ÖĞRENME FAALİYETİ 1 ÖĞRENME FAALİYETİ TAHRİBATLI MUAYENELER

Transkript

1 ÖĞRENME FAALİYETİ 1 ÖĞRENME FAALİYETİ - 1 AMAÇ Bu faaliyet sonunda gerekli ortam sağlandığında TSE 139 standardına uygun metal parçaların Brinell sertlik deneyini yapabileceksiniz. ARAŞTIRMA Emniyetli çalışma dayanımına sahip olmayan malzemelerin, çalışma ortamına ve işletmelere etkilerini araştırarak rapor haline getiriniz. 1. TAHRİBATLI MUAYENELER Makine elamanlarının ve malzemelerin tahrip edilerek yapılan kontrollerine tahribatlı muayeneler denir. Örneğin malzemeler koparılır, kırılır, eğilir, ezilir, şişirilir, vb. işlemler uygulanır. Bütün bu deneyler mekanik deneyler laboratuarında yapılır Fiziksel Deneylerin Önemi Malzemelerin ve makine elamanlarının kullanılacakları yerde yeterli ve emniyetli olarak görev yapıp yapmayacakları önceden bilinmelidir. Aksi halde insan sağlığı için tehlike yaratır ve ekonomik kayıplara neden olur. Malzemelerin kullanılacağı yere uygun olup olmadığı, çeşitli testlerden geçirildikten sonra anlaşılabilir. Fiziksel deneylerde temel amaç, sadece iyi parçaları kötülerinden ayırmak değildir. Kötü ve hatalı parça yapımını önleyip, imalatın her kademesinde kontroller yaparak standartlara uygun üretim yapmak asıl hedeftir. Malzeme seçiminde fiziki, mekanik ve teknolojik özellikler dikkate alınır Sertlik Ölçme Metotları Sertliğin Tanımı Herhangi bir malzeme kendisine batmak isteyen daha sert bir malzemeye karşı direnç gösterir, bu dirence sertlik denir. Malzemelerin, kullanıldıkları yerde, yeterli şekilde ve zamanda görevini yapabilmeleri için belli bir sertlikte olması gerekir. Yumuşak malzeme kolay eğilip bükülmesine karşın çabuk aşınır. Sert malzemeler ise eğilip bükülmeye elverişli değildir ancak aşınması zor, dolayısıyla çalışma süreleri çok daha uzundur. 3

2 1.2.2 Brinell Sertlik Ölçme Metodu En eski ve yaygın sertlik ölçme yöntemidir. İlk defa 1900 yılında İsveçli Dr.J. A Brinell tarafından bulunmuştur. Bu yöntemde sertleştirilmiş standart çelik bilye kullanılır, bu bilyenin sertliği 850 Brinell sertlik değeri (BSD) kadardır. Genellikle 450 BSD den fazla olmayan metaller için uygulanır. Serliği 630 Brinell e kadar olan malzemelerde karbürlü bilyeler kullanmak gerekir. Bunun üzerindeki sertlikler için bu deney tavsiye edilmez. Bilye üzerine bir zaman dilimi içerisinde (10-30 sn) ağırlık yüklenir. Bilye, küresel bir iz meydana getirir ve bu iz çapı mikroskopla ölçülür. Uygulanan ağırlık bu iz alanına bölünerek metal malzemenin sertlik değeri bulunur. Metal malzemelerin sertlik değeri mekanik cihazlarda veya dijital sertlik ölçme cihazlarında hesap yapmadan doğrudan okunabilmektedir (Resim 1.1). BSD= Brinell Sertlik Değeri (Kg/mm 2 ) F = İz alanı (mm 2 ) P= Ağırlık (187, Kg) D= Bilye çapı (mm) d= İz çapı ( mm) t= İz derinliği (mm) π=3,14 D - D 2 d 2 t = 2 Resim 1.1: Dijital sertlik cihazı F = π. D.t π.d ( D - D 2 d 2 ) F = 2 2. P BSD = Kg/mm 2 π.d ( D - D 2 d 2 ) Şekil 1.1: Bilye ile iz oluşumu 4

3 Brinell sertlik değeri ile dayanım arasında bir bağıntı vardır. Bu dayanım değeri yaklaşık olarak şu şekilde elde edilebilir. Malzeme çekme dayanımı = Brinell Sertlik değeri x Kat sayı Kg/mm 2 NOT: Kat sayı, malzemenin cinsine göre değişir. (Tablo 1.2) ÖRNEK PROBLEM: Bronz bir malzeme üzerine 750 Kg lık kuvvet uygulanmıştır. Kullanılan bilye uç çapı 5 mm dir. İz çapı d= 3mm olduğuna göre, BS değerini ve malzeme dayanımını bulunuz. ( Kat sayı 0,35 alınmıştır.) 2. P BSD = = = π.d ( D - D 2 d 2 ) 3.5( ) 15( ) BSD = = = 100 Kg/mm 2 15(5-16 ) 15.1 Çekme dayanımı = ,35 = 35 Kg/mm 2 Sertliği ölçülecek parçanın kalınlığı (mm) Bilye çapı D (mm) Uygulanan kuvvet P, Kg P= 30.D 2 P= 10.D P= 5.D 2 P= 2,5.D 2 En az , ,5 1, ,5 46, ,5 15, ,2 7, ,5 15,6 3,91 Malzemeler Yumuşak çelik (Su verilmemiş) Al, Si, Cu, Mg Alaşımlar Özel bronzlar Bronzlar, pirinç Al-Si ve Mg Alaşımları Kurşun, Alüminyum ve yumuşak malzemeler Taplo 1.1: Brinell sertlik ölçümünde malzeme- parça kalınlığı-bilya çapı ve uygulanan kuvvet arasındaki bağıntı 5

4 ÖRNEK UYGULAMA: 6 mm kalınlıktaki pirinç malzemenin Brinell sertliği ölçülecektir. Sertlik ölçme işleminde kullanılacak bilye çapını ve uygulanacak kuvveti bulunuz. Çözüm: Taplo 1.1 den 6 mm kalınlığın karşısındaki bilye çapı D=5 mm alınır, pirinçlere ait sıradan yukarı çıkılarak 5 mm lik bilyeye gelecek olan kuvvet P=125 Kg bulunur. P kuvveti veya bilye çapı D istenirse taplodaki formülle de bulunabilir. Malzemeler Katsayılar Çekme dayanımı Kg/mm 2 olan sade karbonlu çelikler. 0,36 Çekme dayanımı Kg/mm 2 olan Cr-Ni çeliklerde 0,34 Bakır ve pirinçte... 0,40 Biçimlendirme bronzu ve beyaz metalde (yatak metali)... 0,22 Döküm bronzunda. 0,35 Al, Cu ve Mg alaşımlarında. 0,35 Al ve Mg alaşımlarında Magnezyum alaşımlarında 0,44 Alüminyum alaşımlarında 0,43 0,26 Tablo 1.2: Çeşitli metallerin çekme dayanımı ile Brinell sertlik değerleri arasındaki ilişki. ÖRNEK UYGULAMA: Sertliği 350 Brinell olan katıklı çeliğin yaklaşık olarak çekme dayanımı kaç Kg/mm 2 dir. Çekme Dayanımı = B. S. Değeri x Kat sayı Çekme Dayanımı = 350 x 0,34 = 119 Kg/mm 2 6

5 300 Kg Ağırlık ve 10 ±0,0025 mm çapındaki bilye ile yapılan deneyde iz çapı ( mm) BRİNELL SERTLİK (Kg/mm 2 ) ROCKWELL Yaklaşık Olarak Vickers Sertliği Elmas Piramit İle Yaklaşık Olarak ( kg/mm 2 ) C serliği 100 kg ağırlık ve 1/16 bilye ile yaklaşık olarak (kg/mm 2 ) B serliği 100 Kg ağırlık ve 1/16 parmak çapındaki bilye ile Shore sertliği yaklaşık olarak Çekme dayanımı yaklaşık olarak ( kg/mm 2 ) 2, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , Tablo 1.3: Metallerde sertlik çevrim tablosu (1) 7

