Malzemelerr_ve_Muhendislik

(1)

MALZEMELER

ve

MÜHEND

İİ

SL

İİ

K

(2)

Malzeme Nedir?

•• Ma

Mallze

zem

me

ele

ler, k

r, ke

en

ndi

dile

leri

rin

nde

den b

n biir

r

şş

eyler olu

şş

turulan veya

yap

ıı

lan maddelerdir.

•• U

Uyyg

ga

arrll

ıı

ğğ

ıı

n ba

şş

ıı

ndan beri malzemeler, enerji ile birlikte

insan

ıı

n ya

şş

ama standard

ıı

n

ıı

yükseltmek için kullan

ıı

lm

ıı

şş

tt

ıı

r.

A

ğğ

aç, beton, tu

ğğ

la, plastik, cam, lastik, çelik, alüminyum,

bak

ıı

r ve ka

ğğ

ıı

t çevremizde yayg

ıı

n olarak rastlan

ıı

lan

malzemelerdir.

•• A

Assll

ıı

nda çevremize bakt

ıı

ğğ

ıı

m

ıı

zda, çok daha fazla

malzeme çe

şş

idi oldu

ğğ

unu görürüz. Sürekli ara

şş

tt

ıı

rma ve

geli

şş

melerin sonucunda, s

ıı

k s

ıı

k yeni malzemeler ortaya

çç

ıı

kar

ıı

lmaktad

ıı

r.Örn. Cam, çelik, plastik, lastik, Al, Cu,

tu

(3)

Malzeme Nedir?

•• Ma

Mallze

zem

me

ele

ler, k

r, ke

en

ndi

dile

leri

rin

nde

den b

n biir

r

şş

eyler olu

şş

turulan veya

yap

ıı

lan maddelerdir.

•• U

Uyyg

ga

arrll

ıı

ğğ

ıı

n ba

şş

ıı

ndan beri malzemeler, enerji ile birlikte

insan

ıı

n ya

şş

ama standard

ıı

n

ıı

yükseltmek için kullan

ıı

lm

ıı

şş

tt

ıı

r.

A

ğğ

aç, beton, tu

ğğ

la, plastik, cam, lastik, çelik, alüminyum,

bak

ıı

r ve ka

ğğ

ıı

t çevremizde yayg

ıı

n olarak rastlan

ıı

lan

malzemelerdir.

•• A

Assll

ıı

nda çevremize bakt

ıı

ğğ

ıı

m

ıı

zda, çok daha fazla

malzeme çe

şş

idi oldu

ğğ

unu görürüz. Sürekli ara

şş

tt

ıı

rma ve

geli

şş

melerin sonucunda, s

ıı

k s

ıı

k yeni malzemeler ortaya

çç

ıı

kar

ıı

lmaktad

ıı

r.Örn. Cam, çelik, plastik, lastik, Al, Cu,

tu

(4)

Malzeme Bilimi

•• MaMalzlzememe Be Bililimimi; i; mmalalzzememeeleleririn in iççyyapapıılar lar ıı, özellikleri ve i, özellikleri ve işşlenmeleri hakklenmeleri hakkıındanda

temel bilgileri ara

temel bilgileri araşşttıır r ıır.r.

•• MMaallzzeemme e MMüühheennddiisslliiğği; malzemeleri, insanlar taraf i; malzemeleri, insanlar taraf ıından kullanndan kullanıılabileceklabilecek

ürünler haline getirmek için temel ve uygulamal

ürünler haline getirmek için temel ve uygulamalıı bilgilerle ilgilidir.bilgilerle ilgilidir.

•• DiDisisipliplin olan olararak mak malzlzememe bile bilimimi, mi, malzalzememelelererin öin özezellilliklklereri ve yi ve yapapıılar lar ıı arasarasıındanda

var olan ili

var olan ilişşkilerin, bakilerin, bağğlantlantıılar lar ıın araşşttn ara ıır r ıılmaslmasıınnıı kapsar. Bunun tersinekapsar. Bunun tersine

malzeme mühendisli

malzeme mühendisliğği, önceden özellikleri belirlenmii, önceden özellikleri belirlenmişş malzemelerin yapmalzemelerin yapııssıı,,

şşekillendirilmesi ve bunlar ekillendirilmesi ve bunlar ıın yapn yapıı özellik korelasyonuna dayanözellik korelasyonuna dayanıır.r.

