Uygulanan Mekanik Testler

3.2.1. Numunelere Uygulanan Çekme Deneyi

Çekme deneyi KOSGEB’te bulunan Şekil 3.3’de de görülen DARTEC marka 60 tonluk çekme cihazı ile yapılmıştır. Çekme numuneleri 10*40*500 mm’lik kaynaksız ve birbirleriyle alın kaynağıyla birleştirilmiş 10*40*250 mm ölçülerinde tedarik edilmiş olan numunelerden hazırlanmıştır. Lama malzemelerin kaynaktan sonra her iki tarafı da frezelenerek kalınlığı 8 mm’ye düşürülmüş böylece kaynaktan sonra kök nüfuziyeti iyileştirilmeye ve düzlemselliği sağlanmaya çalışılmıştır. Kaynaklı numuneler önce kaynatılıp sonra frezelenerek kaynağın başlangıç ve bitişinde oluşması muhtemel krater hataları önlenmeye çalışılmıştır. Zira çekme çubuğu geometrisinden de anlaşılacağı üzere krater hatası oluşması muhtemel kısmı kaynaktan sonra işlenmektedir. Kaynaksız çekme numuneleri de kaynaklılarla doğru mukayese yapabilmek amacıyla 10 mm’den 8 mm’ye düşürülmüştür. Çekme deneyinin yapılışı Şekil 3.3’de gösterilmiştir. Çekme numunelerinin katı modeli de Şekil 3.2’de görülmektedir. Çekme numunesinin çekilen kısmının genişliği 20 mm, nominal ölçüm uzunluğu 200 mm, dış radyüsü 25 mm, çene kısmının genişliği ise 35 mm olup toplam boyu 500 mm’dir.

Kuşkusuz bahsedilen ölçülerde nominal ölçüm uzunluğu/genişlik oranı kabul edilen TS 138 ölçülerine göre uzundur. Fakat bu ölçüler KOSGEB tarafından istenen ölçülerdir. Tüm deney numuleri aynı ölçüde işlendiğinden birbirleriyle mukayese açısından uygun olduğu düşünülmektedir.

Şekil 3.2. Çekme numunelerinin katı modeli a) kaynaklı b) kaynaksız

Şekil 3.3. DARTEC çekme makinesi

3.2.2. Numunelere Uygulanan Eğme Deneyi

3 nokta eğme deneyi ODTÜ Metalurji Müh. Laboratuarlarında bulunan Şekil 3.5’de görülen INSTRON 5582 marka eğme makinesi ile yapılmıştır. Eğme numuneleri 10*30*300 kaynaksız ve 10*30*150 mm olan alın kaynağıyla birleştirilmiş numunelerden hazırlanmıştır. Lama malzemelerin her iki tarafı da frezelenerek 8 mm kalınlığa düşürülmüş kaynak kök nüfuziyeti arttırılmaya ve düzlemselliği sağlanmaya çalışılmış ve ayrıca eni 30 mm’den 25 mm’ye düşürülerek kaynağın başlangıç ve bitiş krater hataları önlenmeye çalışılmıştır. Kaynaksız eğme numuneleri de kaynaklı numunelerle doğru mukayese yapabilmek açısından 10*30 mm’den 8*25’ye düşürülmüştür. Eğme numunelerinin tümünde kuvvet akış çizgilerinin rahatlatılması amacıyla 4 kenarına da R1,5-2 mm radyüs verilmiştir. Kaynaklı numunelerde

b a

kaynağın kökünden yük uygulanmıştır. Yükün kaynak kökünden uygulanma amacı kaynağın kök kısmı daha zayıf olduğundan, kaynağın en az ne kadar eğme yüküne dayanabileceğini tespit etmek içindir. Eğme deneyinin yapılışı Şekil 3.4.c’de gösterilmiştir. Neticede martenzitik dönüşüm (suda soğutma) ve martenzit + menevişleme olan numuneler kırılmış, diğer numuneler ise maksimum 60-70 mm veya maksimum yükün biraz altına düşünceye kadar bükülmüş sonra bırakılmıştır.