6 300 Kg Ağırlık ve 10 ±0,0025 mm çapındaki bilye ile yapılan deneyde iz çapı mm BRİNELL SERTLİK( Kg/mm 2 ) ROCKWELL Yaklaşık Olarak Vickers Sertliği Elmas Piramit İle Yaklaşık Olarak C serliği 100 kg ağırlık ve 1/16 bilye ile yaklaşık olarak (Kg/mm 2 ) B serliği 100 Kg ağırlık ve 1/16 parmak çapındaki bilye ile Shore sertliği yaklaşık olarak Çekme dayanımı yaklaşık olarak ( kg/mm 2 ) 3, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , Tablo 1.3: Metallerde sertlik çevrim tablosu (2) 8

7 BRİNELL ROCKWELL Yaklaşık Olarak 300 Kg Ağırlık ve 10 ±0,0025 mm çapındaki bilye ile yapılan deneyde iz çapı mm SERTLİK( Kg/mm 2 ) Vickers Sertliği Elmas Piramit İle Yaklaşık Olarak C serliği 100 kg ağırlık ve 1/16 bilye ile yaklaşık olarak (Kg/mm 2 ) B serliği 100 Kg ağırlık ve 1/16 parmak çapındaki bilya ile Shore sertliği yaklaşık Çekme dayanımı yaklaşık olarak ( kg/mm 2 ) 4, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , Tablo 1.3: Metallerde sertlik çevrim tablosu (3) 9

8 UYGULAMA UYGULAMA İşlem Basamakları Örnek parçanın yüzeyini mekanik yollarla düzeltiniz (Resim 1.2). Malzeme cinsine göre bilye çapını ve uygulama süresini belirleyiniz (Bkz. Tablo 1.1). Örnek parçayı makineye yerleştiriniz ( Resim 1.3). Örnek parça üzerine getirilen bilye üzerine belirlenen zaman dilimi içersinde yük uygulayınız ( Resim 1.4). Bilye ile örnek parça üzerinde iz oluşturunuz. Bu işlemi parçanın değişik yüzeylerinde üç defa tekrarlayınız. İz çaplarını mikroskopla ölçünüz ( Resim 1.5). Üç iz ölçülerinin ortalamasını alınız. Uygulanan yükü, bu iz alanına bölerek örnek parçanın Brinell sertlik değerini bulunuz. Resim 1.2 Resim 1.3 Resim 1.4 Resim 1.5 Öneriler Yüzeyi zımparalarken su kullanınız. Sertliği ölçülecek parçanın çapına göre tablodan uygun bilye çapı seçiniz sn aralığında bir zaman dilimi belirleyiniz. Hesaplamaları doğru yaparsanız doğru sonuçlar bulursunuz. 10

9 ÖLÇME DEĞERLENDİRME ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME Faaliyet sonunda bilgilerinizi ölçmek için çoktan seçmeli test hazırlanmıştır. Soruları okuyarak doğru seçeneği işaretleyiniz. A- OBJEKTİF TESTLER (ÖLÇME SORULARI) ÇOKTAN SEÇMELİ SORULAR 1. Tahribatlı muayeneler hangi deney grubuna girer? A) Kimyasal deneylere B) Biyolojik deneylere C) Fiziksel deneylere D) Hareketsel deneylere 2. Malzemelerin, kendisine batmak isteyen daha sert bir malzemeye karşı gösterdiği dirence ne denir? A) Sertlik B) Brinell C) Yüzey gerilimi D) Kat sayı 3. Brinell sertlik değeri hesaplanırken aşağıdaki hangi bilgi kullanılmaz? A) Uygulanan kuvvet B) İz derinliği C) Bilye çapı D) Metal parça genişliği 4. Brinell sertlik değeri 150 Kg/mm2 olan pirinç malzemenin çekme dayanımı hangisidir? (Pirinç malzemeler için katsayı 0.40 ) A) 35 Kg/mm 2 B) 40 Kg/mm 2 C) 60 Kg/mm 2 D) 150 Kg/mm mm kalınlığındaki alüminyum malzemenin Brinell sertliği ölçülecektir. Bilye çapı ölçüsü olarak hangisi kullanılır ( tablodan yararlanılacaktır)? A) 1,25 mm B) 2,5 mm C) 5 mm. D) 10 mm DEĞERLENDİRME Cevaplarınızı cevap anahtarı ile karşılaştırınız. Doğru cevap sayınızı belirleyerek kendinizi değerlendiriniz. Yanlış cevap verdiğiniz veya cevap verirken tereddüt yaşadığınız sorularla ilgili konuları faaliyete geri dönerek tekrar inceleyiniz. 11

10 B. UYGULAMALI TEST Yaptığınız uygulamayı kontrol listesine göre değerlendirerek, eksik veya hatalı gördüğünüz davranışları tamamlama yoluna gidiniz. KONTROL LİSTESİ DEĞERLENDİRME KRİTERLERİ Evet Hayır Örnek parçanın yüzeyini düzelttiniz mi? Bilye çapını, uygulama basıncını ve uygulama süresini ayarladınız mı? Parçayı makineye yerleştirdiniz mi? Bilye üzerine saniye içersinde yük uyguladınız mı? Bilye ile örnek parça üzerinde iz oluşturdunuz mu? Bu işlemi üç defa tekrarladınız mı? İz çaplarını mikroskopla ölçtünüz mü? Üç iz ölçülerinin ortalamasını aldınız mı? Uygulanan yükü ortalama iz alanına bölerek Brinell sertlik değerin buldunuz mu? DEĞERLENDİRME Bu uygulama sonucunda Evet cevabını almadan bir sonraki işlem basamağına geçmeyiniz. Eksiklerinizi tekrar ederek ya da öğretmeninizden yardım alarak tamamlayabilirsiniz. Değerlendirme sonucunda verdiğiniz cevapların hepsi Evet ise ikinci faaliyete geçebilirsiniz. 12

11 ÖĞRENME FAALİYETİ-2 AMAÇ ÖĞRENME FAALİYETİ - 2 Bu faaliyet sonunda, gerekli ortam sağlandığında, TSE 140 standardına uygun, malzemelerin Rockwell-c sertlik deneyini yapabileceksiniz. ARAŞTIRMA Hangi çalışma ortamlarında kullanılacak malzemelerin, sertlikleri Rokcwell-c metodu ile ölçülür? Bu malzemelerin sertliklerinin bilinmesi işletmelere ne gibi faydalar sağlar, araştırarak rapor haline getiriniz. 2. ROCKWELL SERTLİK ÖLÇME METODU 2.1. Tanımı Brinell sertlik ölçmede sadece sertleştirilmemiş malzemelerin ölçümü yapılmakta idi. Rockwell sertlik ölçme metodunda ise hem sertleştirilmiş (su verilmiş, yüzeyi sertleştirilmiş) hem de serleştirilmemiş malzemelerin sertlik ölçümleri yapılabilmektedir. Sertleştirilmiş parçalarda elmas konik uç, yumuşak çelik ve demir dışı metaller için de çeşitli çaplarda küresel çelik bilyeler kullanılır. Rockwell-c ve Ra da olduğu gibi, bu yöntem de sertlik değeri malzemeye batan izin meydana getirdiği derinlik esas alınarak bulunmaktadır. Sertlik değeri birimsizdir. Malzemeye uç ne kadar az batarsa malzeme o kadar serttir. Hiç batmazsa sertlik, elmas değerine eşit kabul edilir ve o zaman malzemenin sertliği 100 Rc dir. Eğer uç 0,2 mm batmışsa malzemenin sertliği 0 (sıfır) Rc kabul edilir. Buna göre 0,2/100= 0,002 mm derinlik 1 Rc olarak bulunur. NOT: Herhangi bir malzemede konik uç 0,2 mm den fazla batmışsa, o malzemenin sertliğinin sıfırdan aşağı olduğu anlaşılmaz. Bu durumda, başka bir ölçme metodunu kullanmak gerekir Ölçmenin Yapılışı Rockwell de iki tip ölçme yapılır. Standart cihaz: 60, 100, 150 Kg ağırlıklar uygulanır, uç olarak da 1/16, 1/8, 1/4, 1/2 çelik bilyeler kullanılır. Çok sert çeliklerde ise açılı elmas koni uç kullanılır. Yüzeysel cihaz: 15, 30, 45 Kg yükler uygulanır. Çok ince yumuşak malzemeler ile yüzey sertleştirilmesi yapılmış çeliklerin kabuk sertliklerinin ölçümünde kullanılır. Uç 13