•• MMaakkiinnee, , iinnşşaat, kimya ya da aat, kimya ya da elektrik mühendislielektrik mühendisliğğinde çalinde çalıışşan uygulamalan uygulamalıı

bilim adamlar

bilim adamlar ıı ve mühendisler, malzemelerinve mühendisler, malzemelerin şşekillendirilmesi, dizaynekillendirilmesi, dizayn

problemleri ile kar

problemleri ile kar şşıılalaşşabilirler.abilirler.

•• ÇoÇoğğu zaman malzeme problemleri, uygun u zaman malzeme problemleri, uygun malzeme seçilmeyimalzeme seçilmeyişşindeninden kaynaklanabilir. Bu nedenle

(5)

Üretimde Malzeme

• Üretimde malzeme kullanıldığından, her bir uygulama için en uygun

malzemenin seçilebilmesi ve bunu işlemek için en uygun yöntemin

belirlenebilmesi, mühendislerin malzemenin içyapısı ve özellikleri hakkında

bilgi sahibi olmalar ını gerektirir.

• Örneğin mühendisler, tasarladıklar ı X-30 ses üstü uzay uçağının 12-25

Mach hızla uçabilmesi için 1800°C’ye kadar dayanabilecek, yeni yüksek

sıcaklık malzemelerine ihtiyaç duymuşlardır. Bu amaçla da Al metal anafazlı

(matriksli) karma (kompozit) malzemeler ve refrakter malzemelerin geliştirilmesine çalışılmaktadır.

• Örneğin makine mühendisleri jet motorlar ını daha verimli çalıştırabilmek için,

daha yüksek sıcaklıklarda çalışabilecek malzemeler aramaktadır.

• Uzay ve uçak mühendisleri, uzay taşıtlar ı ve uçaklar için daima daha

yüksek dayanım/ağırlık oranına sahip malzemeler aramaktadır.

• Kimya mühendisleri korozyona dayanıklı malzemeler, elektrik mühendisleri

ise elektronik aletlerin daha hızlı ve yüksek sıcaklıklarda çalışabilmesi için

(6)

(7)

(8)

(9)

Mühendislik Malzemelerinin Geli

ş

imi

• Tarih boyunca malzemeler sınırlı olarak tasarlanmıştır. Eski çağlar,

insanlar ın kullandığı malzemelerin isimleri ile örneğin taş devri, bronz devri,

demir devri gibi adlandır ılmıştır.

• İnsanlar öldüklerinde hazineleri de kendileri ile birlikte gömülmekteydi. Mısır

firavunlar ından Tutankamun,taş lahit içine renkli camdan yapılmış eşyalar ı

ile, Agamennon ise bronz kılıcı ve altın maskı ile gömülmüşlerdir. Firavunun

eşyalar ı,yaşadıklar ı zamanın en yüksek teknolojisine ait ürünleri temsil

etmekteydi.

• Düşünün arkadaşlar,eğer firavunlar bügün yaşasalar ve ölselerdi

yanlar ında neler gömülebilirdi?Titanyum saatleri mi? yoksa karbon elyaf ile

takviye edilmiş tenis raketlerini mi? Yoksa metal matrisli kompozit dağ bisikletlerini mi? Yada polieter etil keten kasklar ını mı?

• Günümüz tek bir malzeme çağı değildir ve çağımızda malzemelerin sınır ı

yoktur. Şimdiye dek günümüzdeki kadar malzemelerin çok hızlı geliştiği ve

özelliklerin bu kadar değişkenlik gösterdiği asla başka bir çağ olmamıştır.

