B segmenti bir binek araçta amortisör yayının kırılma analizi

Bilindiği üzere süspansiyon helezon yayı, yol topografyasına bağlı olarak darbeleri yumuşatıp süspansiyon sisteminin sarsılmadan stabil kalmasını sağlayarak araç parçalarını korumanın yanı sıra aracın sürüş konforuna da katkı sağlamaktadır. Bu çalışmada, B segmenti bir araçta helezon yay kırılmasının nedeni sistematik olarak araştırılmıştır. Hasarlanan yay araçta ön süspansiyonda kullanılmakta olup, tel çapı 12 mm, uzunluğu 350 mm olan yayın sarımlar arası mesafesi ise 75 mm'dir. Süspansiyon yayının kullanıldığı aracın hasar öncesi 220 000 km'yi aşmış olduğu tespit edilmiştir. Araç genellikle asfalt yolda kısmen de düzgün olmayan toprak zeminde kullanılmıştır. Coğrafya ve mevsimsel şartlar göz önüne alındığında araç zaman zaman yağmur ve kar suyuna/tuzlu su maruz kalmaktadır. İnceleme kapsamında mikroskopi çalışmaları (optik ve taramalı elektron), sertlik ve metalografik çalışmalar gerçekleştirilmiş ve yaydaki gerilme dağılımını belirlemek için sonlu elemanlar analizi kullanılmıştır. Yay malzemesinin iç yapısının temperlenmiş marteztit olduğu yapılan SEM ve optik mikroskop incelemeleriyle birlikte ortaya koyulmuştur. Merkez ve yüzeye yakın bölgelerden alınan sertlik ölçümlerinin ortalama olarak 594 HV değerlerine ulaşması malzemenin iç yapısının temperlenmiş martenzit yapıda olduğunu desteklemektedir. Hasar analizi sonuçları, kırılmanın yorulma kaynaklı olduğunu ve çatlak başlangıcının ilginç bir şekilde gerilmenin maksimum olduğu yayın iç yüzeyinde değil, yayın üst yüzeyi ile dışa bakan kısımlar arasında yer alan korozyon oyuklarında olduğunu göstermiştir. Yayda kullanılan çeliğin (AISI 9254) mikroyapı, sertlik gibi özellikleri ve sonlu elemanlar analizinden (FEA) elde edilen gerilme değerleri dikkate alındığında tasarım, malzeme seçimi, ısıl işlem ve imalat süreçleri açısından herhangi bir sorun olmadığı anlaşılmıştır. FEA sonuçları, korozyon kaynaklı oyuklaşmanın nominal gerilmeyi 1,70-1,85 oranında artırdığını göstermektedir. Bununla birlikte maksimum asal gerilme dikkate alındığında, oyuk içinde çentik katsayısının 2,6 değerini aşmış olması, yayların mekanik davranışlarının değerlendirilmesinde maksimum asal gerilmenin daha belirleyici olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Parça yüzeyine uygulanan son boyama işleminin yayı yol yüzeyinden gelen yağmur suyu/tuzlu kar suyu gibi bozucu etkilere karşı korumakta yetersiz kaldığı anlaşılmış ve boya kalitesinin iyileştirilmesi ve/veya yayı yol yüzeyinden gelen etkilere karşı koruyacak polimerik bir parça takılmasının sorunun çözümünde faydalı olacağı sonucuna varılmıştır.