12 olarak yüzey sertlikleri için elmas koni uç, yumuşak malzemeler için çelik bilyeler kullanılır. Parça yüzeyi önce temizlenir, cihaz altında 10 Kg lık ön yük yüklenir. Bu şekilde yüzey pis ise hata önlenir sn içinde kalan yük (140 Kg) ilave edilir. Daha sonra 10 Kg dışındaki yükler kaldırılır. Kadrandan ibrenin gösterdiği sertlik değeri okunur. Rc= Rockwell c sertlik değeri t = İz derinliği t Sertlik değeri(rc) = 100 0,002 Kalan esas yük ile elde edilen derinlik 120 elmas koni 10 kg yükün iz derinliği R B = h Sertliği veren fark (t) Örnek Problem: Dökme demir parça üzerine konik uç 0,084 mm batmıştır. Bu parçanın sertliği kaç Rockwell c dir? t 0,084 Rc = 100 = 100 = = 58 Rc dir. 0,002 0, Rockwell Sertlik Ölçme Dereceleri ve Uçları Standart Rockwell sertlik ölçmede genellikle üç tip ölçme yeterlidir. Bunlar Rc, Rb ve Ra dır. Diğer sertlikler özel amaçlar için kullanılır. Rc sertlik ölçümü: Sertleştirilmiş çeliklerin, yüzey sertliği 0,6 0,7 mm arasında çelik parçalar, sert dökme demirler, sertliği Rockwell-b 100 den fazla olan malzemelerin ölçümünde kullanılır. Bunlarda 120 açılı elmas koni uç, 10 Kg lık ön yük ve 150 Kg lık esas yük uygulanır. Rb sertlik ölçümü: Yumuşak çelikler, temper döküm, bakır ve alüminyum alaşımları için kullanılır. Bunda, 1/16 (inç) çelik bilye uç, 10 Kg lık ön yük ve 100 Kg lık esas yük uygulanır. 14

13 Ra sertlik ölçümü: Sert metaller, ince çelik ve yüzey sertliği 0,4 mm çeliklerin sertlik ölçümünde kullanılır. Bunlarda elmas koni uç, 10 Kg lık ön yük ve 60 Kg lık toplam yük uygulanır. Rocwell sertlik ölçme cihazı üzerindeki gösterge arasında eşit olarak bölünmüş durumdadır. Her bir bölüntü 1 Rockwell sertlik derecesini göstermektedir. Yine, gösterge üzerinde iki sıra halinde skala vardır, biri siyah renkte diğeri kırmızı renkte olarak numaralanmıştır. Siyah renkli numaralarla Rockwell A, C ve D sertlikleri, kırmızı renkli numaralarla diğer Rockwell ve Rockwell B sertlikleri ölçülür. Rockwell, Brinell ve Vickers Ölçme Uçları;Rockwell- A,C ve D ölçümünde uç açısı 120 olan elmas koni uç kullanılmaktadır (Resim 2.2). Diğer Rockwell sertlik ölçümlerinde 1/2, 1/4, 1/8, 1/16 çaplarında küresel çelik bilyeli uçlar kullanılır. Brinell sertlik ölçümünde 1,25 2, mm çapında sertleştirilmiş çelik bilyeli uçlar kullanılır. Vickers sertlik ölçme metodunda 136 lik elmas piramit uç kullanılır (Resim 2.2) Sertleştirilmiş malzemeler her zaman elmas uçla, sertleştirilmemiş çelik ve demir dışı metaller ise çelik bilyeli uçlarla test edilir (Resim 2.1). Resim 2.1: Sertlik ölçmede kullanılan çelik bilyeler Resim 2.2: Elmas koni ve pramit uçlar 2.4. Rockwell Sertlik Ölçme Cihazının Tanıtılması Sertlik ölçme cihazları, değişik firmalarca farklı biçimlerde benzer prensipte çalışır ve ölçüm yaparlar. Yaygın olarak kullanılan cihazlar ise Brinell ve özellikle Rockwell metotlarının uygulandığı cihazlardır. Resim 2.3 de görülen cihaz, Rockwell cinsinden testleri dijital olarak normlara uygun olarak yapar. Cihaz hidrolik sistemle çalışmaktadır. Yan tarafında butonlu yük seçme yerleri vardır. Bu yükler; 15,625-31, , ,5-250 Kg olarak dizilmiştir. Cihazda bulunan otomatik sıfırlama göstergesi sayesinde, ön yük uygulamadan sonra kadran ayarlaması gerekmemektedir. Ön göstergedeki siyah rakamlarla (0 100 arası) Rockwell-C ölçümleri (Rc), kırmızı rakamlarla ise ( B arası) Rockwell B (Rb) ölçümleri yapılır. Gerekirse çevrim tablolarından Brinell ve Vickers e dönüştürülebilir. 15

14 Cihaz, yumuşak demirli ve demirsiz metallerin sertliklerini Brinell cinsinden ölçebilmektedir. Bu ölçümler için cihaz göstergesi üzerine takılabilen plastik gösterge şablonları vardır. Bunlar farklı renkte olup test edilecek metal cinsine göre kullanılmaktadır. Bunların üzerinde kullanılması gereken uçlar ve uygulanması gereken yük miktarları yazmaktadır. Renklerine göre; karbonlu çelikler (Carbon Steel) sarı renkli şablonla, dökme demirler (Cast Iron) sarı renkli şablonla, pirinç ve bronzlar (Brass and Bronze) yine sarı renkli şablonla, bakır(copper) pembe renkli şablonla, alüminyum (Aluminium) gri renkli şablonla gösterilmiştir. Deneye başlamadan önce, cihazın ölçüm doğruluğunu kontrol (kalibre) için DIN e uygun sertlik kontrol plakaları kullanmak gerekir. Bunlar; (Rockwell sertlik) HRC 60, HRB 94, (Brinell sertlik) HBS 204-2,5/187,5 gibi çeşitleri olabilir. Test mili Kalibrasyon plakası Ağırlık belirleme kolu Hareket mili Volan Dijital gösterge Resim 2.3: Rockwell sertlik ölçme cihazı 16