Mühendislerin temin edilebileceği malzeme listesi öyle hızlı gelişmektedir ki,

üniversiteden 30 yıl önce mezun olan birinin bu malzemelerin yar ısından

bile haberi yoktur.Ama yeni malzemelerin bilinmemesi tasar ımcı için risk

(10)

Mühendislik Malzemelerinin Geli

ş

imi

• Tarih öncesi malzemeler M.Ö.10000 den önce taş devrinde taş daha sonralar ı ise

seramikler ve camlar,doğal polimerler ve kompozitlerdi.

• Her zaman teknolojinin en üst noktasında olan silahlar,ahşap ve çakmak taşından

yapılmaktaydı.

• Bölgesel olarak bulunan altın ve gümüşün ise teknolojideki rolü çok küçüktü.Bakır

,bronz ve daha sonrada demirin bulunuşu(bronz devri M.Ö.4000-1000 arasıve demir

devri M.Ö.1000-M.S.1620 arası) ahşaptan ve taştan mamül eski silahlar ın ve

takımlar ın yerini alarak teknolojinin ilerlemesini geliştirmiştir.

• Dökme demir teknolojisi (1620-1850) mühendislikte metallerin hakimiyet kurmasını

sağlamıştır. Ve daha sonra çelikler,hafif alaşımlar ve özel alaşımlardaki gelişmeler de

metallerin konumun sağlamlaştırmıştır.

• 1960’ lı yıllarda mühendislik malzemeleri denilince akla ilk gelen metaller

olamaktaydı. Ancak,diğer malzemeler de gelişmekteydi.Örnek olarak,seramikler

sınıf ından Portland çimentosu, refrakterler ve silika , polimer sınıf ından kauçuk ,

bakalit ve polietilen sayılabilir. Ancak bu malzemelerin toplam malzeme pazar ındaki

paylar ı çok azdı.daha sonraki yıllarda metal alaşımlar ının gelişme hızı yavaşlamıştır.

• Bir yandan çeliğe ve dökme demire olan talep azalırken, diğer yandan yüksek

performanslı seramiklerin üretimi, polimer ve kompozit endüstrisi hızla gelişmektedir.

(11)

(12)

(13)

Mühendislik Malzemeleri

(14)

Mühendislik Malzemelerinin

S

ı

n

ı

fland

ı

r

ı

lmas

ı

• Kolayl

ı

k için üç grupta incelenebilir.

-Metal malzemeler,

-Polimer malzemeler (plastikler)

-Seramik malzemeler

• Mühendislikteki büyük önemleri nedeniyle karma

malzemeler (kompozitler) ve elektronik

(15)

Mühendislik Malzemelerinin

S

ı

n

ı

fland

ı

r

ı

lmas

ı

1. Metalik Malzemeler

Metal malzemeler, tekni

ğ

in ve endüstrinin

gereksinimini büyük oranda kar

ş

ı

layan

malzeme grubudur.

• Periyodik sistemde yer alan hidrojen,

oksijen gibi gazlar ve neon, argon vb soy

gazlar metalik malzeme grubu aras

ı

nda

(16)

Mühendislik Malzemelerinin

S

ı

n

ı

fland

ı

r

ı

lmas

ı

• Metalik elementlere örnek olarak Cu, Fe, Al, Ni,

Ti gösterilebilir.

• Metalik malzemeler içinde C, N, O2 de

bulunabilir.

• Metaller, atomlar

ı

n düzenli yer ald

ı

ğ

ı

kristal

yap

ı

dad

ı

rlar.

• Metallerin birçok özelli

ğ

i, en d

ı

ş

yörüngedeki

atom say

ı

lar

ı

ile ba

ğ

lant

ı

l

ı

d

ı

r.

