Yüksek frekanslı, genlik ayarlı eğilme yorulması test cihazı tasarımı ve 1100 - H14 alüminyum levhasının eğilme yorulması davranışının incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada kimyasal içeriği 99.4 Al – 0.002 Cr – 0.001 Cu – 0.494 Fe – 0.005 Mg – 0.001 Mn – 0.001 Ni – 0.098 Si – 0.014 Ti – 0.008 Zn olan 1100 –H14 alüminyum alaşımı numunelerin eğilme yorulması davranışları incelenmiştir. Çalışmanın hedefi , alüminyum alaşımlarından yapılmış rüzgar türbin ve eksenel fan kanatlarındaki eğilme yorulmasından dolayı oluşan hasarı basite indirgeyerek incelemeye yöneliktir. Bu elemanlardaki yükleme ve gerilme şekline benzer bir yorulma yapabilmek için çalışmanın amacına uygun olarak düzlemsel eğme gerilmeli yorulma cihazı tasarlanmış ve imal edilmiştir. Deneyler iki bölümde gerçekleştirilmiş olup ; birinci bölümde hadde yönünde kesilmiş1100 – H14 alüminyum numunelerin yorulma testleri yapılmış, ikinci bölümde ise hadde yönüne dik kesilmiş1100 – H14 alüminyum numunelerin yorulma testleri yapılmıştır. Bütün yapıların yorulma sınırını tespit edebilmek için elde edilen deneysel veriler kullanılarak alüminyum numunelerin S – N diyagramları ( Wöhler eğrileri ) çizilmiştir. Hasar kriteri ve yorulma ömür sınırı olarak , ortalama N = 107 çevrimine karşılık gelen eğilme gerilmesi alınmıştır. Deney verilerinin istatistiksel değerlendirilmesi için iki parametreli Weibull dağılımı kullanılmıştır. Kırılma yüzeylerinin optik mikroskopta 50X ve 100X büyütülmüş fotoğrafları çekilmiş ve çatlak başlangıcı, çatlak ilerlemesi( yorulma bölgesi ), zoraki kopma safhaları incelenmiştir. Eğilme yorulması deneylerinin yanı sıra , çekme ve üç noktadan eğilme testleri de gerçekleştirilmiş ve sonuçlar değerlendirilmiştir. Test sonuçlarına göre en yüksek yorulma ömrü hadde yönünde kesilmiş 1100 – H14 alüminyum numunelerde elde edilmiştir. Test sonuçlarının üretim esnasında meydana gelen artık gerilmelerden ve numunelerin kesim yönlerinden etkilendiği görülmüştür.

In this study is examined the bending fatigue behaviour of 1100-H14 aluminum plate which has a chemical content of 99.4 Al – 0.002 Cr- 0.001 Cu- 0.494 Fe- 0.005 Mg- 0.001 Mn- 0.001 Ni- 0.098 Si- 0.014 Ti- 0.008 Zn . The aim of study is to find the ways to decrease the damage caused by bending fatigue in using turbine and its axis fan wings made of aluminum alloy . To create a similar fatigue as to loading and stress type in this elements, a plane bending stress fatigue machine is projected and produced in order to reach the goal of the study. The experiments are carried out in two parts ; in the first part, the sample of 1100-H14 aluminum which have been cut on the way of rolling have done fatigue tests, in the second part , this tests are applied to aluminum samples which have been cut verticall on the way of rolling have done. The S-N diagram ( Wöhler curves) v of the aluminum samples are drawn by using the obtained experimental data in order to determine the fatigue limits of all the structures. The bending stress which is equal to an average of N = 107 cycle is accepted as damage criteria and fatigue limit. The Weibull dispersion with two parameters is used to evaluate the numerical data of the experiments. The 50X and 100X enlarged pictures of the broken surfaces are taken by means of an optical microscope and the initiation of cracks, crack propagation, fnal-fracture zone are studied. Besides the bending fatigue experiments , tensile and three- point- bending tests are also carried out and the result are evaluated. According to the test results, the longest fatigue life are obtained from 1100-H14 aluminum samples which have been cut on the way of rolling. The test results are affected by the residual stress and the cutting drections of the samples during the production.