Malzeme Makina Malzemelerinin Seçim Kriterleri www.a305teyim.com G İ R İ Ş 1- Tasar m herkes i ç in farkl ş ey ifade eder. Bayanlar n ş apkalar ndan tutun da di ş li kutular n n ya ğdanl klar na kadar ü retilen her nesne bir tasar m olarak nitelendirilebilir.Ancak , tasar m daha ç ok ş ey ifade etmektedir. Ö rne ğin do ğa baz lar i ç i n tanr sal bir tasar m olarak kabul edilmektedir. Bizi ilgilendiren ise , mekanik tasar m ve malzemelerin bu tasar mdaki rol ü d ü r.Mekanik elemanlar n bir k ü tlesi vard r,y ü k ta ş rlar, s iletirler,a ş nmaya ve korozif ortamlara maruz kal rlar. Mekanik eleman lar tek bir malzemeden yap labilece ği gibi , ç ok say da malzemeden de yap labilir,belirli bir ş ekilleri (tasar mlar ) vard r ve imal edilmek zorundad rlar. İ nsanlar n ilk elbiseyi,ilk kulubeyi ve ilk sava ş yapmalar ndan bu yana malzemeler,tasar mlar ile s n rland r lm ş lard r.Bu s n rlama hala g ü n ü m ü zde de devam etmektedir.Malzemelerin geli ş imi g ü n ü m ü zde son derece h zl olmaktad r.G ü n ü m ü zde malzemelerin sahip olduklar ö zellikler ve sa ğlad klar olanaklar, ö nceki y llara g ö re ç ok fazlad r. 1.1- Tasar mda Malzeme Bir fikirden yola ç k larak tasar m yap labilece ği gibi, pazardaki ayr nt l baz taleplerden yola ç k larak da tasar m yap labilmektedir. Her iki durumda da ü r ü n ü n yap laca ğ malzeme hakk nda karar vermek gerekmektedir.Bazan de karar verirken z orlan labilir. Yeni bir ü r ü n istenebilir yada mevcut bir ü r ü n ü n geli ş tirilmesi istenebilir yada m ü mk ü nse yeni bir malzme ile imal edilmesi istenebilir.M ü hendislikte kullan labilecek malzeme say s ç ok fazla olup 40.000- 80.000 aras nda oldu ğu tahmin edilmekt edir. Bununla birlikte y ü r ü rl ü ğe giren standartlarla bu rakam azalt lmaya ç al ş lmaktad r.Bir yandan da yeni malzemeler ortaya ç kar lmaktad r. O halde bu kadar geni ş malzeme listesinden m ü hendisler ama ç lar na en uygun malzeme se ç imini nas l yapacaklard r ?Rasyonel bir se ç im i ç in gereken y ö ntem form ü le edilebilir mi? Tasar m n uygun oldu ğu seviyeye g ö re soru bir ç ok d ü zeyde cevaplanabilir; -Ba ş lang ç ta tasar m ak c d r ve opsiyonlar ç ok fazlad r.T ü m malzemeler g ö z ö n ü ne al nmal d r. -Tasar m ü zerine yo ğunla ş t k ç a ve par ç a ş ekillendik ç e (bi ç im ald k ç a), se ç im kriterleri netle ş ir yani keskinle ş ir.Ve se ç ilecek malzeme say s azal r. İ ş te bu durumda daha kesin ve detay veriler gerekir ve se ç im i ç in farkl analiz y ö ntemleri kullan l r. -Tasar m sonunda daha hassas veriler gerekir, malzeme say s birka ç a iner bazen de sadece birdir.www.a305teyim.com Malzemelerin se ç imi ; malzeme le rin ş ekillendirilme yani imalat y ö ntemlerinden ba ğ ms z olarak yap lamaz. O halde imalat y ö ntemleri ö rn. Tala ş l , tala ş s z, birle ş tirme, y ü zey i ş leme ve di ş a ç ma vb. gibi tasar m n ö nemli bir unsurudur. Maliyet de malzeme se ç iminde ö nemli bir ba ş ka fakt ö rd ü r. İ yi bir tasar m n tek ba ş na bir ü r ü n ü satmak i ç in yeterli olmad ğ da g ö z ö n ü nde tutulmal d r.Ev aletlerinden otomobile ve u ç a ğa kadar her ü r ü n ü n ş ekl i (bi ç imi), dokusu (yap s ), rengi, esteti ği ve dekorasyonu her zaman kullan c ya bir tatmin ( haz ) vermektedir. Ç ok ö nemli olan bu estetik unsurlar ,end ü stri(end ü striyel)tasar m olarak bilinir ve bir ç ok m ü hendislik dersinde ele al nmazlar. Es tetik unsu rlar ihmal edildi ğinde, ü reticinin Pazar pay n kaybetmesine (yitirmesine) neden olur. Çü nk ü , iyi bir tasar m ç al ş r ama m ü kemmel bir tasar m ayr ca haz verir. Tasar m problemlerinin tek ve tam bir çö z ü m ü yoktur.Tasar mc n n ihtiyac olan tek ş ey,a ç k bi r d üşü nce ve t ü m olas l klar i ç in karar vermeye istekliliktir. Atas ö z ü n ü n dedi ği gibi; ‘ ’ denize geni ş a ğ at l rsa ç ok bal k tutulur ‘ ’ s ö z ü nde oldu ğu gibi en uygun malzemeyi se ç mek i ç in bir prosed ü r gerekmektedir. Ö rne ğin malzeme se ç imini diyagramlar yard m ile yapmak, potansiyel malzeme adaylar aras nda ilk se ç imi basitle