Yay testleri, çekme, basma veya burulma yükü altında çalışan elastik elemanların (yayların) mekanik davranışlarını değerlendirmek amacıyla gerçekleştirilir. Bu testler, yayların tasarım performansını, mukavemet sınırlarını ve uzun süreli yük altında deformasyon davranışlarını ortaya koyar. Özellikle otomotiv, savunma sanayi, beyaz eşya ve makina imalatı gibi sektörlerde yay güvenilirliği kritik öneme sahiptir.

Yay çeşitleri

Basma yayları (Compression springs)

Çekme yayları (Extension springs)

Burulma yayları (Torsion springs)

Disk yayları, şerit yaylar, spiral yaylar

Her bir yay tipi, farklı test düzeneği ve hesaplamalar gerektirir.

Test Prensibi ve Uygulaması

Yay testi genel olarak üniversal test cihazları (UTM) veya özel yay test sistemleri kullanılarak yapılır. Test esnasında kontrollü bir kuvvet uygulanır ve bu kuvvete karşılık gelen deformasyon (uzama/kısalma/açısal sapma) ölçülür.

Test türüne göre tipik uygulamalar:

Basma Yayı Testi:

• Yay, iki düz yüzey arasında sıkıştırılır ve kuvvet-deformasyon verisi toplanır.
• Yay sabiti (k): ΔF / Δx
• Serbest uzunluk, blok uzunluk
• Yük altında deformasyon ve kalıcı deformasyon

Çekme Yayı Testi:

• Yayın uçları çenelere bağlanır, kontrollü çekme yükü uygulanır.
• Uzama miktarı, kopma noktası
• Elastik bölge ve akma sınırı
• Dönüş karakteristiği

 Burulma Yayı Testi:

• Yay kollarına tork uygulanarak açısal deformasyon ölçülür.
• Açısal yay sabiti (kθ): ΔT / Δθ
• Elastik modül tayini

Ölçülen Parametreler

Standartlar

Yay testleri, aşağıdaki uluslararası standartlara göre yürütülür:

• EN 13906-1/2/3: Helisel yayların hesaplama ve test yöntemleri (basma, çekme, torsiyon)
• ASTM A370: Metalik malzemelerin mekanik test yöntemleri (genel metodoloji)
• ISO 7500-1: Test cihazları için kuvvet ölçüm doğruluğu ve sınıflandırma
• DIN 2095: Helisel yayların ölçüm toleransları ve testleri
• SAE J157 / J512: Otomotiv yayları için test standartları

Kullanılan Test Cihazları ve Özellikler

Yaylar tipine ve kullanım alanına göre çekme basma test cihazları ile test edilirler.  Uzun dönem ömür davranışını belirlemek için ömür testleri de aynı cihazlarla yapılabilir.  Ya da ömür testi için geliştirilmiş cihazlarda yorma yapıldıktan sonra karakteristik özellikleri tekrar incelenebilir ve kullanım ömrü boyunca ne gibi değişimler yaşayacağı önceden kestirilerek bakım ve değişim peryotları belirlenebilir. Yay testleri için kullanılan cihazlar, genellikle aşağıdaki teknik özellikleri taşımalıdır:

• Yük hücresi doğruluğu: ±0.5% veya daha iyisi
• Uzama ölçüm hassasiyeti: 0.01 mm çözünürlük
• Yük kapasitesi: 1 N – 50 kN arası (test kapsamına göre değişken)
• Hız kontrolü: 0.01 mm/dk – 500 mm/dk aralığında değişken test hızı
• Test yazılımı: Kuvvet-uzama eğrisi oluşturma, otomatik yay sabiti hesaplama, limit değer kontrolü

Ömür Testleri (Fatigue & Lifecycle Testing)

Yayların uzun dönemli performansını değerlendirmek amacıyla ömür testleri uygulanır. Bu testlerde yaylar, belirli bir yükleme frekansı ve kuvvet aralığında milyonlarca döngüye kadar tekrarlı yüke maruz bırakılır.

Ömür testleri iki şekilde yürütülebilir:

1. Standart Test Cihazlarıyla (çekme-basma test cihazları) yapılan tekrarlı testler

Yavaş frekansta, kontrollü yorma döngüleri uygulanabilir

Test sonrası elastikiyet kaybı, kalıcı deformasyon gibi parametreler yeniden ölçülür

2. Yay ömür test cihazları (servo motorlu veya kam mekanizmalı)

• Yüksek frekansta yorma simülasyonu
• Hızlı sonuç alma avantajı
• Yorma sonrası numuneler tekrar mekanik teste tabi tutularak performans düşüşü analiz edilir

Ömür Testlerinin Amacı

• Kullanım ömrü boyunca yayın nasıl davranacağını öngörmek
• Bakım aralıklarını planlamak
• Kritik sistemlerde güvenilirlik analizleri yapmak
• Malzeme seçimi ve proses optimizasyonu için veri üretmek

Bu yaklaşımla, yayın yalnızca anlık taşıma kapasitesi değil, aynı zamanda zaman içinde dayanım değişimi ve yıpranma davranışı da belirlenebilir. Bu, özellikle otomotiv süspansiyonları, endüstriyel aktüatör sistemleri, medikal cihazlar gibi uzun süreli performans gerektiren alanlarda kritik öneme sahiptir.

Veri Analizi ve Raporlama

Test sonrası elde edilen kuvvet-deformasyon eğrisi üzerinden;

• Elastik bölge doğruluğu
• Non-lineer deformasyon bölgeleri
• Histerezis eğrisi (yükleme/boşaltma farkı)
• Enerji sönümleme kabiliyeti

gibi analizler yapılır. Cihaz yazılımı bu verileri otomatik olarak raporlar ve PDF/Excel formatlarında dışa aktarım yapılabilir.