSD-C. 45 RDS-C sertliğindeki numunelere uygulanan mekanik ve termo-mekanik işlemler şunlardır: a. 10-100 kN aralığında 105 tekrarlı çevrimsel zorlanma, b. 380 C'de 95 MPa gerilme altında 4 saat ön sürünme zorlanması, c. Oda sıcaklığında kapasitenin 3 katı öngerilme uygulanması, d. Oda sıcaklığında % 0.4 ve % 4 kalıcı şekil değişimi uygulanması. XV11Bu işlemler uygulandıktan sonra numuneler tasarıma uygun olarak dirençli uzama ölçerler yapıştırılıp gerekli köprüler kurularak hazırlanmıştır. Numunelerin performans özelliklerini belirlemede 2 x 10'5 (% 0 .002) doğruluğa sahip ölü ağırlıklı kuvvet standardı makinası kullanılmıştır. Farklı işlemlerle değişik iç yapılar kazandırılmış numunelerin performans özelliklerinde görülen farklılıklar yorumlanmaya çalışılmıştır. Elde edilen sonuçları şu şekilde özetlemek mümkündür: I. Tekrarlanabilirlik ve doğrusallık hatasının malzemeye ve uygulanan termo-mekanik işlemlere bağlı olmadığı, büyük oranda dirençli uzama ölçerlerin deney numunelerine yapıştırma işlemine, dönüştürücünün tasarımına, yükleme koşullarına ve yükleme sırasında kullanılan aparatlara bağlı olduğu belirlenmiştir. 2. Histerisiz hatası malzeme sertliği veya dayanımı arttıkça düşmektedir. 3. Histerisiz hatası 45 RSD-C sertliğindeki martenzitik, beynitik ve kaba martenzitik yapıdaki numunelerde farklılıklar göstermekte olup en küçük histerisiz hatası beynitik yapılı numunelerde elde edilmiştir. 4. Martenzitik yapıya sahip numunelerden en düşük sertliğe sahip olanların çevrimsel zorlanma ile histerisiz hatasında iyileşme diğerlerinde ise kötüleşme görülmektedir. 5. Uygulanan ısıl ve mekanik işlem ne olursa olsun dislokasyon yoğunluğunu artırıcı ve dislokasyon hareketlerini kısıtlayıcı her olay, histerisiz hatasının iyileşmesine yani azalmasına neden olmaktadır. 6. Uygulanan ön şekil değişimi miktarı arttıkça histerisiz hatasında iyileşme görülmektedir. 7. Sürünme hatasının oluşumunda en etkin mekanizmanın atomsal yayınma olduğu, buna dislokasyon hareketlerinin de katkısının olduğu belirlenmiştir. Yayınma imkanının gelişmesi ise sürünme hatasında artışa sebep olmaktadır. 8. Malzeme sertliğine bağlı olarak sürünme hatası değişmekte olup sertlik arttıkça sürünme hatası küçülmektedir. 9. Aynı sertlikteki numuneler içinde en büyük sürünme hatasını beynitik yapıya sahip en küçüğünü ise kaba martenzit yapıya sahip numuneler vermiştir. 10. Histerisiz hatasına benzer şekilde martenzitik yapıya sahip numunelerden en düşük sertliğe sahip olanların çevrimsel zorlanma ile sürünme hatasında iyileşme diğerlerinde ise kötüleşme görülmüştür. 11. Sürünme hatası kalıcı ön şekil değişimine bağlı olarak değişmekte olup ön şekil değişimi miktarı arttıkça sürünme hatasında da azalma görülmektedir. 12. Sürünme ve histerisiz hataları uygulanan ön sürünme uygulamasından olumsuz yönde etkilenmiştir. XV111