Kaynaklı ve yapıştırmalı ince cidarlı yapıların mekanik davranışlarının belirlenmesi

İnce cidarlı dairesel kesitli içi boş yapıların, otomotiv endüstrisinde, inşaat ve denizcilik sektörlerinin birçok alanında, tahrik milleri, motor valfleri, boru hatlarında ve çeşitli bileşenlerde yaygın olarak kullanımı günden güne artmaktadır. Maliyet ve ağırlık ekonomisi, yeni malzemelerin ve analiz yöntemlerinin geliştirilmesi gibi birçok faktör bu artışa katkıda bulunmaktadır. Otomotiv endüstrisinde de ince cidarlı dairesel kesitli boruların kullanımı hem maliyet açısından hem de hafiflik açısından büyük avantajları beraberinde getirmektedir. Günümüzde araçlarda aranan yüksek performans, yakıt verimliliği ve düşük karbon salınımı gibi çevreci özellikler, güç ve hareket aktarımı uygulamalarında alternatif düşük yoğunluğa karşın yüksek dayanım ve rijitlik sağlayan kompozit malzeme kullanımını da öne çıkarmaktadır. Uygulamadan bağımsız olarak gerek ince cidarlı metal-metal bağlantısı olsun gerekse ince cidarlı metal-kompozit malzeme bağlantısı olsun, bağlantı bölgesi yapının en zayıf yönü olarak karşımıza çıkmaktadır. Kara taşıtlarında güç aktarım elemanı olarak yaygın bir kullanıma sahip olan kardan millerinin bir alt komplesi olan sabit kardan mafsalının bir parçası olan tüp çatal ile ince cidarlı boru bağlantısının uygulama örneği olarak seçildiği bu çalışma iki aşamadan oluşmaktadır. İlk aşamada, ince cidarlı iki farklı çelik malzemenin bir katı hal birleştirme yöntemi olan sürtünme kaynağı ile kaynak edilebilirliği ve kaynaklı bağlantının mekanik özellikleri araştırılmıştır. Sürtünme kaynağı ile birleştirilmiş ince cidarlı soğuk çekme dikişli boru ve mikro alaşımlı tüp çatal bağlantılarının statik burulma testi ile burulma yükü taşıma kapasiteleri, araç saha verilerinden hareket ile belirlenen farklı burulma yükü seviyelerinde tam değişken yorulma testleri yardımı ile de bağlantıların burulma yorulma davranışları belirlenmiştir. İkinci aşamada ise sabit kardan mafsalının bir parçası olan tüp çatal ile ince cidarlı boru bağlantısını temsilen, çift bileşenli akrilik yapıştırıcı ile birleştirilen, alaşımsız ıslah çeliği kullanılarak üretilmiş olan dairesel kesite sahip içi boş bir boru (metal adaptör) ile filaman sarım tekniği kullanılarak üretilmiş olan karbon fiber takviyeli bir kompozit boru ele alınmıştır. Karbon fiber takviyeli kompozit borunun ve yapıştırma bağlantısının burulma yükü taşıma kapasiteleri nümerik yöntemler ile belirlenmiştir. İlaveten statik burulma testleri ile bağlantının burulma yükü taşıma kapasitesi, araç saha verilerinden hareket ile belirlenen farklı burulma yükü seviyelerinde gerçekleştirilen tam değişken yorulma testleri yardımı ile de bağlantıların burulma yorulma davranışları belirlenmiştir. Sonuç olarak her iki bağlantı türü için elde edilen verilere göre, uygulamada kullanılan kaynaklı bağlantı tasarımı ile bu bağlantıya alternatif olarak kullanılabilecek kompozit-metal yapıştırma bağlantısının araç üzeri fonksiyonel performansı ve uygulama pratikleri kıyaslanmıştır.