Yorulma Kırılması Nedir?

Malzeme yorulması bir gevrek kırılma olayıdır. Üzerinde çatlak olmayan malzemeyi statik yük altında bir defa çekerek kırmak için çekme dayanımı kadar gerilme uygulamak gerekir. Çatlaklı bir malzemeyi kırmak için ise kırılma mekaniği bağıntıları ile bulunan değer kadar gerilme uygulamak gerekir. Malzemenin üzerine gelen gerilme zaman ile değişecek olur ise, statik kırılmada uygulanan gerilmenin altında gevrek karakterde kırılır.

Malzeme yorulmasının sebebi, malzeme üzerindeki çentik etkileridir. Çentik bölgelerinde gerilme yığılmaları meydana gelir. Malzemenin diğer kısımlarında gerilme akma sınırının altında iken, gerilme yığılması bölgelerinde akma sınırının çok üstünde olabilir. Çentik dibindeki bu gerilmeler çatlak oluşumuna ve ilerlemesine neden olabilir. Malzemenin dış kısmında gerilme yığılması oluşturacak geometrik şekiller olmasa bile malzeme içindeki çatlak görevi yapan mikroyapı bileşenleri, mikroçatlaklar veya mikroboşluklar çentik etkisi yapabilir.

Metallerde çatlak olmasa bile yorulma olayı yine meydana gelir. Yorulma olayı üç safhada meydana gelir:

1- Çatlak oluşumu

Gevrek malzemelerin içinde mikro çatlaklar vardır. Mikro çatlağın ucunda oluşan gerilme yığılması çatlağı ilerletebilecek seviyede ise çatlak ilerler ve kırılma meydana gelir. Malzemelerin yüzeyindeki pürüzlülükler çentik gibi etki ederek gerilme yığılması oluşturur. Sünek metallerin içinde çentik etkisi yapacak geometrik şekil olmasa ve yüzeyinde hiç pürüzlülük olmayacak kadar parlak bile olsa, malzeme yine yorulur. Uygulanan gerilme ile metalin yüzey tanelerinde dislokasyon hareketleri ile kaymalar meydana gelir. Bu kaymadan dolayı malzemede pürüzlülük oluşur ve yine bu pürüzlülükler çentik etkisi yapar

2- Çatlak İlerlemesi

Uygulanan gerilme, çatlağın ilerlemesi için yeter değil ise malzeme yorulmaz. Gerilme çatlağın ilerlemesini sağlayacak kadar buyuk ise çatlak ilerler ve parçanın yük taşıyan kesitini küçültür. Çatlağın başlama sürecinde
malzemedeki gerilme yığılmaları etkili olurken çatlağın büyümesi ve kırılma sürecinde ise malzemenin kırılma tokluğu özellikleri önem kazanır.

3- Kırılma

Çatlak ilerlemesi ile küçülen kesit uygulanan gerilmeyi taşıyamayacak hale gelince ani olarak malzeme kırılır. Yorulma kırılması olmadan önce, malzemede herhangi bir değişiklik gözlenemediği ve çatlağın varlığı da anlaşılamadığı için yorulma kırılması büyük hasarlara neden olabilir. Meydana gelen mekanik hasarların %80 sebebi yorulma hasarıdır. Yorulmada kırılma yüzeyi iki bölgeden oluşur. Çatlak ilerleme bölgesi parlak, ani kırılan yüzey pürüzlüdür.