• Ço

ğ

u oda s

ı

cakl

ı

ğ

ı

nda dayan

ı

kl

ı

ve sünek olup,

yüksek s

ı

cakl

ı

klarda bile, nispeten dayan

ı

mlar

ı

n

ı

(17)

Mühendislik Malzemelerinin

S

ı

n

ı

fland

ı

r

ı

lmas

ı

• Nikel esasl

ı

yüksek s

ı

cakl

ı

k süper ala

ş

ı

mlar

ı

gibi yeni ve ileri uçak

sanayi ala

ş

ı

mlar

ı

ise, daha yüksek s

ı

cakl

ı

k dayan

ı

m

ı

ve korozyon

direnci için devaml

ı

geli

ş

tirilmektedir. Bu ala

ş

ı

mlar

ı

n kullan

ı

ld

ı

ğ

ı

jet

motorlar

ı

n

ı

n verimi, artan çal

ı

ş

ma s

ı

cakl

ı

ğ

ı

ile artmaktad

ı

r.

• S

ı

cak e

ş

bas

ı

nçl

ı

presleme ve e

ş

s

ı

cakl

ı

kl

ı

dövme gibi yeni i

ş

leme

teknikleri, uçak ala

ş

ı

mlar

ı

nda yorulma ömürlerini uzatabilmektedir.

• Baz

ı

ala

ş

ı

mlarda bitmi

ş

ürün maliyetini dü

ş

ürdü

ğ

ünden, toz

metalürjisi tekni

ğ

i de geli

ş

mektedir.

• H

ı

zl

ı

so

ğ

utma tekni

ğ

i ile ergimi

ş

durumdan saniyede bir milyon

santigrat h

ı

zla so

ğ

utulan metal tozlar

ı

üretilmektedir. Bu tozlar daha

sonra s

ı

cak e

ş

bas

ı

nçl

ı

presleme dibi tekniklerle

ş

ekillendirilip,

çubuklar haline getirilmektedir.

• Bu yöntemle, yeni nikel esasl

ı

süper ala

ş

ı

mlar, Al ala

ş

ı

mlar

ı

ve Ti

ala

ş

ı

mlar

ı

üretilmi

ş

tir. Ergimi

ş

durumdan h

ı

zl

ı

kat

ı

la

ş

ma sonucu,

metal yap

ı

s

ı

kristalin yap

ı

dan farkl

ı

amorf yap

ı

ya dönü

ş

ece

ğ

inden,

(18)

• İ

stanbul Bo

ğ

aziçi Köprüsü, 30 Ekim 1973 tarihinde

dönemin cumhurba

ş

kan

ı

Fahri Korutürk taraf

ı

ndan

hizmete aç

ı

lm

ı

ş

t

ı

r.Köprü yap

ı

m

ı

3 y

ı

l sürmü

ş

tür.

• Toplam 1560 m. Uzunlu

ğ

undaki köprünün, orta aç

ı

kl

ı

ğ

ı

1074m., Ortaköy viyadü

ğ

ü 231m., Beylerbeyi viyadü

ğ

ü

255m.dir. Köprünün geni

ş

li

ğ

i 33.40m., orta aç

ı

kl

ı

l

ğ

ı

n

denizden yüksekli

ğ

i 64m. Ve kulelerin denizden

yüksekli

ğ

i ise 165m.dir.

• İ

stanbul Bo

ğ

aziçi Köprüsünün yap

ı

m

ı

nda;

4 bin ton betonerme çeli

ğ

i

17 bin ton yap

ı

çeli

ğ

i

6 bin ton kablo çeli

ğ

i

(19)

Mühendislik Malzemelerinin

S

ı

n

ı

fland

ı

r

ı

lmas

ı

2. Polimer Malzemeler

• Polimerler, plastik ve kauçuk malzeme ailelerini kapsarlar. Polimer malzemelerin çoğu organik bileşikler olup, kimyasal olarak karbon, hidrojen ve diğer metal olmayan elementlerden meydana gelen uzun molekül zincirlerine ve ağlar ına sahip, yüksek molekül ağırlıklıdırlar.

• Yapısal polimerlerin çoğu kristal yapıda değildir. Fakat bazılar ında,

hem kristalli hem de kristalsiz bölgeler beraberce bulunabilmektedir. • Polimer malzemelerin dayanım ve sünekliği, büyük değişmeler

göstermektedir. İçyapılar ının etkisiyle polimer malzemelerin çoğu, kötü

bir elektrik iletkenidir. Bunlar ın bir kısmı ise iyi yalıtkandır ve elektrik

yalıtımında kullanılır.