Boyu 300 mm olan numunelerin destek mesnetleri arası mesafesi 200 mm olarak ayarlanmış ve 2 mm/dak hızla eğme testi uygulanmıştır.

Şekil 3.4. Eğme numunelerinin katı modeli, a) Kaynaklı, b) Kaynaksız, c) Eğme deneyinin uygulama biçimi

Kaynaklı eğme numunesinin muayene standardı TS 282 EN 910 olup bu standarda göre numune kırılmamalı ve çatlak büyüklüğünden de bahsedilmektedir. Deneyler neticesinde kaynaklı sadece bir numune kırılmış, bazılarında ise çatlaklar oluşmuştur.

Martenzitik dönüşüm, martenzit+meneviş numunelerinin ise yüksek, gevrekliğinden kırılması beklenir. Eğme deney numunesinde ölçü standardı, ASTM E290 olup bu standart yerine, deney teknisyeninin önerdiği ölçüde numune hazırlanmıştır.

Şekil 3.5. INSTRON 5582 marka eğme makinesi

a b

c

3.2.3. Numunelere Uygulanan Çentik Darbe Deneyi

Çentik darbe deneyi Şekil 3.7’de görülen INSTRON WOLPERT PW30 marka çentik darbe cihazı ile Gazi Üniversitesi Teknoloji Fak.Malzeme Müh. laboratuarında yapılmıştır. Kaynaksız deney numuneleri standartlara uygun olarak 10*10*55 mm’lik malzemeler halinde (TS EN ISO 148-1’e göre kabul edilmiş standart ölçüsüdür) ve çentik ağzı Şekil 3.6’da görüldüğü gibi malzemenin ortasından 2 mm derinliğinde 45°’lik açı, dip radyus değeri 0,25 mm olacak şekilde işlenmiştir. Kaynaklı numunelerde ise çentik ölçüleri aynıdır, ayrıca çentik kaynağın mukavemetini daha doğru ölçmek adına Şekil 3.6a‘da görüleceği üzere kaynak kesiti boyunca açılmıştır.

Fakat malzemelerin kaynak yapılması esnasında görmüş olduğu ısının etkisiyle malzemenin eğilmesinden dolayı malzemenin kalınlığı sadece kaynaklılarda paralelliği sağlayabilmek adına kalınlık 7,5 mm olarak hazırlanmıştır. Ölçülen joule değeri 4/3 ile çarpılmıştır. Bu yöntem de ilgili standartda da kabul edeilmektedir.

Çünkü çentik darbe testinde amaç kırılma tokluğunu (kırmak için harcanan enerji) ölçmektir. 10*10*55 mm‘lik malzemenin kütlesi 7,5*10*55 mm’lik malzemenin 4/3 katıdır. Dolayısıyla 10 mm’lik malzemeyi kırabilmek için 7,5 mm’lik malzemeyi kırmamız için gereken enerjinin 4/3 katını harcarız. Bu nedenle kaynaklı numunelerde kırılma sonucunda elde edilen joule değerini 4/3 ile çarpılırsa kaynaksızlarla aynı enerji değeri elde edilmiş olunur. Çentik darbe numunelerinin katı modeli Şekil 3.6’da, deneyin uygulama biçimi Şekil 3.7’de görülmektedir.

Şekil 3.6. Çentik darbe numunelerinin katı modeli a) kaynaklı b) kaynaksız.

b a

Şekil 3.7.Çentik darbe deneyinin uygulama biçimi.

