Bu bölümde deneylerde elde edilen sonuçlar incelenmiştir.
3.2.1. Sertlik deneyi sonuçlarının incelenmesi
Öncelikle 5083 Alüminyum alaşımına ait sertlik deneyleri sonuçları, sayısal olarak belirtilip daha sonra bu sonuçların mekanik özelliklerin değişimi hakkında ne ifade ettiği açıklanmıştır.
Bilimsel anlamda sertlik, malzemenin plastik deformasyona veya diğer bir deyişle dislokasyon hareketine karşı gösterdiği dirençtir.
Sertlik deneyleri sonuçları, bir önceki bölümde Tablo 2.4.’de verilmiştir. Tüm ölçümler, numuneler hazırlandıktan sonra Alüminyum alaşımlarına uygun olan Rockwell [HRE] usulüne uygun olarak gerçekleştirilmiştir.
Tablo 2.4.’den de anlaşılacağı üzere sertlik her bir aşırı plastik deformasyon kademesinde artış göstermiştir.
İşlenmemiş malzemenin yüzeyi için sertlik değeri ortalama 68 HRE olarak ölçülmüştür.
Daha sonra bu değer, ilk plastik deformasyon ile malzemede ortalama 94 HRE değerine kadar yükselmiştir. Buradaki artış yaklaşık 38% civarında olup bu değer, sertlikte iyi miktarlarda artışı ifade etmektedir.
2. işlem kademesinden (2 defa aşırı plastik deformasyon uygulanmış malzeme) geçirilen malzeme 96 HRE değerine çıkabilmiştir. İlk işlenmemiş malzemeyle kıyaslandığında sertlikteki artış, yaklaşık 41% civarındadır.
Aynı şekilde 3 defa aşırı plastik deformasyon uygulanmış malzemedeki artış, ilk malzeme ile kıyaslandığında 44% olmuştur. Malzemenin sertliği 98 HRE değerine yükselmiştir.
Malzeme artan deformasyon miktarı ile birlikte ortalama 68 HRE değerinden 98 HRE değerine çıkabilmektedir. Bu 5083 ve benzeri Alüminyum alaşımları için önemli bir artış anlamına gelmektedir.
5083 Alüminyum alaşımı için artan deformasyon kademesi ile sertliğin değişimi, grafik halinde Şekil 2.15.’de “5083 Alüminyum alaşımı sertlik dağılımı” şeklinde ifade edilmiştir. Grafikten de anlaşılacağı üzere ilk deformasyon kademesinde artış hızlı bir şekilde olmakta daha sonra artış miktarı azalmaktadır.
Bulunan bu sertlik değerleri, 4.Bölüm’de önceden yapılmış çalışmalar ile karşılaştırılmış ve yorumlanmıştır.
3.2.2. Çekme deneyi sonuçlarının incelenmesi
Bilindiği gibi çekme deneyi, malzemenin mekanik özelliklerinin belirlenmesi ve mekanik davranışlarına göre sınıflandırılması için yapılmaktadır.
Çekme deneylerinde 5083 Alüminyum alaşımına ait kullanılan parametreler ve elde edilen sonuçlarla ilgili tablolar, sayısal olarak bir önceki bölümde Bölüm 2.5 başlığı altında verilmiştir.
Çekme deneyi, 4 farklı kademedeki malzemeye uygulanmıştır. Bir önceki bölümde Tablo 2.6. incelendiğinde her bir işlem durumuna ait Maksimum Çekme Dayanımı (σÇEKME) ve Kopma Uzaması [%ε] değerleri görülebilmektedir.
İşlenmemiş malzeme için maksimum çekme dayanımı, maksimum çekme kuvvetine bağlı olarak 300.4 Mpa hesaplanmıştır. Aynı şekilde Kopma Uzaması [%ε] da 22% olarak hesaplanmıştır. Bu durumdaki malzemeye, sünek malzeme diyebiliriz. Çünkü kopma uzaması normalde de Alüminyum alaşımlarından beklenildiği gibi yüksek olarak bulunmuştur.
Daha sonra bu değer ilk plastik deformasyon kademesi ile 440.1 Mpa olarak bulunmuştur. Yaklaşık olarak dayanımdaki artış 46.5 % civarındadır. Bu artış, çekme dayanımında çok önemli miktarlarda artışı ifade etmektedir. Bir diğer ifadeyle çekme dayanımındaki artış, o malzemenin çekme gerilmesine karşı direncinin ilk duruma göre
çok daha iyi olduğunu göstermektedir. Kopma uzaması değeri, 6.4% şeklinde hesaplanmıştır. Bu durumda malzemedeki süneklik azalmış olup yavaş yavaş malzeme her bir deformasyon kademesi ile gevrekleşmeye başlamaktadır. Gevreklik bazı durumlarda malzemede istenmeyen bir özelliktir.
2 defa aşırı plastik deformasyon uygulanmış malzemede Maksimum Çekme Dayanımı 496.9 Mpa şeklinde hesaplanmıştır. Yaklaşık olarak bu durumda ilk işlenmemiş malzemeyle kıyaslandığında çekme dayanımındaki artış, yaklaşık 56.4% civarındadır. Kopma uzaması değeri 4.8% olarak hesaplanmıştır.