• Genel olarak polimer malzemeler düşük yoğunluğa, nispeten düşük yumuşama ve bozunma sıcaklığına sahiptir.

(20)

Mühendislik Malzemelerinin

S

ı

n

ı

fland

ı

r

ı

lmas

ı

3. Seramik Malzemeler

• Kimyasal olarak birbirine bağlı metal ve metal olmayan elementlerden

oluşan, organik olmayan malzemelerdir.

• Seramik malzemeler kristalli veya kristalsiz ya da bunlar ın kar ışımı

olabilirler.

• Seramik malzemelerin çoğu yüksek sertliğe ve yüksek sıcaklık

dayanımına sahip olmakla birlikte, mekanik olarak kır ılgandır.

• Çoğunlukla oksitler, nitritler ve karbürlerdir. Kil mineralleri, çimento ve camdan oluşan seramik malzemeler, malzeme grubunda geniş bir yer kaplamaktadır. Elektriği ve ısıyı iletmezler; yalıtkandırlar.

• Yalıtım özellikleri, ısı ve aşınmaya dayanımlar ı nedeniyle, yüksek

sıcaklık sıvı metal f ır ınlar ında astar olarak kullanılır.

• Buji gövdeleri yapılır.

• Uzay taşıtlar ının kaplanmasında seramik fayanslar kullanılır. Seramik

fayanslar, Al iç gövdeyi, atmosfere giriş ve çıkışta oluşan yüksek

sıcaklıktan korumaktadır. Ayr ıca seramik malzeme, içten yanmalı

(21)

Mühendislik Malzemelerinin

S

ı

n

ı

fland

ı

r

ı

lmas

ı

4. Kompozit (Karma) Malzemeler

• İki veya daha fazla malzemenin kar ışımıdır.

• Kompozit malzemelerin çoğu, istenen özellikleri elde etmeye uygun dolgu ve

güçlendirme malzemeleri ile bağlayıcı reçineden ibarettir.

• Genellikle bileşenler birbiri içinde çözünmez ve birbirlerinden belirli bir arayüzle ayr ılır.

• Değişik türleri vardır. Ana faza göre metalik, polimer ve seramik kompozitler olarak

isimlendirilirler

• Dayanım ve hafiflikleri nedeniyle uçak malzemesi olarak (uçağın kanat motorunda),

korozyon dayanımlar ı nedeniyle petrol boru bağlantılar ında (camla güçlendirilen

polifenilen sülfür) tercih edilirler.

• Skorsky helikopterlerinde, uçak ve uzay araçlar ında karbon fiber ile güçlendirilmiş

polimer matriksli kompozit malzemeler kullanılır.

(22)

Mühendislik Malzemelerinin

S

ı

n

ı

fland

ı

r

ı

lmas

ı

• 5. Elektronik Malzemeler

• Bu malzemeler hacim olarak önemli bir yer tutmamakla

birlikte, ileri mühendislik teknolojileri için son derece

önemli malzemelerdir.

• En önemli elektronik malzeme, çe

ş

itli katk

ı

larla elektrik

özellikleri de

ğ

i

ş

tirilmi

ş

saf silisyumdur.

• Çok say

ı

da karma

ş

ı

k elektronik devre 5-6 mm2’lik bir Si

yongas

ı

üzerine i

ş

lenebilmektedir.

• Bu yeni malzemelerle yap

ı

lan mikroelektronik cihazlar

içinde haberle

ş

me uydular

ı

n

ı

, bilgisayarlar

ı

, hesap

(23)

Mühendislik Malzemelerinin

S

ı

n

ı

fland

ı

r

ı

lmas

ı

6.Yar

ı

İ

letkenler

• Elektriksel özellikleri metaller ve yal

ı

tkanlar

aras

ı

nda yer al

ı

r.

• Bu malzemelerin elektriki karakteristikleri,

empürite atomlar

ı

n çok küçük miktar

ı

n

ı

n

varl

ı

ğ

ı

na bile son derece duyarl

ı

d

ı

r.