15 Test Metodu Uç ÖnYük (kg) Toplam Yük (kg) Uygulama Alanı HRB Elmas koni uç İnce sertlik tabakalı yüzey sertleşmes yapılmış parçalar. HRB 1/16 bilye Bakır alaşımları, yumuşak çelikler alüminyum alaşımları, temper döküm v.s HRC Elmas koni uç Sertleştirilmiş çelikler ve HRB değeri 100 den fazla olan diğer malzemeler. HRD Elmas koni uç Orta kalınlıkta sertlik tabakalı yüzey sertleşmesi yapılmış parçalar HRE 1/8 bilye Dökme demir, alüminyum, bakır magnezyum alaşımları, sentetik malzemeler HRF 1/16 bilye Tavlanmış bakır alaşımları, yumuşak ince metaller HRG 1/16 bilye Orta sertlikte temperlenmiş döküm, fosforlu bronz, berilyumlu bakır. HRH 1/8 bilye Alüminyum, çinko, kurşun, taşlama taşları. HRK 1/8 bilye Yatak malzemeleri ve çok düşük sertliktek diğer malzemeler. HRL 1/4 bilye Rockwell K gibi sert lastik ve sentetik malzemeler. HRM 1/4 bilye Rockwell K ve L gibi kontrplak ve sentetik malzemeler. HRP 1/4 bilye HRR 1/2 bilye HRS 1/2 bilye Rockwell K, L veya M gibi ve sentetik malzemeler HRV 1/2 bilye Rockwell K, L, M, P, R veya S gibi HR 15 N HR 30 N HR 45 N HR 15 T HR 30 T HR 45 T HR 15 W HR 30 W HR 45 W HR 15 X HR 30 X HR 45 X HR 15 Y HR 30 Y HR 45 Y Elmas koni uç 3 1/16 bilye 3 1/8 bilye 3 1/4 bilye 3 1/2 bilye Rockwell A, C ve D gibi, fakat özellikle çok ince sertlik tabakalı malzemeler için. Rockwell B, F veya G metodu gibi faka özellikle daha ince malzemeler için Çok düşük sertlikteki ve incelikteki malzemeler, Rockwell X ve Y özellikle sinter malzemeler için kullanılır. Tablo 2.1: Rockwell sertlik birimleri, batıcı uçlar, uygulanan yükler, kullanılacak skalalar ve uygulama alanları 17

16 UYGULAMA UYGULAMA Örnek parçanın yüzeyini temizleyiniz (Resim 2.4). Cihazda 150 kg. yük ayarlayınız. Ölçüm için, uç açısı 120 olan elmas, koni ucu makineye bağlayınız. Cihazın yük kolunu, sağ tarafa doğru itiniz. Kalibre plakasını cihazın alt tablasına yerleştiriniz (Resim 2.5). Alt tablayı döndürerek yukarı kaldırınız. İbreyi, dış ıskalada sıfıra getiriniz, bu konumda 10 kg lık ön yükleme otomatik olarak yüklenmiş olur. Yük kolunu sol tarafa doğru çekiniz 140 kg lık yük saniye içerisinde yüklenir. Dış skaladaki, siyah rakamlardan, ibrenin göstermiş olduğu rakamı doğrudan RC olarak okuyunuz. Yük kolunu tekrar sağ tarafa (ilk konumuna) doğru getiriniz. İşlem Basamakları Resim 2.4 Resim Yüzeyi zımparalarken su kullanınız. Yüzeyin hassas olması ölçüm hatalarını önler. Kalibrasyon (ayar) bloğu ÖNEMLİ Kalibrasyonda ibre normalde 60 RC yi göstermesi gerekir. Aradaki fark çok fazla ise kalibre deneyini tekrarlayınız.

17 Alt tablayı sola doğru çeviriniz ve kalibre tabakasını yerinden alınız. Sertliği ölçülecek örnek parçayı, tabla üzerine koyunuz (Resim 2.6). Resim 2.8 Yukarıdaki işlemleri tekrarlayarak örnek parçanın sertliğini ölçünüz. Resim 2.6 Doğru bir ölçüm için parçanın farklı yerlerinde işlemleri en az üç defa tekrarlayınız..ortalama sonucu RC olarak belirleyiniz (Resim 2.7), ( Resim 2.8) Resim

18 ÖLÇME DEĞERLENDİRME ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME Bu faaliyet kapsamında hangi bilgiler kazandığınızı aşağıdaki soruları cevaplandırarak belirleyiniz. A- OBJEKTİF TESTLER (ÖLÇME SORULARI) ÇOKTAN SEÇMELİ SORULAR 1. Rockwell A, B ve C hangi cins malzemelerin sertlik ölçümünde kullanılır? A) Şeffaf malzemelerin sertleştirilmemiş yüzeyleri B) Ağaç malzemelerin sertleştirilmiş yüzeyleri C) Yüzeyi sertleştirilmiş veya sertleştirilmemiş malzemelerin yüzeyleri D) Isıl işlem görmüş cam malzemelerin yüzeyleri 2. Rockwell metodu ile sertlik ölçümünde malzemeye uç hiç batmaz ise malzemenin sertliği hakkında ne söylenebilir? A) Malzeme yumuşaktır. B) Sertlik değeri 0 (sıfır) dır. C) Sertliği 50 Rc dir. D) Sertliği 100 Rc dir. 3. Rockwell metodunda yüzeysel cihaz tipi ile ölçme yapılırken kaç kg yükler uygulanır? A) B) C) D) Elmas uçla sertliği ölçülen bir malzemede iz derinliği 0,078 mm dir. Bu malzemenin Rc sertliği hangisidir? A) 39 Rc B) 61 Rc C) 78 Rc D) 93 Rc 5. Rockwell sertlik ölçme metodunda aşağıdaki uçlardan hangisi kullanılır? A)120 lik elmas koni uç B) 136 lik elmas pramit uç B)1,25 pramit uç D) 2,5 pramit uç DEĞERLENDİRME Cevaplarınızı cevap anahtarı ile karşılaştırınız. Doğru cevap sayınızı belirleyerek kendinizi değerlendiriniz. Yanlış cevap verdiğiniz ya da cevap verirken tereddüt yaşadığınız sorularla ilgili konuları faaliyete geri dönerek tekrar inceleyiniz 20

19 B. UYGULAMALI TEST Yaptığınız uygulamayı kontrol listesine göre değerlendirerek, eksik veya hatalı gördüğünüz davranışları tamamlama yoluna gidiniz. KONTROL LİSTESİ DEĞERLENDİRME KRİTERLERİ Evet Hayır Örnek parçanın yüzeyini temizlediniz mi? Cihazda 150 Kg lık yük ayarladınız mı? 120 elmas koni ucu makineye bağladınız mı? Kalibre plakasını cihazın alt tabakasına yerleştirdiniz mi? Tablayı yukarı kaldırarak elmas ucu parçaya dokundurdunuz mu? İbreyi dış ıskalada sıfır konumuna getirip 10 Kg ön yükün yüklenmesini sağladınız mı? Dış ıskaladaki, siyah rakamlardan, ibrenin göstermiş olduğu rakam Rc olarak okudunuz mu? Normalde 60 Rc olması gereken ibrede çok fark var ise kalibre deneyini tekrar ettiniz mi? Yük kolunu tekrar sağ tarafa (ilk konumuna)getirdiniz mi? Kalibre plakasını alarak yerine sertliği ölçülecek parçayı koydunuz mu? Yukarıdaki ölçme işlemlerini tekrar yaptınız mı? Doğru bir ölçüm için parçanın farklı yerlerinde en az üç kez tekrarladınız mı? Ortalama sonucunu Rc olarak hesapladınız mı? DEĞERLENDİRME Yaptığınız değerlendirme sonunda hayır şeklindeki cevaplarınızı bir daha gözden geçiriniz. Kendinizi yeterli görmüyorsanız öğrenme faaliyetini tekrar ediniz. Eksiklerinizi araştırarak ya da öğretmeninizden yardım alarak tamamlayabilirsiniz. Cevaplarınızın tamamı evet ise bir sonraki faaliyete geçiniz. 21

20 ÖĞRENME FAALİYETİ 3 AMAÇ ÖĞRENME FAALİYETİ 3 Bu faaliyet sonunda, gerekli ortam sağlandığında, TSE 207 standardına uygun, malzemelerin Vickers sertlik deneyini yapabileceksiniz. ARAŞTIRMA Çevrenizdeki laboratuarı olan işletmelerde hangi sertlik deneylerinin, nasıl yapıldığını, inceleyerek ve araştırarak rapor haline getiriniz. 3. VİCKERS SERTLİK ÖLÇME METODU Vickers sertlik ölçümü ile çok ince ve yüzey sertleştirmesi yapılmış malzemelerin sertlikleri ölçülür. Çok hassas ölçümlerin yapılabildiği bu sistemde, parça yüzeylerinin düzgün ve taşlanmış olması gerekir. Bu metotta 136 açılı elmas piramit uç kullanılır. Uygulanan ağırlık Kg arasında değişmekte olup, genellikle 30 Kg yeterlidir. Elmas piramit uç, 10 ile 30 sn arasında kare şeklinde bir iz oluşturur. Elmas ucun 136 lik açısından dolayı kare içerisinde dört adet üçgen oluşmuştur. Vickers sertliği, uygulanan kuvvetin bu iz alanlarının toplamına bölünmek suretiyle bulunur. Karenin köşegenleri arasındaki mesafe mikroskop altında ölçülür ve iz alanı bulunur. Vickers sertliği aşağıdaki formülle hesaplanacağı gibi, önceden köşegen ölçülerine göre hazırlanmış cetveller kullanılarak da kolayca belirlenir. P VS = 1,854(sabit sayı) x P / D 2 Kg/mm a D 22

