Değerlendirme

Hasar analizleri süresince gerçekleştirilen deneysel çalışmalarda ve yapılan analizlerde düz millerin bazen diş dibinden (Şekil 3. 27) bazen de dişsiz bölgeden hasara uğradığı görülmüştür (Şekil 3. 28). Çatlağın başlangıç noktası ve kaynağı her ne olursa olsun hasar türünün yorulma hasarı olduğu belirlenmiştir. Kırık yüzeylerde yapılan incelemeler yorulmaya ait belirleyici izleri sunmaktadır. Bazen ısıl işlemden kaynaklı bir çatlak, bazen mikroyapıda yer alan bir inklüzyon bazen de yüksek gerilmeler sonucu oluşan yorulma çatlağı sonuçta kopmaya kadar uzanan bir hasar mekanizmasını başlatmaktadır. Bu süreçte yorulma ömrünü çatlağın oluşma ve ilerleme hızı oluşturmaktadır.

Şekil 3. 27. Diş dibinden başlayan çatlak sonrası hasara uğramış mil numuneleri

İndüksiyon ile sertleştirilen kısımda (kabuk kısmı) çatlak oluşum bölgesi etrafında ilerleyen yorulma çizgilerini takiben ortaya çıkan gevrek kırılma ve nispeten daha yumuşak olan iç bölgedeki (çekirdek kısmı) sünek kırılma, kırılma yüzeyinin ilk incelemesinde görülebilmektedir (Şekil 3. 29). Bununla birlikte kırık yüzeylerinde yapılan detaylı elektron mikroskop (SEM) incelemeleri çatlak ilerleme çizgilerini detaylı olarak ortaya koymaktadır (Şekil 3. 30).

Şekil 3. 29. Millerin kırık yüzey görüntüsü

Şekil 3. 30. Kırık yüzeyinde yorulma çizgileri

Yapılan sonlu elemanlar analiz çalışmalarının da ortaya koyduğu üzere burulma durumunda en yüksek gerilmeler diş diplerinde oluşuyor olmasına rağmen uygulamada millerin bazen diş dibinde bazen de diş içermeyen bölgede çatlak oluşumu ve ilerlemesi ile hasara uğradığı görülmüştür. Bu da burulma gerilmelerinin sebep olduğu çatlakların dışında

milin üretim aşamasında çatlaklı olarak üretilmiş olması, erkenden çatlağa sebep olabilecek inklüzyonlar içermesi, artık gerilmelerin veya ısıl işlem çatlaklarının hasarı tetikliyor olma ihtimalini güçlendirmektedir. Bu durum, hasar analizi yapılan şaftlara ait bulguların verildiği Tablo 3. 6’da görülmektektedir.

Tahribatsız malzeme muayenesi ve hammadde alımındaki kalite kıstasları ile üretim sürecinde çatlak boyutu kontrol edilebilmektedir. Fakat inklüzyon varlığı, indüksiyon ile sertleştirmede oluşan kabuk-çekirdek bölgesi gerilim farklılığı ve bunun sebep olabileceği çatlaklar hasar için güçlü adaylar olarak durmaktadır.

Tablo 3. 6. Servis şartlarında beklenenden daha önce hasara uğrayan beş farklı milin hasar analizi sonucu elde edilen bulguların özeti

Num. No Çelik ve Mikroyapı Yüzey Sertleştirme Tahmin Edilen

Çatlak Sebebi Açıklama

1 4140 Temper. Martenzit İndüksiyon 6-7 mm Isıl işlem ve/veya sonrası mekanik zorlama

Kirli bir çelik. Isıl işlem

çatlaklarından başlayan yorulma hasarı.

Isıl işlem ve/veya sonrası aşırı mekanik zorlama hatası

2 4140 Temper. Martenzit İndüksiyon Yok Düşük Mukavemet

Temiz bir çelik, düşük mukavemete bağlı gevrek yorulma hasarı. İndüksiyon ile yüzey sertleştirmesi yok. Isıl İşlem hatası.

3 4140 Temper. Martenzit İndüksiyon 5-6 mm Zorlama

Aşırı yüklemeye bağlı yorulma hasarı.

Aşırı yüklemeye bağlı kullanıcı hatası. 4 4140 Temper. Martenzit İndüksiyon 6-7 mm Isıl işlem ve/veya sonrası mekanik sorlama

Kirli bir çelik. Isıl işlem

çatlaklarından başlayan yorulma hasarı.

Isıl işlem ve/veya sonrası aşırı mekanik zorlama hatası

5 4140 Temper. Martenzit İndüksiyon 6-7 mm Isıl işlem ve/veya sonrası mekanik zorlama

Kirli bir çelik. Isıl işlem

çatlaklarından başlayan yorulma hasarı.

