Kumlama işleminin yaprak yayların yorulma ömrü üzerindeki etkilerinin incelenmesi

Abstract

Araçlardaki süspansiyon sistemleri, aracın sürüş konforunu ve dengesini sağlayan çok önemli bir bileşendir. Lastik ilerledikçe, süspansiyon sistemi değişen sürüş (yol) koşullarını sürekli olarak dengeleyen ve ayarlayan dinamik bir denge durumundadır. Süspansiyon sisteminin bileşenleri; araç sürüş yüksekliğinin korunması, şok kuvvetlerinin etkisinin azaltılması, araç ağırlığının desteklenmesi, sürüş torkunun taşınması gibi temel işlevleri yerine getirir. Yaprak yaylar, süspansiyon sisteminin ana elastik bileşeni olmasının yanı sıra bu eleman aksın uzunlamasına ve yanal yönlendirmesinide üstlenir. Yaprak yaylar, temel olarak yol girdileriyle ilgili enerjiyi emmek ve geri salmak için arka süspansiyon sistemlerinde kullanılır. Yaprak yayların ayrıca yük altında istenen araç sürüş yüksekliğini sağlama görevide vardır. Yaprak yaylar genelde hafif ve ağır ticari araçların hotchkiss arka süspansiyon uygulamalarında, iş makinalarında, römorklarda, otobüslerde ve demir yolu taşımacılığında kullanılmaktadır. Bu tez çalışmasında, ilk olarak yaprak yayların yapısı ve yaprak yay terminolojisi detaylı olarak incelenmiştir. Yaprak yay çeşitlerinden ve çalışma prensiplerinden bahsedilmiştir. Yaprak yaylarda kullanılan malzeme de çok büyük bir önem teşkil ettiği için yaprak yay çelikleri araştırılıp en çok kullanılan 55Cr3 ve 50CrV4 yay çelikleri detaylı olarak açıklanmıştır. Yaprak yay üretim aşamaları teker teker detaylı olarak incelenmiştir. Yaprak yaylarda yorulma konusu araştırılıp yaprak yayların yorulma ömrüne etki eden kumlama işlemi konusu üzerinde durulmuştur. Serbest halde normal kumlama ve stresli kumlama işlemleri detaylı olarak incelenmiştir. Daha sonra toplamda 6 adet aynı tip yaprak yay numuneleri üretilmiştir. Bu 6 adet numunenin 2 tanesine herhangi bir kumlama işlemi yapılmamıştır. 2 adet numuneye serbest halde normal kumlama işlemi ve kalan 2 adet numuneye ise stresli kumlama işlemi uygulanmıştır. Son olarak, tüm yaprak yay numunelerine aynı laboratuvar şartlarında yorulma ömür testleri yapılıp elde edilen sonuçlar yorumlanmıştır. Yapılan deneysel çalışmalar sonucunda, stresli kumlama işlemi uygulanan yaprak yayların yorulma ömrünün, normal kumlama işlemi yapılmış yaprak yayların yorulma ömrüne kıyasla 2 kat, hiçbir kumlama işlemi uygulanmamış yaprak yayların yorulma ömrüyle kıyaslandığında ise 3 kat daha fazla olduğu bulunmuştur.

Suspension systems in vehicles are a very important component that ensures the driving comfort and stability of the vehicle. As the tire progresses, the suspension system is in a dynamic equilibrium state that constantly balances and adjusts to change the driving (road) conditions. Components of the suspension system; it protects the driving height of the vehicle, reduces the impact of shock forces, supports the weight of the vehicle, carries out the basic functions of driving torque. The leaf springs are the main elastic component of the suspension system as well as the longitudinal and lateral orientation of the axle. Leaf springs are mainly used in rear suspension systems to absorb and release energy from road inputs. Furthermore, the leaf springs have the task of providing the desired vehicle driving height under load. Generally, leaf springs are used in hotchkiss rear suspension applications of light and heavy commercial vehicles, construction equipment, trailers, buses and rail transportation.

In this thesis, firstly the structure of leaf springs and leaf spring terminology are examined in all details. Leaf spring types and working principles are mentioned. Since the material used in leaf springs is of great importance, leaf spring steels have been investigated and the most commonly used spring steels 55Cr3 and 50CrV4 have been explained in detail. Leaf spring production stages have been examined in detail. The subject of fatigue in leaf springs has been investigated and the shot peening (peening) process affecting the fatigue life of leaf springs has been discussed. Typical shot peening and stress peening processes have been examined in detail. After that, a total of 6 same type leaf spring samples have been produced. 2 of these 6 samples were not shot peening. 2 samples have been subjected to typical shot peening in free form and the remaining 2 samples have been subjected to stress peening. Finally, fatigue life tests have been performed on all leaf spring samples under the same laboratory conditions and the results obtained have been interpreted. As a result of the experimental studies, fatigue life of leaf springs applied stress peening process, 2 times compared to the fatigue life of the leaf springs with normal shot peening process, compared to the fatigue life of leaf springs without any shot peening process have been found to be 3 times more.