Giriş: Kauçuk, mükemmel mekanik özellikleri nedeniyle birçok uygulamada yaygın olarak kullanılmaktadır. Genel uygulamalardan bazıları lastik, contalar, hortumlar ve titreşim sönümleyicileridir. Servis sırasında, kauçuk bileşenlerin çoğu, yorulma hasarına yol açabilecek dalgalı yüklere maruz kalır. Bu nedenle, kauçuklarda yorulma çalışması oldukça önemlidir. Genel olarak, kauçukların yorulması, üzerinde herhangi bir kusurun olmadığı bölgede tekrarlı yük etkisi ile çatlağın oluştuğu bir periyodu içerir. Bu periyodu çatlaklarının büyümesi ve bir noktaya gelerek kopmanın oluştuğu başka bir periyot takip eder. Bu hat boyunca, kauçuğun yorulma analizinde iki farklı yaklaşım mevcuttur. Bu yaklaşımlar, çatlak oluşumu ve çatlak yayılımı yaklaşımlarıdır. Çatlak oluşumu yaklaşımında yorulma ömrü; mekanik rijitlik kaybı, küçük çatlakların oluşması veya tam kopma olarak tanımlanmaktadır. Çatlak yayılımı yaklaşımı, ilk çatlak şekli ve konumu bilindiğinde kullanılır. Çatlak büyümesi, yırtılma enerjisinin hesaplanmasıyla tahmin edilir.Bu yaklaşım, kauçuk bileşenlerin, kopmadan önce çatlak ilerlemesini sürdürebilmesi durumunda uygundur. Kauçuk bileşenlerin servis sırasındaki yorulma hasarlarının önüne geçmek için son birkaç yıl içerisinde kauçuğun dayanıklılığına yönelik çalışmaların sayısı artmıştır. Kauçuk malzemelerin yorulma ömrünü etkileyen birçok faktör bilinmektedir. Bu çalışmada üç genel faktör incelenmiştir. Bu faktörler, mekanik yük geçmişlerinin etkileri, çevresel etkiler ve kauçuk formülasyonunun etkileridir. Bu faktörler için literatür taraması yapılarak ve önceki derlemeler ışığında bu çalışma hazırlanmıştır. Kauçuğun yorulma davranışı, hem maksimum hem de minimum yük tekrarlarına aşırı derecede duyarlıdır. Bu çalışmada yükleme koşullarının, yükleme periyotlarının, yük dizisinin, çok eksenliliğin, frekans ve yükleme dalga şeklinin etkileri de dahil olmak üzere birçok yönden yorulma davranışı incelenmiştir. Çevresel faktörler, kauçuğun hem kısa hem de uzun süreli yorulma davranışını etkileyebilir. Bu davranışlarda sıcaklık, oksijen ve ozonun etkileri dikkate alınır. Formülasyon ve işleme değişkenlerinin uygun şekilde çoğaltılmasıyla çok çeşitli yorulma davranışları ortaya çıkmaktadır. Burada elastomer türünün, dolgu malzemesinin, hacimsel oranın, kürleyicilerin ve vulkanizasyonun etkileri incelenmiştir. Amaç: Bu çalışmanın amacı günümüz koşullarında farklı alanlarda kullanılan kauçuk malzemelerin değişen servis şartları altındaki yorulmadavranışlarının gözden geçirilmesidir. Kapsam: Kullanılan malzemelerin istenilen mekanik özellikleri sunmasının yanında servis sırasında daha uzun ömürlü olabilmesi için polimerlerin ve kauçukların genel yapısının iyi bilinmesi gereklidir. Bu nedenle günümüz koşulları altında uygun malzemenin bulunması, ayrıca gelişen teknoloji ve şartlara bağlı olarak her koşul altında da kullanılabilecek malzemelerin geliştirilmesine ihtiyaç bulunmaktadır. Yapılan bu derlemenin kapsamını kauçuk malzemeler oluşturmaktadır. Bu bağlamda kauçuk malzemelerin yorulma davranışlarını inceleyen literatür taramalarından faydalanılarak bu çalışma oluşturulmuştur. Bulgular: Çeşitli faktörler kauçuk malzemelerin yorulma davranışlarına etki etmektedir. Genel olarak bu faktörler;mekanik yük geçmişlerinin etkileri, çevresel etkiler ve kauçuk formülasyonunun etkileridir.Mekanik yük geçmişi (zamana bağlı mekanik yüklemeler)ile ilgili olarak yorulma hasarının meydana gelebilmesi için tekrarlı bir yükün mevcut olması gerekmektedir. Kauçuğun yorulma davranışı hem maksimum hem de minimum yük sınırlarına oldukça duyarlıdır. Kauçuk malzemelerde yükleme ile çatlak büyüme oranı ya da yükleme ile yorulma ömrü arasında güçlü bir ilişkinin olduğu görülmüştür. Elastomer türüne ve dolgu maddelerine bağlı olarak, minimum ya da ortalama yüklemenin etkisi yorulma ömrü açısından yararlı veya zararlı olabilir. Çevresel faktörler, kauçuğun hem kısa hem de uzun vadede yorulma davranışını etkilemektedir. Kısa vadede sıcaklık, oksijen veya ozonun varlığı elastomerler açısından zararlıdır. Uzun vadede, yüksek sıcaklık ve oksidatif yaşlanma elastomerlerde kalıcı hasarlar oluşturabilir. Kauçuk formülasyonunun ve işleme değişkenlerinin doğru şekilde çoğaltılmasıyla çok çeşitli yorulma davranışları ortaya çıkmaktadır. Sonuç: Kauçuk yorulma hasarlarında iki temel yaklaşım benimsenmiştir. Bunlar; çatlak oluşumu ve çatlak yayılımıdır. Çatlak oluşumunun kauçukların yorulma ömrü üzerinde çok eksenli etkileritam olarak anlaşılamamıştır. Çatlak yayılımı (büyümesi) üzerine çok eksenli etkiler prensip olarak anlaşılmakla birlikte tam olarak incelenememiştir. Çevresel faktörlerin(sıcaklık, oksijen ve ozon) kauçukların yorulma ömrü üzerindeki etkileri için farklı modeller belirlenmiştir. Kauçuk üzerinde yapılan yaşlandırmalar hem yorulma özelliklerini hem de kauçuk özelliklerini etkilediği için yaşlandırmanın yapısal davranış üzerindeki etkilerinin niceliksel olarak modelleri geliştirilmelidir. Elastomer türü, dolgu malzemesi, hacimsel oranlar, kürleyiciler ve vulkanizasyonlar kauçukların yorulma davranışlarına direk etki etmektedir.
Anahtar Kelimeler: Kauçuk,Yorulma, Çevresel faktörler
|