• Elektronik ve bilgisayar endüstrisinde yayg

ı

n

kullan

ı

m alan

ı

bulmu

ş

lard

ı

r.

• Si-Ga esasl

ı

malzemelerdir. Örne

ğ

in

(24)

Mühendislik Malzemelerinin

S

ı

n

ı

fland

ı

r

ı

lmas

ı

7.Biometaller

• İ

mplantlar ve herhangi bir nedenle vücut

içinde yer alan ve vucut s

ı

v

ı

s

ı

ile

reaksiyona girmeyen malzemelerdir.

• Örne

ğ

in kemikleri ba

ğ

lamada kullan

ı

lan

platin ( halk aras

ı

nda çivi olarak da

bilinir),NiTi esasl

ı

ş

ekil haf

ı

zal

ı

ala

ş

ı

mlar

(25)

Malzeme Seçiminin Önemi

• Malzeme seçimi önemli bir konudur. Günümüzde 70.000 demir esaslı

malzeme (özellikle çelik) olmak üzere 80000 den hatta 100000 den fazla kullanılan geniş malzeme spektrumu vardır.

• Kullanılan her bir malzeme ayr ı ayr ı sayıldığında bir traktörde 15-20 bin, bir

otomobilde 20-25 bin, bir tankda 40 bin, bir uçakta 100bin ve denizaltıda

120 bin adet malzeme bulunmaktadır.

• Çok sayıda malzemenin bir araya getirildiği bu karmaşık sistemlerin her biri

önemli görevleri yerine getirmektedir.

• Bu nedenle de malzemelerin bulunduklar ı yerdeki şartlara uygun olarak

doğru seçilmesi çok önemlidir. Aksi takdirde, hem çalışma sırasında

sistemin söz konusu parçası kır ılıp can ve mal kaybına neden olabilir.

• Mal kaybı, kaynaklar ın azalması ve iş gücü kaybına neden olabilir.

• Can kaybının telafisi ise mümkün olmadığından önemi daha da fazladır.

• Örn.1200kğ.ağırlığında bir otomobilin aksının yapımında çelik yerine

alüminyum malzeme kullanılırsa otomobilin yürümesinden bir süre sonra

(26)

TASARIM

• Tasar

ı

m herkes için farkl

ı

ş

ey ifade eder. Bayanlar

ı

n

ş

apkalar

ı

ndan

tutun da di

ş

li kutular

ı

n

ı

n ya

ğ

danl

ı

klar

ı

na kadar üretilen her nesne bir

tasar

ı

m olarak

• Bizi ilgilendiren ise , mekanik tasar

ı

m ve malzemelerin bu

tasar

ı

mdaki rolüdür.

• Mekanik elemanlar

ı

n bir kütlesi vard

ı

r,yük ta

ş

ı

rlar,

ı

s

ı

iletirler,a

ş

ı

nmaya ve korozif ortamlara maruz kal

ı

rlar. Mekanik

elemanlar tek bir malzemeden yap

ı

labilece

ğ

i gibi, çok say

ı

da

malzemeden de yap

ı

labilir,belirli bir

ş

ekilleri (tasar

ı

mlar

ı

) vard

ı

r ve

imal edilmek zorundad

ı

rlar.

• İ

nsanlar

ı

n ilk elbiseyi,ilk kulübeyi ve ilk sava

ş

ı

yapmalar

ı

ndan bu

yana malzemeler,tasar

ı

mlar

ı

ile s

ı

n

ı

rland

ı

r

ı

lm

ı

ş

lard

ı

r.Bu s

ı

n

ı

rlama

hala günümüzde de devam etmektedir.

• Malzemelerin geli

ş

imi günümüzde son derece h

ı

zl

ı

olmaktad

ı

r.