Isıl işlem ve/veya sonrası aşırı mekanik zorlama hatası

3.5. Genel Sonuçlar

Beklenenden daha önce kırılmaları üzerine nihai kullanıcı tarafından üretici firmalara iade edilmiş hasarlı veya kırılmış olan ve farklı üreticilerin imal ettiği miller üzerinde hasar analiz çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Bu hasarlı ürünler üzerinde yapılan mikroskobik ve mekanik özellik incelemeleri ve beraberinde gerçekleştirilen sonlu elemanlar çalışmaları ile millerde meydana gelen hasarların ana sebepleri ortaya konulmaya çalışılmıştır.

 Tasarım ilkelerine olabildiğince uyularak tasarlanmış olsa bile, üretimde seçilen malzeme kalitesi ve uygulanan diğer işlem adımları ya da tasarlanandan daha ağır koşullarda çalıştırılması gibi sebepler millerin beklenenden daha önce hasara uğramasında etkin olmaktadır.

 Güç aktarma elemanı olarak kullanılırken, kullanıldığı yerde beklenenden çok daha önce hasara uğramış beş adet tahrik milinin hasar analizinin yapıldığı çalışmada millerin hasara uğramalarında etkin olan hususlar özetle aşağıdaki şekilde ifade edilebilir.

o İncelemesi yapılan birinci hasarlı şaft: Kimyasal yapı ve mekanik özellikler olarak yaklaşık AISI 4140 standard çeliği özelliklerinde olan ve ıslah işlemi sonrası indüksiyon ile 6-7 mm yüzey sertliği kazandırılmış bulunan hasarlı parça üzerinde yapılan çalışmada hasarın meydana gelmesinde ısıl işlemin ve aşırı mekanik zorlamanın etkin olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca, mikro yapı incelemelerinde, inklüzyon oranına göre yapının oldukça kirli ve ısıl işlemden kaynaklanan çatlakların mevcut olduğu görülmüştür.

o İncelemesi yapılan ikinci hasarlı şaft: Kimyasal yapı ve mekanik özellikler olarak yaklaşık AISI 4140 standard çeliği özelliklerinde olan ve ıslah işlemi yapılan bu şaftta indüksiyon ile yüzey sertleştirmenin yapılmadığı tespit edilmiştir. Hasarlı parça üzerinde yapılan çalışmada hasarın meydana gelmesinde aşırı mekanik zorlamanın etkin olduğu tespit edilmiştir. Yüzey sertleştirmenin mevcut olmaması hasarın beklenenden çok önce olmasının açıkça nedenidir.

o İncelemesi yapılan üçüncü hasarlı şaft: Kimyasal yapı ve mekanik özellikler olarak yaklaşık AISI 4140 standard çeliği özelliklerinde olan ve ıslah işlemi sonrası indüksiyon ile 5-6 mm yüzey sertliği kazandırılmış bulunan hasarlı parça üzerinde yapılan çalışmada hasarın meydana gelmesinde aşırı mekanik zorlamanın etkin olduğu tespit edilmiştir. Spline bölgesinde mevcut dişlerdeki dikkate değer ölçüdeki çarpılmalar şaft malzemesinin ve ısıl işlem sürecinin

doğru seçilmesine rağmen kullanıcının şaftı aşırı zorlaması sonucu kırılmanın meydana geldiğini düşündürmektedir.

o İncelemesi yapılan dördüncü hasarlı şaft: Kimyasal yapı ve mekanik özellikler olarak yaklaşık AISI 4140 standard çeliği özelliklerinde olan ve ıslah işlemi sonrası indüksiyon ile 6-7 mm yüzey sertliği kazandırılmış bulunan hasarlı parça üzerinde yapılan çalışmada hasarın meydana gelmesinde ısıl işlemin etkin olduğu tespit edilmiştir. Mikro yapı incelemelerinde, inklüzyon oranına göre yapının oldukça kirli ve ısıl işlemden kaynaklanan çatlakların mevcut olduğu görülmüştür.

o İncelemesi yapılan beşinci hasarlı şaft: Kimyasal yapı ve mekanik özellikler olarak yaklaşık AISI 4140 standard çeliği özelliklerinde olan ve ıslah işlemi sonrası indüksiyon ile 6-7 mm yüzey sertliği kazandırılmış bulunan hasarlı parça üzerinde yapılan çalışmada hasarın meydana gelmesinde ısıl işlemin ve aşırı mekanik zorlamanın etkin olduğu tespit edilmiştir. Mikro yapı incelemelerinde, inklüzyon oranına göre yapının oldukça kirli ve ısıl işlemden kaynaklanan çatlakların mevcut olduğu görülmüştür.

Hasarlı şaftlarda meydana gelen çatlak ve kırılmalar spline bölgesindeki diş diplerinde ve yüzeye yakın ısıl işlem nedeniyle ortaya çıkabilecek iç gerilmelerin yoğun olduğu yerlerde rastlanmıştır. Yapılan sonlu eleman modelleme çalışmaları da kırılmanın başlangıç noktasının diş diplerinde ve/veya yüzey çatlakların mevcut olabileceği bölgelerden başlayabileceğini doğrulamıştır.