Bir ürünün veya parçanın tasarım ve üretim aşamalarında göz önünde bulundurulan en önemli hususlardan biri de yorulmadır. Peki, mühendislik dallarında kullanılan teknik bir terim olmasına karşın artık sosyal bilimlerde de sıkça kullanılmaya başlayan yorulma, metal yorgunluğu nedir?
Yorulmayı, tek seferde uygulanınca herhangi bir zarar vermeyen fakat tekrarlı olması durumunda hasar verecek olan bir yükün malzemede meydana getirdiği hasar olarak tanımlamak mümkündür. Makine elemanları çalışma ömürleri boyunca dinamik zorlanmalara maruz kalırlar. Bu zorlanmalar millerdeki gibi kuvvet sabit olsa dahi ortaya çıkar. Genellikle bu zorlanmalar akma dayanımın altındadır fakat bu durumun sürekliliği malzemede hasara neden olur.
Çoğunlukla metal yüzeylerde görülen bu olay malzemenin içerisindeki mikro çatlakların zamanla büyümesi ile ortaya çıkar. Çatlak zamanla malzemeyi kullanılamayacak hale getirecek kadar büyür.
Yorulmayı hızlandıran nedenlerin başında makine elemanlarında yer alan kama yuvası, fatura, segman yuvası, vida dişi gibi süreksizlikler gelmektedir. Döküm kusurları, iç kusurlar ve malzeme türü de yorulma ömrüne etki eden diğer önemli faktörlerdir. Sürekli mukavemeti azaltan her etken malzemenin yorulma ömrünü de azaltabilir diyebiliriz.
Yorulma konusu Alman mühendis August Wöhler’in tren aksakları neden kırılıyor sorusunu cevaplamak için yaptığı araştırmalar sonucu elde ettiği bulgular ile literatürde sistematik olarak araştırılmaya başlanmıştır. Günümüzde çok sayıda yöntem kullanılarak ömür hesaplanmasına karşı pratikte daha çok S-N ( Strain – Life) eğrileri ile hesaplama yapılmaktadır.
Günümüzde özellikle havacılık sektöründe yorulma ve ömür konuları üzerinde ciddi araştırmalar yapılmaktadır. İkinci dünya savaşından sonra önemi daha da artan ömür kavramı artık ülkelerin askeri güç olarak stratejik unsurlarını tehdit eder hale gelmiştir. Sivil havacılık potansiyelinin de artıyor olması, ekonomik ve güvenli uçuşlar için bu konuya önemle eğilmeyi zorunlu kılmıştır.
Endüstriyel uygulamalarda malzemelerdeki yapısal yetersizliklerin yaklaşık %90 ı yorulma kaynaklıdır. Modern testler ve analiz yöntemleri ile bu oran %30’ lara düşürülebilmekte. Günümüzde ileri teknoloji üreten firmalarda yorulma konusu için AR-GE merkezleri kurulmakta ve ürünlerin sertifikasyon aşamalarında bu konu çok önemli bir yer tutmaktadır.