MALZEME

SEÇİMİNİN ÖNEMİ

VE MÜHENDİSLİK

MALZEMELERİ

Bir fikre ya da ihtiyaç duyulan bir pazara ait

ürünün nasıl üretileceğine dair detaylı

bilgilerin ortaya çıkma sürecidir.

İş emri

Tasarım

Çizim

Çalışma koşulları

Ayrıntılı çizimler

Malzeme seçimi

Deneme üretimi

Uygulama

Benzer tasarımlar

Müşteri istekleri

Bilgilerin toplanması

İlk hesaplamalar Kaba çizimler

Üretim hızı

Kapasite

Büyüklük

Çalışma mekanizmaları Bağlantılı parçalar Kaba maliyet

Titreşim

Korozyon

Yük durumu Aşınma durumları

Yağlama ihtiyacı Çalışma sıcaklığı

Hız, ivme analizi

Gerilme analizi

Yüzey kalitesi

Boyutlandırma Toleranslar Parça için biçilen ömür

Malzeme Isıl işlemler Yüzey işlemleri

TASARIMDA ÖNEMLİ ETKENLER

MALZEME SEÇİMİ

İMAL EDİLEBİLİRLİK

TASARIM KRİTERLERİ

MALZEME SEÇİMİNİN ÖNEMİ

Günümüzde 100.000’i aşkın malzemeden

oluşan geniş bir spektrum vardır.

Kullanılan her bir malzemeyi ayrı ayrı

saydığımızda bir traktörde 15-20 bin, bir

otomobilde 20-25 bin, bir tankta 40 bin, bir

uçakta 100 bin ve bir denizaltıda 120 bin

adet malzeme bulunmaktadır.

MALZEME SEÇİMİNİN ÖNEMİ

II. Dünya savaşında düşük kırılma tokluğuna

sahip çelik seçiminden dolayı ticari gemilerin

kaynak yerlerinden kırılması!

MÜHENDİSLİK

MALZEMELERİNİN

GELİŞİM SÜRECİ

MÜHENDİSLİK MALZEMELERİNİN GELİŞİMİ

Agamemnon’un altın

maskesi ve bronz (tunç)

kılıcı.

GÜNÜMÜZ...

MÜHENDİSLİK MALZEMELERİNİN GELİŞİMİ

MÜHENDİSLİK MALZEMELERİNİN GELİŞİMİ

MÜHENDİSLİK MALZEMELERİNİN GELİŞİMİ

MÜHENDİSLİK MALZEMELERİ

Metaller

Demir esaslı

Çelik

Dökme Demir

Demir dışı

Ağır metaller

Hafif metaller

Seramikler Polimerler

Termoplastik

Termoset

Elastomer

Kompozitler

(matrise göre)

Polimer Matris

Metal Matris

Seramik Matris

METALLER VE ALAŞIMLARININ

GENEL ÖZELLİKLERİ

Yüksek termal ve elektrik iletkenliği,

Süneklik,

Kolay şekillendirilebilme özelliği

Yüksek şok direnci

Yapısal ve yük taşıyıcı alanlarda kullanıma

uygunluk.

Saf metaller zaman zaman kullanılmalarına

rağmen genellikle arzu edilen belirli bir özellikte

gelişme sağlamak için alaşımlar kullanılır.

SERAMİKLERİN GENEL ÖZELLİKLERİ Tuğla, cam, refrakterler ve

aşındırıcılar.

Genelde yalıtkan malzeme

olarak kullanılırlar.

Yeni proses teknikleri ile yük

taşıyıcı uygulamalarda da

kullanılır hale gelmişlerdir.

Optik ve elektrik özellikleri

geliştirildiğinde, entegre

devre ve fiber optik

uygulamalarında

kullanılabilirler.

Seramiklerin özellikleri

Sert

Korozyona dayanıklılık

Yüksek bası dayanımı

Düşük ısı iletkenliği

Düşük elektrik

iletkenliği

Yüksek ergime sıcaklığı

Kırılgan

POLİMERLERİN GENEL ÖZELLİKLERİ Polimerler; plastikler, kauçuklar ve yapıştırıcıları içine

alan büyük organik moleküllü malzemelerdir.

Organik moleküllerden polimerizasyon prosesi ile büyük moleküler yapılar oluşturularak üretilirler.

Düşük termal direnç (sürünme sebebiyle yüksek sıcaklığa uygun değil)

Düşük elektrik iletkenliği

Düşük mukavemet

Hafif

Kolay şekillendirilebilir

Polimerler plastik ?

Polimerler üretiminin bir aşamasında, plastik olarak

kolayca biçimlendirildiklerinden bunlara plastikler

de denir.