21 ÖRNEK PROBLEM: Yüzey sertleştirmesi yapılmış çelik bir parça üzerine lik elmas uç kullanılarak 100 Kg ağırlık uygulanmıştır. Oluşturulan kare izin köşegenleri arasındaki mesafe mikroskopla 0,482 mm olarak ölçülmüştür. Bu çelik parçanın Vickers sertliğini bulunuz. Verilenler D= 0,482 mm verilmiştir. D 2 = 0,2323 dir. P= 100 Kg Çözüm VS = 1,854 x P/ D 2 = 1,854 x 100 / 0,2323 = 185,4 / 0,2323 = 798 Kg/mm 2 bulunur. 23

22 UYGULAMA UYGULAMA İşlem Basamakları Örnek parçanın yüzeyini temizleyiniz (Resim 3.1). Ölçüm için uç açısı 136 olan elmas piramit ucu makineye bağlayınız. Öneriler Yüzey zımparalamasında su kullanınız Kg arasında uygulanacak ağırlığı seçiniz (genellikle 30 Kg yeterlidir). Örnek parçayı makinenin tablasına bağlayınız (Resim 3.2). Piramit ucu saniye arasında, örnek parça üzerine belirlenen yükle batırınız (Resim 3.3). Batırma sonucunda örnek parçada, 4 adet üçgen oluşturunuz (Resim 3.4) Resim 3.1 Resim 3.2 Parçayı yerleştirirken ve kuvvet uygularken dikkatli olunuz. Çelik bilyeleri ve elmas uçları kullandıktan sonra yerlerine koyunuz. Resim 3.4: İz alanının mikroskop görüntüsü Karenin köşegenleri arasındaki uzaklığı, mikroskopla ölçüp ve iz alanı bulunuz (Resim 3.5). Uygulanan kuvveti, iz alanlarının toplamına bölerek sertlik değerini bulunuz. Resim 3.3 Resim 3.5 Monitördeki iz alanı 24

23 ÖLÇME ÖLÇME DEĞERLENDİRME VE DEĞERLENDİRME Bu faaliyet kapsamında hangi bilgiler kazandığınızı aşağıdaki soruları cevaplandırarak belirleyiniz. A- OBJEKTİF TESTLER (ÖLÇME SORULARI) ÇOKTAN SEÇMELİ SORULAR 1. Vickers sertlik ölçme metodu ile hangi tip malzemelerin sertlikleri ölçülür? A) Yumuşak malzemelerin B) Plastik malzemelerin C) Yüzeyi sertleştirilmiş ince malzemelerin D) Çok kalın malzemelerin 2. Vickers sertlik ölçme metodunda nasıl uç kullanılır? A) 120 elmas piramit uç B) Çelik bilye C) 90 elmas piramit uç D) 136 açılı elmas piramit uç 3. Vickers sertlik ölçme metodunda kullanılan ağırlık hangi aralıkta verilmiştir? A) Kg B) Kg C) Kg D) Kg 4. İz köşegen uzunluğu 1,28 mm, uygulanan yük 62,5 Kg olan malzemenin Vickers sertliği hangisidir? A) 7,72 Kg/mm 2 B) 70,72 Kg/mm 2 C) 120,72 Kg/mm 2 D) 1200,72 Kg/mm 2 DEĞERLENDİRME Cevaplarınızı cevap anahtarı ile karşılaştırınız. Doğru cevap sayınızı belirleyerek kendinizi değerlendiriniz. Yanlış cevap verdiğiniz ya da cevap verirken tereddüt yaşadığınız sorularla ilgili konuları faaliyete geri dönerek tekrar inceleyiniz 25

24 B. UYGULAMALI TEST Yaptığınız uygulamayı kontrol listesine göre değerlendirerek, eksik veya hatalı gördüğünüz davranışları tamamlama yoluna gidiniz. KONTROL LİSTESİ DEĞERLENDİRME KRİTERLERİ Evet Hayır Örnek parçayı temizlediniz mi? 136 lik elmas ucu makineye bağladınız mı? Uygulayacağınız ağırlığı seçtiniz mi? Örnek parçayı makineye bağladınız mı? Piramit ucu saniye arasında, örnek parça üzerine belirlenen yü ile batırdınız mı? Batırma sonucu örnek parçada dört adet üçgen oluştu mu? Karenin köşegenleri arasındaki uzaklığı, mikroskopla ölçüp iz alanın buldunuz mu? Uygulanan kuvveti, iz alanlarının toplamına bölerek sertliği buldunuz mu? DEĞERLENDİRME Yaptığınız değerlendirme sonunda hayır şeklindeki cevaplarınızı bir daha gözden geçiriniz. Kendinizi yeterli görmüyorsanız öğrenme faaliyetini tekrar ediniz. Eksiklerinizi araştırarak ya da öğretmeninizden yardım alarak tamamlayabilirsiniz. Cevaplarınızın tamamı evet ise bir sonraki faaliyete geçiniz. 26

25 ÖĞRENME FAALİYETİ-4 ÖĞRENME FAALİYETİ 4 AMAÇ Bu faaliyet sonunda, gerekli ortam sağlandığında, TSE 138; ASTM E8, DIN 50143, BS 18 standartlarına uygun, metal parçalarda çekme deneyi yapabileceksiniz. ARAŞTIRMA Malzemelerin çekme dayanımlarının, hangi sektörlerde ve niçin önem kazandığını araştırınız, sınıfta arkadaşlarınız ile tartışınız. 4. ÇEKME DAYANIM DENEYİ 4.1. Tanımı Çekme deneyi, standartlara göre hazırlanmış numunelerin tek eksende belirli bir hızda ve sabit sıcaklıkta koparılıncaya kadar çekilmesidir. Çekme deneyi ile malzemelerin dayanımları belirlenir ve özelliklerine göre sınıflandırılır. Malzemelerin kullanılacağı yere göre, emniyet ve uygunluk açısından dayanımları dikkate alınır. Bir makine parçasına statik kuvvetler etki ediyorsa buna karşı olarak malzemeden iç kuvvetler reaksiyon gösterir. Bu iç kuvvetlerin birim alana gelen miktarına gerilme adı verilir. Çekme dayanımı ise en büyük kuvvete (yüke) karşılık gelen gerilmedir. Uygulanan dış kuvveti malzemenin kesit alanına bölecek olursak kesitteki gerilim miktarını buluruz. Gerilim genel olarak uygulanan kuvvete dik kesitin birim alanına gelen miktarıdır, Kg/cm 2 veya Kg/mm 2 cinsinden bulunur. Eğer kuvvet parçaya dik olarak geliyorsa gerilim çekme veya basma gerilimidir. Kuvvet parçayı sıkıştırıyorsa basma, parçayı uzatıyorsa çekme gerilimi adını alır. Kuvvet parçaya paralel ise kesme veya eğmeye yöneliktir. Parçayı eğmeye çalışan kuvvetler eğme gerilimini oluşturur. Kuvvetler parçanın dışında ve eksene dik ise burulma gerilimi doğar. 27

