• Sonuç bulunamadı

12. MALZEMELERİN MEKANİK ÖZELLİKLERİ

12.1. Çekme Deneyi

 Malzemenin statik kuvvetler altında dayanımı ve mekanik özelliklerinin test edilmesinde kullanılır.

Şekil 12.2. Çekme deneyinden

69

1. Belirgin akma göstermeyen malzemeler 2. Belirgin akma gösteren malzemeler

Belirgin

 Malzemenin plastik şekil değiştirmeye (pşd) başladığı gerilme değerine “akma dayanımı” adı verilir.

Belirgin olmaması durumunda, akma dayanımı % 0.2 kalıcı pşd oluşturan gerilme

değerine eşittir.

.

Şekil 12.4. Belirgin olmayan akma noktası

Şekil 12.5. Belirgin olan akma noktası

71

Elastik şekil değişimi

• Elastik bölgede Hook kanunu geçerlidir.

• Gerilme ile birim uzama lineer olarak değişir.

• Kuvvet kalkınca, elastik uzama ortadan kalkar.

• E, Elastiklik Modülü, lineer kısmın eğimine eşittir

– Malzemenin karakteristik özelliğidir (malzemeden malzemeye değişir)

– E büyüdükçe malzeme daha rijit hale gelir yani gerilme ile daha az şekil değişimi gösterir. Küçüldükçe daha elastik davranır.

  E

 = Normal gerilme

  G

 = Kayma gerilmesi

Hook Kanunu

Kayma gerilmesi Normal gerilme

73

 Elastisite modülüne (E) etki eden parametreler:

• Kimyasal bileşim: E, bir malzeme özelliğidir. E, kimyasal kompozisyondan etkilenir. Çelik, Alüminyuma göre daha rijittir.

• Ortam sıcaklığından etkilenir: Sıcaklık arttıkça E, azalır

• Isıl işlemden etkilenmez: Aynı çeliğin yumuşak hali ile sertleştirilmiş hali aynı E’ye sahiptir.

 Çekme yönünde malzeme uzarken buna dik yönde kısalma gerçekleşir. Aradaki oran poisson oranı ile belirlenir.

 Elastik şekil değiştirmede metaller için 0.28 - 0.32 arasında değişir. Genelde 0.3’tür.

 Plastik şekil değişiminde hacim sabit kalır ve poisson oranı 0.5 Poisson Oranı

75

Tablo 12.1. Bazı malzemelerin sıcaklık – elastik özellikleri

 Malzemelerin dayanımını ifade eden akma dayanımının üzerinde gerilmeler uygulanması durumunda plastik şekil değişimleri (kalıcı-geri dönüşsüz) (PŞD) başlar.

 Bu noktada PŞD, dislokasyonlar kaymaya başlamasıyla meydana gelir.

 PŞD’de sıcaklık seviyelerine bağlı olarak farklı şekil değiştirme mekanizmaları mevcuttur.

Bunlar;

1. Soğuk plastik şekil değiştirme, 2. Sıcak Plastik şekil değiştirme 3. Ilık Plastik şekil değiştirme

a

 

Plastik Şekil Değişimi

77

Benzeş sıcaklık (homologous temperature):

   

K

• Pb, Sn gibi düşük erime sıcaklığına sahip malzemeler için sıcak şekil değişim bölgesidir.

Tablo 12.2. Çekme dayanım değerleri

79

Çekme diyagramından elde edilen veriler

• E, Elastiklik modülü

• a, Akma dayanımı

• Statik tokluk

• Rezilyans

Ayrıca her hangi bir noktada

• Elastik şekil değişim miktarı

• Plastik şekil değişim miktarı, vs bulunabilir

Süneklik / Gevreklik / Tokluk / Rezilyans

• Süneklik: plastik şekil değiştirme kabiliyetini ifade eder. Bu değerin büyümesi, malzeme kopana kadar daha büyük plastik şekil değiştirme göstermesi anlamına gelir.

Kopma uzaması ve alan daralması parametreleri ile ifade edilebilir.

• Gevreklik: Plastik şekil değiştirme kabiliyetinin olmaması durumunu ifade eder. Eğri bazen elastik sınırda bazen de elastik sınıra çok yakın bir noktada son bulur.

• Tokluk: Malzemenin kopana dek absorbe ettiği toplam enerjiyi ifade eder.  -  eğrisinin altında kalan alana eşittir. Sünek malzemelerin tokluğu gevrek malzemelere göre daha yüksektir.

• Rezilyans: Malzemenin elastik şekil değişimi sırasında depoladığı enerjidir.  -  eğrisinde elastik bölgenin altında kalan alana eşittir.

81

Gerçek Gerilme - Birim Şekil Değiştirme

• Şu ana kadar hesaplamalarda başlangıç geometrik veriler kullanıldı. Bu şekilde hesaplanan veriler “Mühendislik”

değerlerdir.

• Gerçekte plastik şekil değiştirme ile birlikte kesit alanı (hacmin sabit kalması ile) sürekli azalır.

• Bu şekilde elde edilen verilere “Gerçek” değerdir.

• Özellikle metal şekillendirme uygulamalarında gerçek değerler kullanılır.