• Günümüzde malzemelerin sahip olduklar

ı

özellikler ve sa

ğ

lad

ı

klar

ı

(27)

Tasar

ı

mda Malzeme Seçimi

• Bir fikirden yola çıkılarak tasar ım yapılabileceği gibi, pazardaki ayr ıntılı bazı

taleplerden yola çıkılarak da tasar ım yapılabilmektedir. Her iki durumda da ürünün

yapılacağı malzeme hakkında karar vermek gerekmektedir.Bazan de karar verirken

zorlanılabilir.Yeni bir ürün istenebilir yada mevcut bir ürünün geliştirilmesi istenebilir

yada mümkünse yeni bir malzme ile imal edilmesi istenebilir.Mühendislikte

kullanılabilecek malzeme sayısı çok fazla olup 40.000-80.000 arasında olduğu tahmin

edilmektedir. Bununla birlikte yürürlüğe giren standartlarla bu rakam azaltılmaya

çalışılmaktadır.Bir yandan da yeni malzemeler ortaya çıkar ılmaktadır.

• O halde bu kadar geniş malzeme listesinden mühendisler amaçlar ına en uygun

malzeme seçimini nasıl yapacaklardır?Rasyonel bir seçim için gereken yöntem

formüle edilebilir mi?

• Tasar ımın uygun olduğu seviyeye göre soru bir çok düzeyde cevaplanabilir;

• -Başlangıçta tasar ım akıcıdır ve opsiyonlar çok fazladır.Tüm malzemeler göz önüne

alınmalıdır.

• -Tasar ım üzerine yoğunlaştıkça ve parça şekillendikçe (biçim aldıkça), seçim kriterleri

netleşir yani keskinleşir.Ve seçilecek malzeme sayısı azalır.İşte bu durumda daha

kesin ve detay veriler gerekir ve seçim için farklı analiz yöntemleri kullanılır.

• -Tasar ım sonunda daha hassas veriler gerekir, malzeme sayısı birkaça iner bazen de

(28)

Tasar

ı

mda Malzeme Seçimi

• Malzemelerin seçimi; malzemelerin şekillendirilme yani imalat yöntemlerinden

bağımsız olarak yapılamaz. O halde imalat yöntemleri örn. Talaşlı, talaşsız,

birleştirme, yüzey işleme ve diş açma vb. gibi tasar ımın önemli bir unsurudur.

• Maliyet de malzeme seçiminde önemli bir başka faktördür.

• İyi bir tasar ımın tek başına bir ürünü satmak için yeterli olmadığı da göz önünde

tutulmalıdır.Ev aletlerinden otomobile ve uçağa kadar her ürünün şekli (biçimi),

dokusu (yapısı), rengi, estetiği ve dekorasyonu her zaman kullanıcıya bir tatmin ( haz

) vermektedir.Çok önemli olan bu estetik unsurlar ,endüstri(endüstriyel)tasar ım

olarak bilinir ve bir çok mühendislik dersinde ele alınmazlar. Estetik unsurlar ihmal

edildiğinde,üreticinin pazar payını kaybetmesine (yitirmesine) neden olur. Çünkü, iyi

bir tasar ım çalışır ama mükemmel bir tasar ım ayr ıca haz verir.

• Tasar ım problemlerinin tek ve tam bir çözümü yoktur.Tasar ımcının ihtiyacı olan tek

şey,açık bir düşünce ve tüm olasılıklar için karar vermeye istekliliktir. Atasözünün

dediği gibi; ‘’denize geniş ağ atılırsa çok balık tutulur ‘’ sözünde olduğu gibi en uygun

malzemeyi seçmek için bir prosedür gerekmektedir.

• Örneğin malzeme seçimini diyagramlar yardımı ile yapmak, potansiyel malzeme

adaylar ı arasında ilk seçimi basitleştirmektedir. Malzeme ve tasar ım (biçim)

arasındaki etkileşim ayr ıntılı olarak tartışılmalıdır.Ayr ıca,kullanıcıya tasar ımı

doğrudan imalat prosesi ile gerçekleştirmesine imkan veren proses seçim diyagramlar ı geliştirilmiştir

(29)

Malzeme Seçiminde Baz

ı

faktörler

• Her malzeme kullan

ı

m

ı

, önemsiz olsa bile baz

ı

seçim elemanlar

ı

gerektirir. Birçok mühendislik çal

ı

ş

malar

ı

gibi malzeme seçimi de

problem çözme i

ş

idir.