26 4.2. Gerilim Çeşitleri P P P EĞME P ÇEKME P BASMA P P P BURULMA KESME P Çekme Dayanımı = P/S Kg/mm 2, Kg/cm 2 Basma Dayanımı = P/S Kg/mm 2, Kg/cm 2 Kesme Dayanımı = P/2S Kg/mm 2, Kg/cm 2 Eğme Dayanımı = Mb/I ( Mb Moment, I cismin atalet momenti) Burulma Dayanımı = Tr/J ( Tr Moment, J cismin atalet momenti) 4.3.Çekme Deneyi Şekil 4.1: Gerilme- Uzama Diyagramı 28

27 Yuvarlak kesitli metal bir deney çubuğuna iki uçtan zıt yönlü P kuvveti etki edecek olursa malzemede uzama meydana gelir. Malzemeye uygulanan kuvvet, malzemenin ilk kesitine bölünürse elde edilecek değer malzemedeki gerilimi verir. Deney sırasındaki malzemedeki uzama değişikliğini (akma sınırını) inceleyebilmek için deney çubuğu üzerine 1/100mm lik uzamaları ölçebilen ekstensometre takmak gerekir. Bunlar Martens ayna cihazı, elektronik ekstensometre gibi cihazlardır. Bu cihazlarla, akma sınırı belirlenemeyen dökme demirler, çelik dökümlerde % 0,2 lik kalıcı bir uzama meydana gelir. Bu andaki gerilim ölçülerek akma sınırı olarak kabul edilir. Uzama diyagramının oluşması için çekme cihazına bağlı (grafik çizme ünitesi) dinamometre tamburu, tambura bağlı kağıt ve yazıcı kalem olmalıdır. Çekme cihazının çenelerine standart deney çubuğu bağlanır ve yavaş yavaş yük uygulanır. Uygulanan P kuvveti etkisi ile malzemede uzama başlar ve uzama değişimleri sonucunda belli bir süre sonra kopar. Uzama değişimlerinin meydana geldiği noktalar cihaz tarafından çizilen diyagramlarda görülür. Ayrıca uygulanan kuvvette göstergeden (dinamometreden) görülür. Çekme deneyi sırasında, gerilim-uzama diyagramı üzerinde sırası ile aşağıdaki noktalar oluşur. Orantı sınırı (O- noktası): Uzama başlangıçta gayet küçük ve orantılıdır. Gerilme ve uzama arasında bir oran mevcuttur. Bu oran, Gerilme= Elastik modülü x birim uzama bağıntısı ile belirlenir. Elastik sınırı (E-noktası): Elastikiyet noktasına kadar malzemede kalıcı bir uzama yoktur. Yük kaldırıldığında malzeme eski boyuna döner. Bu noktaya kadar olan uzamaya elastik uzama denir. Elastikiyet noktasından sonra yüklemeye devam edilirse kalıcı bir uzama meydana gelir. Yük kaldırıldığında deney çubuğu tekrar ilk boyuna dönemez, boyunda belli bir uzama olmuştur. Bu uzamaya plastik uzama denir. Akma noktası (A-noktası): Bu noktada (A 1 ), malzeme üzerine uygulanan gerilim artmadığı halde malzeme birden bire akmaya başlar buna akma denir. Bu belli bir düşmeden sonra (A 2 ) de son bulur. Akma noktasında malzemede kristaller arası kayma başlar ve malzeme incelir. Dökme demirler gibi bazı metallerde akma noktası görülmez. Ekstensometrede % 0,2 lik kalıcı bir uzamanın görüldüğü değer bunların akma noktası olarak kabul edilir. Maksimum çekme (Ç-noktası): Akma noktasından sonra yüklemeye devam ettikçe gerilim yükselir, uzama artar ve malzeme maksimum çekme gerilimine ulaşır. Kopma Noktası (K-noktası): (Ç) noktasından sonra kesit hızla incelmeye başlar ve zorlanmadan incelmiş olan kısımdan (K noktasından) kopar. 29

28 Çekme deneyi ile metal malzemelerde orantı, elastikiyet, akma, çekme ve kopma gerilimlerini hesaplayabildiğimiz gibi, malzemelerin önemli özelliklerinden olan % uzama ve % kesit daralmasını da bulabiliriz. Yüzde uzama: Bir malzemenin başlangıçtaki boyu ile kopma anında elde edilen son boyu arasındaki farkın ilk boya bölünmesi ile elde edilen değerin 100 ile çarpılmasından elde edilen bir değerdir. Yüzde kesit daralması: Malzemenin ilk kesiti ile son kesiti arasındaki farkın ilk kesite bölünmesi sonunda elde edilen değerin 100 ile çarpılarak bulunmasıdır. ÖRNEK PROBLEM: Çelikten yapılmış bir deney çubuğu çekilerek kopartılmıştır. Çubuğun ilk çapı d 0 =10 mm, çubuğun ilk boyu L 0 =50 mm, çubuğa akma noktasında etki eden kuvvet Pa= 2600 Kg, en büyük çekme kuvveti Pç= 4800 Kg, kopma noktasındaki kuvvet Pk= 3700 Kg olarak okunmuştur. Çubuk koptuktan sonra kopan iki parça eklenerek son boy L 1 = 67 mm ve son kesit d 1 = 6,2 mm olduğuna göre, aşağıdaki istenenleri bulunuz. Verilenler İstenenler d 0 = 10mm σa=? L 0 = 50mm σ ç =? Pa= 2600 Kg σ k=? Pç= 4800 Kg % U(uzama)=? Pk= 3700 Kg % K(Kesit Daralması)=? L 1 = 67 mm d 1 = 6,2 mm So= 3,14 x d 2 0 /4 S 1 = 3,14 x d 2 1 /4 Çözüm: Akma Gerilimi σa = Pa / So = = = = 3,14 x 10 2 /4 3,14 x 100/4 314/4 78,5 σa = 33,1 Kg/mm Çekme Gerilimi σç= Pa / So = = = = = 3,14 x 10 2 /4 3,14 x 100/4 314/4 78,5 σç= 61,1 Kg/mm Kopma Gerilimi σ k= Pk/ S 1 = = = = = = 3,14 x 6,2 2 /4 3,14 x 38,44/4 120,7/4 30,1 σ k= 122,9 Kg/mm 2 30

29 L 1 L % Uzama U= x100 = = x100 = = 122,9Kg/mm 2 L So-S 1 78,5-30,1 48, % Kesit Daralması K= x100 = -- x 100 = x 100 = = 61 dir. So 78,5 78,5 78, Elastikiyet Modülü Çekme deneyinde metal malzemelere yük uygulandığında kuvvetlerin etkisi ile bir gerilim doğduğunu ve bunun sonucu olarak bir uzama meydana geldiğini açıklamıştık. Malzemede meydana gelen bu uzama elastik sınıra kadar kalıcı olmayıp uygulanan kuvvet kaldırıldığı zaman malzemedeki uzamada ortadan kalkar. Bu uzamaya elastik uzama deniyordu. Elastik sınıra kadar malzemedeki uzama, uygulanan gerilime bağlıdır. Malzemedeki bu gerilimi, malzemede meydana gelen birim uzamaya bölecek olursak elastiklik modülü bulunur. Elastiklik modülü her metal için farklıdır. Atomlar arası çekim kuvveti büyük olan malzemelerde elastiklik modülü artar, atomlar arası çekim kuvveti azaldıkça elastiklik modülü azalır. Elastiklik, malzemenin sertlik ve biçimlendirilebilme özelliği ile ilgilidir. Malzemenin kimyasal bileşimi ile doğrudan bağıntılıdır. Uygulamalarda metal malzemelerde meydana gelecek biçim değişikliğinin önceden hesaplanmasını sağlayarak büyük kolaylık temin eder. Çekme konusunda, (Şekil 4.2) deney çubuğunda verilen Lo ile L 1 arasındaki fark olan uzama, elastiklik sınırı aşıldıktan sonra meydana gelen kalıcı şekil değişikliğidir. Bunun elastiklik uzama ile bir ilgisi yoktur. Elastikiyet sınırı altındaki zorlamalarla meydana gelen uzama ise I ile gösterilir ve bütün boydaki uzamadır. Birim boydaki uzama ise ( ε ) ile gösterilir ve I / L 0 olarak bulunur. P / S 0 Elastikiyet modülü E = Gerilim (σ) / Birim uzama (ε) = ε Gerilim = P/S 0 Kg/cm 2 Birim uzama ε = Gerilim (σ) / Elastikiyet modülü (E) Toplam uzama I = Gerilim x L 0 / Elastikiyet modülü ÖRNEK PROBLEM: 0,6 cm çapında çelik bir çubuk 3000 Kg bir yükle yüklenmiştir. 5 metre uzunluğunda olan bu çubuktaki toplam uzamayı bulunuz. Çelik telin elastikiyet modülü Kg/cm 2 dir. 31