Plastik; polimer hammaddesinin gerek

şekillendirme aşamasında gerekse kullanım

esnasında bir takım özelliklere sahip olması için bazı

katkı maddeleri (Plastikleştiriciler, yağlayıcılar, renk

vericiler, UV stabilizatörü vs.) ile karıştırılıp, uygun bir

yöntemle şekillendirme sonrası elde edilen ürüne

denir.

KOMPOZİTLER (HİBRİT)

Kompozit malzemeler, makroskobik olarak birbirinden ayrı iki ya da daha fazla malzemenin bir araya getirilmesi ile imal edilen malzeme türüdür.

Alman metalurji cemiyeti kompozit malzemeleri, birbiri ile uyumlu ancak birbiri ile aşırı reaksiyona girmeyen ve en az iki bileşenin makro ölçüde bir araya getirilmesi ile oluşan malzeme olarak tanımlar.

Her kompozitte genellikle iki tip eleman bulunur; matris ve takviye malzemesi. Bu malzemeler birbirlerinden farklı fiziksel özelliklere sahiplerdir, ve bir araya getirilmeleri ile oluşan kompozit malzeme her ikisinden farklı özelliklere kavuşur.

Genel olarak takviye malzemesi taşıyıcı görev üstlenir, ve etrafında bulunan matris faz ise onu bir arada tutmaya ve desteklemeye yarar.

Rijitlik

Dayanım

Hafiflik

Yüksek sıcaklık dayanımı

Yüksek şok direnci

Metal-metal

Metal-seramik

Metal-polimer

Seramik-polimer

Seramik-seramik

Polimer-polimer

KOMPOZİTLERİN GENEL

ÖZELLİKLERİ

Malzemelerin Fonksiyonel Sınıflandırılması

Uzay

Biyomedikal

Elektronik Malzemeler

Manyetik Malzemeler

Enerji Teknolojisi ve Çevre Teknolojisi

Fotonik veya Optik Malzemeler

Akıllı Malzemeler

Yapısal Malzemeler

Bir Tasarımın Akış Şeması

Teoride Gerçekte

Gündelik hayatta kullandığımız ürünlerin

nasıl üretildiğini biliyor muyuz?

Hangi malzemeyi, nasıl seçeceğiz?

Bu ürün;

Ne yapacak?

Nasıl yapacak ?

Nerede yapacak?

Kim kullanacak ?

Maliyet ne olmalı?

PROSES SEÇİMİ

Ürün analizi sabit bir yol izler:

• Ergonomik ve fonksiyon açısından tasarımı

düşünmek

• Performansı sağlayabilecek uygun malzeme

seçimi ÜRETİLEBİLİR Mİ?

• Uygun ve ekonomik üretim yönteminin seçimi

NE KADARA MAL OLUYOR?

Ürünümüz, performans tabanlı mı

olmalı, ekonomik tabanlı mı?

Tenis raketi: maliyet düşüneceğimiz en son şey!

Kola kutusu: performans düşüneceğimiz en son

şey!

Şekil ve proses sınırlandırıcı faktör

Seçtiğimiz malzemeyi en ekonomik nasıl üretiriz ?

Fonksiyonu nedir?

Tipi neye göre belirlenmeli?

Nasıl yapılıyor?

Maliyeti nedir?

Nasıl gözükmeli? Rengi?

Kullanım kolaylığı nasıl tasarlanmalı?

Bütün parçaları bir bütünlük içinde nasıl olmalı?

Bisiklet Tasarımı

Asitli İçecek Kutusu Tasarımı

Sızdırmaz olmalı

Yiyecek standartlarına uygun olmalı

Basınca dayanıklı olmalı

Estetik olmalı

Ürün kimliğini içermeli

Kolay açılmalı

Kolay taşınabilmeli

Kolay saklanabilmeli (depolama)

Ucuz olabilmeli

Malzeme Seçimi Örnekleri

Tornovida veya bıçak (yüksek C lu çelik)

• Malzemede olması gereken özellikler

• Yüksek E modül

• Yüksek akma dayanımı

• Yüksek kırılma tokluğu

Bıçak Sapları ise plastik veya ağaç

• Kolay üretim

• Elde edebilirlik

• Düşük yoğunluk

• Estetik

• Ekonomik

Malzeme Seçimi Örnekleri

Jumbo jetlerde kullanılan Rolls-Royce RB211 turbofan

motor: Turbofan kanatçıkları oldukça önemli

• Yüksek E, akma ve tokluk

• Ayrıca yüksek yüzey aşınma,

• Oksidayon ve korozyon direnci,

• Yüksek sürünme dayanımı ve

• Düşük yoğunluk,

• Kanatçıklarda Ti alaşımları yerine Ni alaşımları

Malzeme Seçimi Örnekleri İçten yanmalı motorlarda kullanılan buji.

• Termal yorulmaya,

• Aşınmaya,

• Korozyon ve

• Oksidasyona dirençli

(S ve Pb içeren yanmış gazlardan dolayı)

• Elektrotlarda tungsten, etrafında alümina