• Problem çözmede ana ad

ı

mlar şöyle özetlenebilir;

• --problem analizi

• --alternatif çözümlerin formülasyonu

• --alternatiflerin geli

ş

tirilmesi

• --karar

• Malzeme seçilme işlemine uygulanan bu ad

ı

mlar şu hale

dönüşürler;

• --malzemelerin gerekli özelliklerinin analizi

• --aday malzemelerin seçimi

• --adaylar

ı

n geli

ş

tirilmesi

(30)

Malzeme Seçiminde Baz

ı

faktörler

• Birçok mühendis malzemeyi iki yanlış nedenden seçer;

• --bu tip uygulamalarda her zaman bu malzemeler kullanılır; her uygulama

tercih edilen malzemeye sahip olduğunda ve her malzeme emniyetli

pazarlara sahip olduğunda gider. Diğer bir deyişle , gelenek ve iyi teknoloji gerektiği şekilde kar ışmaz.

• --yalnızca bu özelliklerinden dolayı; malzemenin özelliklerinin, malzemenin

özel kullanımlar ına başvurmadan esrarengiz bir biçimde hemen hemen

metafiziksel olarak malzemeyle bağlantılı olduğunu ima eder.Örneğin

mukavemet, malzemenin özelliği olmaktan çok uygulanmış bir koşullar

takımına cevabıdır. Kısaca-malzemenin mukavemeti yüksek olur ancak

şekillendirilmesi iyi değildir.Tek bir özellik için malzeme seçimi doğru olmaz. • Malzeme seçiminde göz önüne alınması gereken genel karekteristikleri

vardır. Bütün malzemelerin iyi performans gösterdikleri ancak tatmin edici

kullanılmadıklar ı limitleri vardır. Standart deney prosedürleri, sadece aykır ı

durumlar ın çalışma davranışlar ını ölçmektedir.

• Sıcaklık, çevresel koşullar, uygulanan gerilmenin derecesi ve diğer faktörleri

(31)

Malzeme Seçiminde Baz

ı

faktörler

Malzeme seçiminde ana faktörler

ş

unlard

ı

r;

• mekanik mukavemet

• Süneklik

• Tasar

ı

m

• stabilite (kararl

ı

l

ı

k)

• imal edilebilirlik (imalata uygunluk-üretilebilirleik)

• elde edilebilirlik

• korozyon direnci

•

ı

s

ı

transfer özellikleri

• özel özellikler

• maliyet

(32)

Malzeme Seçiminde Baz

ı

faktörler

• Malzeme seçiminde mukavemet; malzemenin çalışması sırasında uygulanan

gerilmelere dayanıp dayanamayacağıdır.

• Süneklik; mukavemete bağlıolarak değişir. Ve genellikle süneklik, mukavemetten

fedakarlık yapılarak elde edilir. Örn. soğuk şekilendirme sonrası mukavemet artar

süneklik düşer.

• Tasar ım; malzeme seçiminde mukavemet ve sünekliğe sıkı sıkı bağlıdır. Yapılan

çalışmada otomobilin gerek çalışması sırasında gerekse laboratuvar ve yol

testindeyken oluşan yorulmanın %90’ının dizayn ve üretim hatası %10’unun ise

malzeme seçim hatası nedeniyle meydana geldiği saptanmıştır.

• Çalışma halindeki bir malzemenin kararlılığı yani stabilitesi; çalışma sıcaklığına,

sıcaklık değişimlerine ve ne kadar süre ile o sıcaklıkta kalacağına bağlıdır.Sıcaklık

sadece mukaveti etkileyerek sürünme dayanımının düşmesine neden olmaz aynı

zamanda da malzemenin mikroyapısının değişimine neden olur.Malzemenin

kararlılığı yada diğer bir deyişle sürekliliği, çalışma süresi boyunca özellikleri

bozulmadan işlevini tamamlamasıdır. Bazen bazı uygulamalarda radyasyona maruz