Aynı şekilde 3 defa aşırı plastik deformasyon uygulanmış malzemede çekme dayanımı, 501.2 Mpa olarak bulunmuştur. Artış, ilk malzeme ile kıyaslandığında artış yaklaşık 66.8% olmuştur. Malzemenin kopma uzaması, 4.4% değerine düşmüştür.
Özet olarak 5083 Alüminyum alaşımının Maksimum Çekme Dayanımı, artan deformasyon miktarı ile birlikte 300.4 Mpa değerinden 501.2 Mpa değerine çıkabilmektedir. Bu 5083 ve benzeri Alüminyum alaşımları için çekme dayanımında önemli bir artış ifade etmektedir. Kopma uzaması değeri artan her bir deformasyon kademesi ile önemli miktarlarda azalma göstermektedir. Bu azalma bize 5083 malzemesinin sünekliğinin azalıp, gevrekliğinin arttığını göstermektedir.
5083 Alüminyum alaşımı için artan deformasyon kademesi ile çekme dayanımı ve kopma uzamasının değişimi, grafik halinde Şekil 2.16. ve Şekil 2.17’de 5083 “5083 Alüminyum alaşımı işlem kademesi – çekme dayanımı grafiği” ve “5083 Alüminyum alaşımı işlem kademesi – kopma uzaması grafiği” şeklinde ifade edilmiştir. Şekil 2.16’dan de anlaşılacağı üzere çekme dayanımında ilk deformasyon kademesinde artış hızlı bir şekilde olmakta daha sonra artış miktarı azalmaktadır. Şekil 2.17 incelendiğinde kopma uzaması ilk deformasyon kademesi ile birlikte hızlı bir şekilde azalmıştır. Bu azalma, diğer kademelerde de yakın sonuçlar vermiştir. Malzemenin işlenmemiş halinden sonra herhangi bir deformasyon kademesindeki kopma uzaması miktarları birbirine çok yakındır. Bu olay, herhangi bir durumdaki plastik deformasyon işleminin malzemeyi önemli miktarlarda gevrekleştirebileceğini göstermektedir.
Bulunan çekme deneyi değerleri, 4.Bölüm’de önceden yapılmış çalışmalar ile karşılaştırılmış ve yorumlanmıştır.
3.2.3. Yorulma deneyi sonuçlarının incelenmesi
Yorulma, makina elemanları uygulamalarında çok sık karşılaşılan bir hasar mekanizmasıdır. Makina elemanlarında karşılaşılan hasarın yaklaşık % 75 – 80’i yorulmadan kaynaklanmaktadır.
Yorulma deneylerinde 5083 Alüminyum alaşımına ait kullanılan parametreler ve elde edilen sonuçlarla ilgili tablolar, Tablo 2.7. “Aşırı Plastik deformasyona uğramamış malzemenin yorulma deneyi sonuçları” ve Tablo 2.8. “Aşırı Plastik deformasyona uğramış malzemenin yorulma deneyi sonuçları” halinde bir önceki bölümde Bölüm 2.5 başlığı altında verilmiştir.
Yorulma deneyi, öncelikle işlenmemiş kademedeki malzemeye uygulanmıştır. Şekil 2.18.’de “Aşırı Plastik deformasyona uğramamış malzemenin Wöhler eğrisi” grafiği Tablo 2.7.’de bulunan değerler ile çizilmiştir. Toplam 10 adet numune için büyükten küçüğe doğru, hesaplanan kuvvet değerleri uygulanmış ve Maksimum Gerilme 175 Mpa olan en yüksek gerilme değerinden 115 – 110 Mpa en düşük gerilme değerine düşülmüştür. 115 – 110 Mpa gerilme değerlerinde parçanın kopmadığı gözlenmiştir. Hesaplanan kuvvet değerleri bize, işlenmemiş (aşırı plastik deformasyona uğramamış durumdaki malzemenin maksimum gerilmesinin 175 – 180 Mpa gibi değerlere kadar çıkabileceğini göstermektedir.
Yorulma deneylerinin 2. aşamasında, aşırı plastik deformasyona uğramış malzemelerden her 3 kademe için 3’er tane olacak şekilde Tablo 2.8.’de (“Aşırı Plastik deformasyona uğramış malzemenin yorulma deneyi sonuçları”) gösterildiği üzere sabit bir Maksimum Gerilme değerinde yorulma deneyleri yapılmıştır. Her bir kademe için 3’er adet Çevrim Sayısı belirlenmiştir.
Daha sonra elde edilen bu değerler ile Şekil 2.19. “Aşırı Plastik deformasyona uğramamış ve uğramış malzemenin Wöhler eğrisi” çizilmiştir.
2. aşamada uygulanan Maksimum gerilme değeri, 210 Mpa değerindedir. Tahmini olarak uygulanan 200 Mpa değerinde dahi malzeme kopmamıştır.
Her iki aşama sonunda uygulanan parametreler ile elde edilen maksimum gerilme değerleri incelendiğinde, aşırı plastik deformasyonun her bir kademesi ile
maksimum gerilmenin önemli ölçüde arttığı gözlenmiştir. Bu olay, malzemenin yorulmaya karşı direncinin arttığını göstermektedir.
Bulunan yorulma deneyi değerleri, 4.Bölüm’de önceden yapılmış çalışmalar ile karşılaştırılmış ve yorumlanmıştır.
4. TARTIŞMA