ş tirmektedir. Malzeme ve tasar m (bi ç im) aras ndaki etkile ş i m ayr nt l olarak tart ş lmal d r.Ayr ca,kullan c ya tasar m do ğrudan imalat prosesi ile ger ç ekle ş tirmesine imkan veren proses se ç im diyagramlar geli ş tirilmi ş tir 1.2-M ü hendislik Malzemelerinin Geli ş imi Tarih boyunca malzemeler s n rl olarak tasarlanm ş t r. Eski ç a ğlar, insanlar n kulland ğ malzemelerin isimleri ile ö rne ğin ta ş devri, bronz devri, demir devri gibi adla nd r lm ş t r. İ nsanlar ö ld ü klerinde hazineleri de kendileri ile birlikte g ö m ü lmekteydi. M s r firavun lar ndan Tutankamun,ta ş lahit i ç ine renkli camdan yap lm ş e ş yalar ile, Agamennon ise bronz k l c ve alt n mask ile g ö m ü lm üş lerdir. Firavunun e ş yalar ,ya ş ad klar zaman n en y ü ksek teknolojisine ait ü r ü nleri temsil etmekteydi. D üşü n ü n arkada ş lar,e ğer firavunlar b ü g ü n ya ş asalar ve ö lselerdi yanlar nda neler g ö m ü lebilirdi?Titanyum saatleri mi? yoksa karbon elyaf ile takviye edilmi ş tenis raketlerini mi? Yoks a metal matrisli kompozit da ğ bisikletlerini mi? Yada polieter etil keten kasklar n m ? G ü n ü m ü z tek bir malzeme ç a ğ de ğildir ve ç a ğ m zda malzemelerin s n r yoktur. Ş imdiye dek g ü n ü m ü zdeki kadar malzemelerin ç ok h zl geli ş ti ği ve ö zelliklerin bu kada r de ği ş kenlik g ö sterdi ği asla ba ş ka bir ç a ğ olmam ş t r. M ü hendislerin temin edilebilece ğ i malzeme listesi ö yle h zl geli ş mektedir ki, ü niversiteden 30 y l ö nce mezun olan birinin bu malzemelerin yar s ndan bile haberi yoktur.Ama yeni malzemelerin bilinmem esi tasar mc i ç in risk olu ş turmaktad r.www.a305teyim.com Malzemelerdeki geli ş me ve geli ş melerindeki de ği ş im Ş ekil1.1 de verilmi ş tir. Tarih ö ncesi malzemeler M. Ö .10000 den ö nce ta ş devrinde ta ş daha sonralar ise seramikler ve camlar,do ğal polimerler ve kompozitlerdi.Her z aman teknolojinin en ü st noktas nda olan silahlar,ah ş ap ve ç akmak ta ş ndan yap lmaktayd .B ö lgesel olarak bulunan alt n ve g ü m üşü n ise teknolojideki rol ü ç ok k üçü kt ü .Bak r ,bronz ve daha sonrada demirin bulunu ş u(bronz devri M. Ö .4000-1000 aras ve demir dev ri M. Ö .1000-M.S.1620 aras ) ah ş aptan ve ta ş tan mam ü l eski silahlar n ve tak mlar n yerini alarak teknolojinin ilerlemesini geli ş tirmi ş tir.D ö kme demir teknolojisi (1620-1850) m ü hendislikte metallerin hakimiyet kurmas n sa ğlam ş t r.Ve daha sonra ç elikler,h afif ala ş mlar ve ö zel ala ş mlardaki geli ş meler de metallerin konumun sa ğlamla ş t rm ş t r. 1960 ’ l y llarda m ü hendislik malzemeleri denilince akla ilk gelen metaller olamaktayd . Ancak,di ğ er malzemeler de geli ş mekteydi. Ö rnek olarak,seramikler s n f ndan Po rtland ç imentosu, refrakterler ve silika , polimer s n f ndan kau ç uk , bakalit ve polietilen say labilir. Ancak bu malzemelerin toplam malzeme pazar ndaki paylar ç ok azd .daha sonraki y llarda metal ala ş mlar n n geli ş me h z yava ş lam ş t r.Bir yandan ç eli ğe ve d ö kme demire olan talep azal rken, di ğer yandan y ü ksek performansl seramiklerin ü retimi, polimer ve kompozit end ü strisi h zla geli ş mektedir. Malzemelerde g ö r ü len h zl de ği ş imi tasar mc lar g ö rmemezlikten gelemezler. Ö ZET M ü hendislik malzemelerin in say s 40000-80000 olarak kabul edilebilir. Tasar mc kendisine en uygun malzemeyi bu geni ş men ü den se ç mek durumundad rlar. B ö yle bir se ç im g üç ve s k c i ş olabilir. S ö z konusu uygulama i ç in geleneksel malzeme se ç imi iyi yol olabilir. Ö rne ğin ş i ş e i ç in cam, teneke i ç in ç elik gibi. Bu se ç im g ü venlikli olmas na kar ş n tutucudur ve sonu ç ta yeniliklerin sa ğlayaca ğ f rsatlar da red etmektedirler. Ancak h zla geli ş en m ü hendislik malzemeleri nedeniyle se ç im daha geni ş yelpazeden yap l r. Ö rne ğin, baz ü r ü nle rde yeni bir se ç imle plastik ş i ş eler ve al ü minyum kutular n kullan m ile p azar pay tamamen de ği ş mektedir. Tasar m n ilk kademesinde veya yeniden tasar mda t ü m malzeme yelpazesi g ö z ö n ü ne al nmal d r.