180
Basın bültenleri Yüksek dayanımlı çelikle yenilikçi tasarım
9 Ekim, 2015 00:00 CET

Yüksek dayanımlı çelikle yenilikçi tasarım

Tasarım zorlukları ve ödülleri 

Bugün piyasada pek çok farklı özelliklere sahip binlerce farklı çelik kalitesi bulunmaktadır. Ancak, iki özellik açısından bakıldığında tüm karbon çelikleri eşittir. Tümü aynı yoğunluğa (7800 kg/m3 veya 0,28 lb/in3) ve Young katsayısına sahiptir.

Young katsayısı, uygulanan bir kuvvete verilen elastik yanıtı belirten mekanik bir özelliktir. Çelik için bu değer 200 GPa'ya (29.000.000 psi) ayarlanmıştır.

Özgül ağırlık ve Young katsayısı, çelikte tasarımcıların her zaman dikkate alması gereken doğal sabitlerdir.

Ürünlerimizin daha güçlü, daha hafif ya da daha verimli olmasını istediğimizde, başlıca seçeneklerimiz şunlar:

  • Sisteminizi Strenx™ gibi daha yüksek akma ve çekme dayanımına sahip bir çeliğe yükseltin. 
  • Ağırlıktan tasarruf etmek için ürününüzde daha az malzeme kullanın. 
  • Tasarımı ürün yükseltme amacına göre optimize edin. 

 


Strenx yüksek dayanımlı çeliğe geçerek ve tasarımı optimize ederek ağırlığı ne kadar azaltabilirsiniz? Duruma göre %20, %30 ve hatta %40 ve üzeri oranlarda potansiyel ağırlık tasarrufu elde edebilirsiniz. Üstelik ürünün genel performansını iyileştirmiş olacaksınız.

Bom yapılarının evrimi

Sepetli vinçler, ürünlerin beceriyle tekrar tasarlanabileceğini ve daha yüksek dayanımlı çelik kullanımıyla ürünün tam potansiyeline ulaşabileceğini gösteren iyi bir örnektir.

Yük kapasitesinden ödün vermeksizin dikey ve yatay erişimi artırabilmek için, her bir bom segmentinin ağırlığının azaltılması gerekir. Bunu yapmanın tek yolu da, toplam rijitliği dikkate alarak, bom segmentinde kullanılan malzemenin miktarını azaltmaktır.

Yüksek dayanımlı çelikle yenilikçi tasarım

Performansı artırma potansiyeli 

Hem daha güçlü hem daha hafif yapılar elde etmek isteyen bir tasarımcı birçok unsuru dikkate almalıdır. Usta tasarımcılar, yüksek dayanımlı çeliğin mekanik özelliklerinden yararlanırken tasarım sonuçlarını da dikkate alır:

  • Aynı veya daha ağır yükleri taşımak için daha ince malzeme kullanıldığında oluşan esnemezlik kaybı 
  • Kalınlık azaltılırken narinliğin artması, daha belirgin bir dengesizlik oluşumuyla sonuçlanır 
  • Potansiyel yorulma zorlukları 

Esnemezlik 

Esnemezlik, bir çapraz kesitteki çelik kütlesinin nasıl dağıtıldığına bağlıdır. Bu her tür kesit için geçerlidir – dikdörtgen borular, H, T, L ya da U kirişler, veya mobil vinçler için ileri teknoloji ürünü bom segmentleri. Bir kirişin bükme esnemezliğini artırmanın ağırlık açısından en etkin yolu, kesit malzemesini ağırlık merkezinden uzağa taşımaktır.

Aşağıdaki şekilde, dikdörtgen bir kesitin bükme esnemezliğini artıracak şekilde nasıl yeniden tasarlanabileceği gösterilmektedir (burada dikey yönde). Soldaki kesit orijinal kesittir. Orta kesit, azalan kalınlıkla aynı geometriye sahip olduğundan sertliği azalmıştır. Geometriyi sağdaki kesitte gösterildiği gibi değiştirmekle, daha sert olan, daha az sapma sergileyen ve daha hafif bir kiriş elde ediyoruz.

Narinlik 

En basit ifadesiyle plaka narinliği g/k oranıdır - burada "g" ilgili düz çelik yüzeyin genişliği, "k" ise kalınlığıdır. Belirli bir kısmın plaka narinliğini azaltmak, bölgesel burkulma riskini de azaltır. Bir yandan ağırlığı azaltırken bir yandan da aynı ya da daha ağır yükleri taşıyabilmeyi hedefliyoruz. Bu da daha yüksek gerilim düzeylerine yol açarak, burkulmayı önleyebilmek için yüksek dayanımlı bir çelik ve azaltılmış bir narinlik gerektirecektir.

Kirişin çekme dayanımına tabi olan üst kısmında burkulma oluşamaz. Sadece kirişin alt, sıkıştırılan kısmındaki narinliği azaltmak gerekmektedir. Çözüm, şekilde de gösterildiği gibi bükümler ilave ederek serbest plaka genişliğini azaltmaktır.

Metal Yorulması 

Yorulma direnci ve yüksek dayanımlı çeliğe geçiş söz konusu olduğunda şu unsurlar geçerlidir:

  • Bir kaynağın yorulma dayanımı, büyük ölçüde kaynağın kalitesine, bağlantı türüne ve kaynak sonrası işlemlere bağlıdır. 
  • Çeliğin dayanımı ne düzeyde olursa olsun, düşük kaliteli tüm kaynakların yorulma dayanımı aynıdır. 
  • Daha yüksek gerilimler uygulandığında yorulma dayanımı azalır. 
Kaynakların, vinç bom segmenti durumunda nötr orta tabakaya doğru olan daha düşük gerilimli alanlara kaydırılmasıyla, yorulma sorunlarından kaçınmak mümkündür. Bunlar dışında, yorulmaya dayanıklı tasarım ile ilgili genel kurallar geçerlidir:
  • Yüksek kaliteli kaynaklar yapın. 
  • Kritik kaynaklar için kaynak sonrası işlemlerden yararlanabilirsiniz. 
  • Gereken yorulma ömrünü; uygulanan gerilim düzeylerine ve yük türünün statik veya dinamik olmasına göre tahmin edin. 

Uzağa erişim arttıkça işiniz de büyür

600-1300 MPa aralığında çelik ile çalışmak zor olabilir. Ama avantajları vazgeçilemeyecek kadar çoktur. Daha ağır yükleri daha yükseğe ve daha uzağa taşıyabilmek hiç şüphesiz ürünlerinizin rekabet gücünü artıracaktır.

Yüksek performans ihtiyaçlarınızı karşılamak için sizi SSAB Bilgi Hizmet Merkezindeki tasarım ve inovasyon kaynaklarımızı keşfetmeye davet ediyoruz. Yeni tasarımlar ekip çalışması gerektirir ve biz de ekibinizin bir parçası olmaktan mutluluk duyarız!