30 Verilenler İstenenler D= 0,6 cm = 6 mm σ =? P=3000 Kg I =? L 0 = 5 m E= Kg/cm 2 = Kg/ cm 2 =20000 Kg/ mm 2 ÇÖZÜM: P σ= = = = = 106,1 Kg/mm 2 S π. r 2 3, ,26 σ. L 0 106, I = = = = 26,5 mm olarak bulunur. E Döküm Parçalar İçin Standart Çekme Örnekleri Şekil 4.2 : Dökme parçalar için standart çekme örneği Harfler ve anlamları I 1 I 2 I 3 L 0 Paralel kısmın uzunluğu d çapına eşit veya daha fazla (*) d 0 Örnek çapı 10 ± 0,2 R Kavis yarı çapı, min. 25 A İnceltilmiş kısmın uzunluğu min. 30 Lt Toplam uzunluk, min. 92 h Baş kısmın uzunluğu, yak.olarak 25 D Baş kısmın uzunluğu, min 17 E Basamak kısmının uzunluğu, min 6 F Basamak kısmını çapı 13,5 ± 0,4 (*) Uzama yüzdesi tayinini gerektiren hallerde L 0 = 5. d 0 alınır ± 0, ± 0,4 30 ± 0,

31 NOT: Baş kısımları çekme cihazının kavrama çenelerine uyacak ve eksenel yüklemeyi sağlayacak herhangi bir şekilde yapılır. Burada: Şekil 4.3: Gri döküm için çekme örneği d 0 = Örneğin en küçük çapı a = İnceltilmiş kısmın uzunluğu L t = Toplam uzunluk D = Örneğin baş kısmının çapı h = Baş kısmının uzunluğu Örnekler: ( Ölçüler mm dir ) Örneğin en küçük çapı d , Kesit alanı A 0 mm 28,3 50,3 78,5 122, TS 61/5 e göre baş kısmında vida D M 10 M 12 M 16 M 20 M 24 M 30 M 36 M 45 Baş kısmının uzunluğu(2) h en az İnceltilmiş kısmın uzunluğu(1) a Toplam uzunluk(1), (2) L t en az : Levhalar ve kalın yassı malzemeler için çekme numunesi a Şekil 4.4: Yassı malzeme için çekme örneği ve ölçüleri 33

32 L O = 5,65 A 0 A= a.b (mm 2 ) Numune kalınlığı a ( Ölçüler mm dir) b B h en za A L 0 L v Lt en az Çekme Cihazının Özellikleri Çekme cihazı ile her türlü inşaat çeliği, imalatta kullanılan yassı ve yuvarlak çelikler, kazan saçları, çelik halatlar, cıvata, saplama, döküm malzemeler, pirinç çubuklar, lamalar, ahşap benzeri malzemelerin çekme dayanımları ile eğme ve basma dayanımları tespit edilir. Resim 4.1 de görülen cihazın kapasitesi 10 tondur ve hidrolik sistemle çalışır. Cihazda sarkaç pandül (ağırlık) sistemi mevcut olup iki üniteden oluşmuştur Deney ünitesi: Numunelerin bağlandığı çeneler, eğme ve basma platformunun bulunduğu ünite. Pandüllü dinamometre ünitesi (kumanda ünitesi): Bu ünite makinenin ana kumanda kısmı olup, deney sırasındaki kuvvet (yük) bu üniteden uygulanır ve okunur. Cihazın arka tarafındaki pandül koluna takılan 1. ağırlık 2,5 tonu, birinci ile birlikte takılan 2. ağırlık 5 tonu ve en son hepsi ile birlikte takılan büyük ağırlık 10 ton u gösterir. Ağırlıklarla, denenecek malzemeye göre istenilen kuvvet seçimi yapılabilir. Kumanda ünitesindeki gösterge ( dinamometre ) üzerinden seçilen kuvvete göre uygulanan yük ibreden okunur. Siyah ibre hareket ederek kırmızı ibreyi taşır, deney sonuçlandığında eski yerine döner kırmızı ibre uygulanan yükü gösterir. Kumanda ünitesine bağlı olarak çalışan dinamometre tamburu vardır. Bu tambur üzerindeki kağıda, yazıcı kalem ile deney sırasında oluşan gerilim-uzama diyagramı çizilir. Ana motor 1,1 Kw gücünde ve 900 devirli olup hidrolik pompayı çalıştırır. 34

33 Cihaza 380 V gerilim gereklidir, ancak pandüllü dinamometre ünitesindeki çalıştırma düğmesinde elektrik emniyet açısından 24 volttur. Buradaki transformatörün ömrü ve cihazın emniyeti için günlük çalışmalardan sonra ünitenin sol tarafındaki şalter kapatılarak ( 0 ) konumuna getirilir. Gerilim uzama diyagramını kaydedici tamburun üzerindeki mil sağa veya sola doğru itilerek siyah ibre sıfır durumuna getirilir Deney Ünitesi Kumanda Ünitesi Resim 4.1: Üniversal tip çekme cihazı 1. Yük göstergesi (ıskala) 2. Grafik çizme ünitesi 3. Basınç hız ayar vanası 4. Basınç boşaltma vanası 5. Başlatma ve durdurma butonları 6. Basma ve eğme deneylerinde kullanılan hareketli çene 7. Basma ve eğme deneylerinde kullanılan alt tapla ( kafa) 8. Çekme deneyinde kullanılan üst çene 9. Çekme deneyinde kullanılan alt çene 35

34 UYGULAMA UYGULAMA İşlem Basamakları İstenilen metal malzemeden örnek deney parçası hazırlayınız (resim 4.2). Cihazın ana şalterini açınız ve kumanda ünitesinin sol tarafındaki şalteri 0 dan 1 konumuna getiriniz. Kumanda tablasındaki start düğmesine basılarak motoru çalıştırınız. Örnek parçayı üst çene yuvalarına tutturunuz. Alt çeneyi yukarı ve aşağı hareket ettirerek örnek parçanın boyuna göre ayarlayınız. Alt çene kaldırma koluna basarak çenelerin örnek parçayı kavramasını sağlayınız ve kolu bırakınız (resim 4.3). Kumanda ünitesinin sol tarafındaki basınç boşaltma vanasını kapatınız. Sağ taraftaki basınç hız ayar vanasını yavaş yavaş açarak Kg lık ön yük veriniz ve çenelerin deney çubuğunu kavramasını sağlayınız (resim 4.4). Yük kadranından uygulanan yükü takip ediniz. Numune çubuk kopana kadar hız ayar vanası ile yük uygulamaya devam ediniz (resim 4.5). Resim 4.2 Resim 4.3 Resim 4.4 Resim 4.5 Öneriler El aletlerini kullanırken dikkatli olunuz. Çenelerin parçayı tam olarak kavradığını kontrol ediniz. Hız ayar vanasını gerektiğinden fazla ve ani açmayınız. Değerleri doğru okumanız doğru sonuç elde etmenizi sağlayacaktır. 36