F

Mühendislik birim uzama. Gerçek birim uzama.

l

83

Şekil 12.21. Gerçek ve mühendislik

- (Gerilme-Gerinme) eğrileri

 Gerçek değerlere göre çizilen gerçek gerilme-birim uzama eğrisine “Akama eğrisi” (Flow curve) de denir.

• Elastik bölgede fark yoktur.

• Boyun vermeden sonra homojen olmayan şekil değişiminden dolayı uzama hesaplanamaz.

Şekil 12.24

Çekme diyagramı

1. Belirgin akma gösteren malzemelerin  -  diyagramları 2. Belirgin akma göstermeyen malzemeler  -  diyagramları

85

Şekil 12.25. Düşük karbonlu çelik belirgin akma noktası gösterir. Ayrıca 2 adet akma noktası tanımlanmıştır: (a)Üst akma noktası, (b) Alt akma noktası.

Belirgin akma gösteren malzemeler

Çekme dayanımı

Şekil 12.25. Düşük karbonlu çelik belirgin akma noktası gösterir. Ayrıca 2 adet akma noktası tanımlanmıştır: (a)Üst akma noktası, (b) Alt akma noktası.

Belirgin akma gösteren malzemeler

Çekme dayanımı

Belirgin akma ve Cottrel atmosferi

• Bu olaya C, N gibi arayer atom kümelerinin dislokasyonların alt kısmına yerleşip hareketlerini kilitlemesinin sebep olduğu düşünülür.

• Bu arayer atom bulutuna “Cottrell atmosferi” adı verilir.

• C ve N den arındırılmış malzemeler belirgin akma göstermiyor.

87

Akma uzaması

Alt akma noktası Üst akma noktası

Lüders bantlar Akmamış bölge

• Üst akma noktası mekanik olarak bu kilitlerin kırılmasını ifade eder. İlk akmanın meydana geldiği kayma bandının pekleşme ile kilitlenmesinden sonra diğer düzlemlerde akma meydana gelir.

• Bu olayın kesit boyunca devamı ile luders bantları oluşur.

• Bu olay tamamlanınca homojen şekil değişimi başlar.

Şekil 12.26

0.2

Ç

Akma noktasından sonra homojen PŞD.

(pekleşme / kesit daralması dengesi)

89

Tablo 12.4. Çekme dayanım değerleri

Sertlik

 Sertlik deneyi; malzemelerin dayanımları ile ilgili bağıl değerler veren tahribatsız bir test yöntemidir.

 Sertlik ölçme yöntemleri: Batıcı ucun geometrisine ve uygulanan kuvvet büyüklüğüne göre:

– Brinell sertlik ölçme metodu – Vickers sertlik ölçme metodu – Rockwell sertlik ölçme metodu

Sertlik: Bir malzemenin yüzeyine batırılan sert bir cisme karşı gösterdiği dirençtir.

Sertlik değerleri direk olarak malzemelerin dayanımları ile alakalı olduğu için büyük önem taşır.

91

Sertlik ölçme yöntemleri

Şekil 12.31

BSD = Brinell sertlik değeri

• Yüzeyde bıraktığı iz dikkate alınır: izin çapı ölçülür.

Şekil 12.32

93

Vickers Yöntemi

• Batıcı uç tepe açısı 136o olan elmas piramit yüzeye bastırılır.

• Yüzeyde bıraktığı iz dikkate alınır: Kare şeklindeki izin köşegenleri mikroskopla ölçülür.

• Sert veya yumuşak tüm malzemelere uygulanabilir.

• Kuvvet seçiminde malzeme kriteri yoktur.

• BSD değeri gibi çekme dayanımının

tespitinde kullanılabilir. 2

72

95

Rockwell Yöntemi

 Batıcı uç olarak sertleştirilmiş çelik bilye veya elmas koni kullanılır.

 Ucun yüzeye battığı derinlik dikkate alınır.

 Malzemeye göre uç/yük kombinasyonu seçilmelidir.

 Plastik malzemelerin ölçümü de yapılabilir: bir çok skalası sert bilye kullanılır.

Şekil 12.33

• Ölçüm yüzeyleri temiz olmalıdır.

• Deney parçası yeterli kalınlıkta olmalı, kenara yakın ölçümler

97

Çentik Darbe Deneyi

 Çentik darbe deneyi, malzemeyi gevrek davranmaya iten şartlar altında malzemenin dinamik tokluğunu ölçmek için yapılır.

 Normal şartlarda sünek malzeme

•Üç eksenli yükleme hali

•Düşük sıcaklıkta zorlama

•Kuvvetin ani uygulanması (darbe)

durumlarında plastik şekil değişimine imkan bulamaz ve gevrek davranış gösterirler.

 Bu şartlardan biri veya bir kaçı gerçekleşmişse malzeme gevrek davranabilir.

 Bu amaç için Charpy (üç noktadan eğme) veya Izod (ankastre eğme) deneyleri mevcuttur.

 Darbe enerjisine etki eden faktörler: dayanım, kristal yapı, sıcaklık ve kimyasal bileşim.

•Belli bir potansiyel enerjiye sahip kütle V-çentik açılmış numuneye çarptırılır.

•Numunenin kırılması için gereken enerji “Darbe Enerjisi - Ek” saptanır.

99

Sünek-gevrek geçiş sıcaklığı

2

min

@

Emax E

g T

T

101

13. DAYANIM BİLGİSİ

103

13. DAYANIM BİLGİSİ

Benzer Belgeler