3.2.4. Numunelere Uygulanan Sertlik Ölçme Deneyi

Sertlik ölçme işlemi ODTÜ Metalurji ve Malzeme Mühendisliği laboratuarında VİCKERS (HV 30) sertlik ölçme yöntemiyle gerçekleştirilmiştir. Sertlik ölçme testlerinde mikroyapı incelemesi yapılmış numuneler kullanılmıştır. Bilindiği üzere sertleştirme ısıl işlemi görmüş olan çelik malzemelerin genellikle HRC yöntemiyle sertlik ölçüm testi yapılması daha uygundur. Burada sertleştirme amaçlı ısıl işlem görmemiş numuneler de bulunduğundan tüm numuneler arasında genel mukayese yapabilmek amacıyla VİCKERS (HV 30) sertlik ölçme yöntemi kullanılmıştır. Şekil 3.9‘da ise kullanılan sertlik ölçme cihazı görülmektedir. Kaynaksız mikroyapı ve sertlik numuneleri 10*30*50 mm’lik lamalardan hazırlanmıştır. Kaynaklı numunerde ise Şekil 3.8’de görüldüğü gibi 10*30*30’luk iki malzeme alın kaynağıyla birleştirilerek 9*25*60 haline getirilmiştir. Mekanik test yapılmadığından kök nüfuziyet önemli değildir 9 mm de kaynaklı numnede paralellik sağlanmıştır.

Ölçme yöntemimiz sırasında; sertleşme sağlamayan kaynaksız ısıl işlemsiz, tam tavlama ve normalizasyon ısıl işlemleri uygulanmış olan numuneler sadece tek numunenin üst yüzeyinden oksit tabakası temizlendikten sonra 5 noktasından sertlik ölçümü yapılmıştır. Kaynaksız martenzitik dönüşüm (suda soğutma), martenzit + menevişleme ve yağda soğutma + menevişleme işlemleri görmüş numunelerde ise tek numuneden önce üst yüzeyinden oksit tabakası temizlenip 5 noktadan sertlik ölçümü, sonradan ise 10 mm olan numuneyi satıh taşlama tezgahında (0,02 kesme derinliği

verilerek) kalınlığı 5 mm’ye düşürülüp numunenin ara kesitinden 5 noktadan daha sertlik ölçümü yapılmıştır. Burada amaç sertleşen çeliğin sertleşme derinliğini ölçmektir. Kaynaklı numunelerde ise ölçme yöntemimiz mikroyapı alındıktan sonra yanal kesitten kaynak metalinin merkezi, sağından ve solundan ergime çizgisi, ITAB bölgesinde ergime çizgisinin 2 mm, 7 mm ve 17 mm yan taraflarından alınarak kaynak dolgu metalinin, ergime çizgisinin, ITAB’ın kaba taneli bölgesinin, ITAB’ın ince taneli bölgesinin ve ısıdan etkilenmemiş olan ana metalin detaylı sertlik incelemeleri yapılmıştır. Üst yüzeyden ise oksit tabakası temizlenip, kaynak dolgu metali ve de birleştirilen iki ayrı ana malzemeden birer nokta ölçüm yapılmıştır. Şekil 3.8’de gösterilen daireler numunelerden sertlik alınan noktalardır.

Şekil 3.8. Sertlik ve mikroyapı numunesi Şekil 3.9. Sertlik ölçme cihazı

3.2.5. Numunelerin Mikroyapı İncelemesi

Mikroyapı incelemesi yapmak amacıyla, deney numunelerinin yanal yüzeyleri kullanılmıştır. Yanal yüzeyler öncelikle 120, 400, 800, 1200 mesh’lik zımparalarla 5’er dakika süreyle düzeltilmiştir. Daha sonra 3 ve 1 mikronluk elmas pasta ve solüsyonlarla parlatılmıştır. Parlatılan numuneler sabun ve su ile yıkanıp alkol ile kurutulmuştur. Daha sonra numuneler %2 Nital içeren dağlayıcıda 10 sn sürelerde beklenerek dağlanılması sağlanıp tekrar su ve alkolle yıkanıp kurutulmuştur.

Mikroyapı incelemesi ODTÜ Metalurji ve Malzeme Mühendisliği laboratuvarlarında optik mikroskopla yapılmıştır. SEM çalışması olarak da sadece bazı numunelerden birkaç görüntü alınmıştır.