Kauçuk ömür testi için bir test düzeneğinin validasyonu

Abstract

Kauçuk malzemeler, özellikle tekrarlı yükleme koşullarına maruz kalmakta ve çeşitli mühendislik uygulamalarında gerek birincil gerek ikincil fonksiyonlarda kritik bir rol oynamaktadır. Kauçuğun yorulma özelliklerini anlamak, ürün performansını ve dayanıklılığını öngörebilmek; kaliteyi ve emniyeti garanti ederken ticari olarak rekabetçi kalabilmek için hayati önem taşır. Kauçuk yorulma testi cihazları, kauçuğun tekrarlayan yüklemelere karşı performansını test etmek için kullanılan makinalardır. Kauçuğu sabitlemek ve ölçüm sonuçlarının gürültüden etkilenmemesi için sağlam bir çerçeveye, gerilmeyi uygulamak için aktüatörlere ve bunu ölçmek için sensörlere sahiptirler. Kontrol sistemi, gerilme seviyelerini ayarlar, verileri kaydeder. Bazı cihazlar farklı ortamları (sıcaklık, frekans, ...) taklit edebilirler. Bu cihazlar, kauçuk ürünlerin kalite standartlarını karşıladığından ve parçalar gerçek koşullarda kullanıldığında istenen ömür dayanımına sahip olmasını sağlar. Kauçuk ömrü; malzeme özellikleri, çevresel faktörler, yükleme koşulları, yükleme geçmişi, parça geometrisi, imalat süreçleri, işletme koşulları ve yaşlanma etkileri gibi birçok faktörün kombinasyonuna bağlıdır. Tüm bu faktörlerin takip edilerek kauçuk yorulma davranışının incelenmesini zorlaştırmaktadır. Bu nedenle test cihazları belli başlı karakteristiklere, birbirine göre avantajlı ve dezavantajlı olduğu senaryolara sahiptir. Bu farklılıklara; test edilebilen sıcaklık aralığı, frekans aralığı, yükleme tipleri, ölçüm hassasiyetleri, parça boyutları vb. birçok etken örnek verilebilir. R = -1, bileşenlerin simetrik tekrarlı yükleme koşullarına maruz kaldığı durumu temsil etmektedir. İncelenen test cihazının doğrulaması bu yükleme tipinde kauçuk ömrünün tespiti içindir. Kauçuk sektöründe genelgeçer kabul edilen standart R = 0 durumu sadece çekme durumu için ömür testine yöneliktir. İncelenen diğer çalışmalarda farklı yükleme tipleri haricinde, R = -1 koşulunun farklı bir mekanizmayla sağlandığı ya da cihaz validasyon çalışmalarının zayıf olduğu gözlemlenmiştir. Bu çalışmayla silindirik numuneleri eksenine göre farklı açılarda gerdirerek konumlandırdıktan sonra motordan alınan güç aracılığıyla numunelere dönme hareketi vermek suretiyle numunede sıkışan bölgede basma, genleşen bölgede çekme gerilmesi uygulamak suretiyle; sinüzoidal basma-çekme yükleme koşulunda kauçuk numunelerin ömür dayanımları tespit edilebilecektir. Yeni cihazla ve bu cihaza uygun test takozlarından elde edilen Wöhler eğrisiyle hesaplanan ömür tahminlerinin fiziki şaft askı lastiği ömür testlerinden çıkan sonuçlarla örtüşüp örtüşmediği irdelenmiştir.