35 Kopma anında siyah ibre geri döner, kırmızı ibre uygulanan yükü gösterir (resim 4.6). Uygulanan kuvveti ilk kesit alanına bölerek malzemenin çekme dayanımını bulunuz. Cihazın boşaltma vanasını açarak basıncı düşürünüz, stop düğmesine basarak motoru durdurunuz. Resim 4.6 Alt ve üst çenelerden kopan örnek parçaları alınız. Ana şalteri 0 konumuna getirerek cihazı kapatınız. 37

36 ÖLÇME DEĞERLENDİRME ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME Bu faaliyet kapsamında hangi bilgiler kazandığınızı aşağıdaki soruları cevaplandırarak belirleyiniz. A- OBJEKTİF TESTLER (ÖLÇME SORULARI) ÇOKTAN SEÇMELİ SORULAR 1. Uygulanan kuvvet, parçayı uzatıyorsa hangi gerilme oluşur? A) Basma gerilmesi B) Burulma gerilmesi C) Çekme gerilmesi D) Kesme gerilmesi 2. Çekme deneyi yapılan parçaya, elastiklik sınırına kadar yük uygulanmış ve parçada boyca bir uzama olmuşsa yük uygulaması kalktığında hangisi gerçekleşir? A) Elastiklik sınırında parça kopar B) Parça yükten önceki boyuna döner C) Parça yükten sonraki boyunda kalır D) Parça uzamaya devam eder 3. Çekme deneyi sırasında parçaya koparana kadar yük uygulanmıştır. Parçada oluşan gerilme sıralaması hangisidir? A) Orantı sınırı-elastiklik sınırı-akma noktası-çekme noktası-kopma B) Elastiklik sınırı-akma noktası-orantı sınırı-çekme noktası-kopma C) Akma noktası-orantı sınırı-elastiklik sınırı-çekme noktası-kopma D) Orantı sınırı-elastiklik sınırı-çekme noktası-kopma- akma noktası 4. Boyu 40 mm olan parça çekme deneyinden sonra kopmuştur. Kopan iki parça eklenerek ölçülmüş, son boy 56 mm olarak bulunmuştur. Bu parçanın yüzde uzaması kaçtır? A) 40 B) 50 C) 60 D)70 5. Çekme cihazında malzemelerin hangi dayanımı ölçülmez? A) Çekme dayanımı B) Eğme dayanımı C) Basma dayanımı D) Sertlik dayanımı DEĞERLENDİRME Cevaplarınızı cevap anahtarı ile karşılaştırınız. Doğru cevap sayınızı belirleyerek kendinizi değerlendiriniz. Yanlış cevap verdiğiniz veya cevap verirken tereddüt yaşadığınız sorularla ilgili konuları faaliyete geri dönerek tekrar inceleyiniz 38

37 B. UYGULAMALI TEST Yaptığınız uygulamayı kontrol listesine göre değerlendirerek, eksik veya hatalı gördüğünüz davranışları tamamlama yoluna gidiniz. KONTROL LİSTESİ DEĞERLENDİRME KRİTERLERİ Evet Hayır Örnek deney parçasını hazırladınız mı? Örnek parçayı üst çene yuvalarına tutturdunuz mu? Alt çeneyi aşağı ve yukarı hareket ettirerek parça boyuna göre ayarladınız mı? Alt çenelerin örnek parçayı kavramasını sağladınız mı? Kumanda panelinin sol tarafındaki basınç boşaltma vanasını kapattınız mı? Sağ taraftaki basınç hız ayar vanasını yavaşça açarak kg lık ön yük vererek çenelerin deney çubuğunu kavramasını sağladınız mı DEĞERLENDİRME Yaptığınız değerlendirme sonunda hayır şeklindeki cevaplarınızı bir daha gözden geçiriniz. Kendinizi yeterli görmüyorsanız öğrenme faaliyetini tekrar ediniz. Eksiklerinizi araştırarak veya öğretmeninizden yardım alarak tamamlayabilirsiniz. Cevaplarınızın tamamı evet ise bir sonraki faaliyete geçiniz. 39

38 ÖĞRENME FAALİYETİ 5 ÖĞRENME FAALİYETİ 5 AMAÇ Bu faaliyet sonunda, gerekli ortam sağlandığında, TSE 206, ASTM E9, standardına uygun, metal parçalarda basma deneyi yapabileceksiniz. ARAŞTIRMA Basma dayanımı bilinmeyen malzemelerin, kullanıldığı sistemlerde veya makinelerde hangi sorunlarla karşılaşılacağını araştırınız, bu sorunların sonuçlarını sınıfta tartışınız Basma Gerilmesi 5. BASMA DAYANIM DENEYİ Basma gerilmesi, basma gerilmesi uygulanan parçanın basma doğrultusuna dik olan kesitinin birim alanına düşen kuvvettir. Basma deneyi, işlem olarak çekme deneyinin tersidir. Daha çok gevrek malzemelere, taş, tuğla, beton vb malzemeler ile basma kuvveti altında bulunan dökme demir ve yatak alaşımlarına uygulanır. Basma ile malzemede deformasyon meydana gelir ve parçada boy kısalması görülür. Basma deneyi sırasında deney parçası üzerinde görülen çatlama veya kırılma maksimum basma dayanımını gösterir. Hasar göstermeyen malzemelerde ise örnek parça boyunun toplam kısalması % 50 ye ulaştığı anda hasar gören malzeme gibi kabul edilir ve basma dayanımı bu haldeyken hesaplanır. Boydaki kısalma % 50 ye ulaştığı andaki uygulanan kuvvet, parçanın ölçü uzunluğu içindeki başlangıç kesit alanına bölünerek malzemenin basma dayanımı bulunur ve σ B 50 diye gösterilir. Aynı şekilde, parçada görülen ilk çatlama ve kırılma anındaki uygulanan kuvvet ilk kesit alanına bölünür ve basma dayanımı bulunur. σ B = Basma dayanımı (Kg/mm 2 ) P = Uygulanan en büyük basma yükü (Kg) S 0 = İlk kesit alanı (mm 2 ) P σ B = S 0 P Şekil. 5.1: Basma prensibi S 0 P 40

39 Mak. Basma Dayanımı Gerilim Parçalanma Çekme Mak. Çekme Dayanımı 5.2. Kısalma Yüzdesi Uzama ve kısalma yüzdesi Şekil 5.2: Dökme demirin basma ve çekme diyağramı Parçadaki kalıcı kısalmayı yani plastik biçim değiştirme miktarını bulmak için, ilk çatlama veya kırılmadan sonra kuvvet kaldırılır ve parça cihazdan çıkarılır. Ölçü çizgileri arasındaki ve aşağıdaki şekilde hesaplanarak % kısalma bulunur. Bu deneyle, malzemenin süneklik ve kalıcı şekil değiştirme (deformasyon) özellikleri belirlenir. L 0 = İlk boy (mm) L 0 - L L = Kısalmış boy % Kısalma = 100 L Kesit Büyümesi Kırılma ve çatlamadan sonra deney parçası yerinden alınır ve ölçü işaretleri (Şekil 5.3.) arasındaki en kalın yerin boyutları (çapı) ölçülür. Kesit büyümesi yüzdesi aşağıdaki formülle bulunur. S 0 = Deney parçasının iki kesit alanı (mm 2 ). S = Basma deneyinden sonra, parça üzerindeki en büyük kesit alanı (mm 2 ). S - S 0 % Kesit büyümesi = 100 S Basma Deney Parçalarının Hazırlanması Basma deneyi için genellikle silindirik deney parçaları kullanılır. Özel durumlarda dikdörtgen kesitli veya sacdan yapılmış deney parçaları da kullanılabilir. Parçaların yüzeyleri düzgün ve birbirine paralel olmalıdır. Basma numunelerinin çapı ve boyu belli oranlar 41

40 içerisinde olmalıdır. Boyu fazla uzun olursa deney sırasında numune eğilebilir ve yük, dengeli bir şekilde dağılmaz. Silindirik deney parçaları T S 206 ya göre 3 grup altında toplanmıştır. Kısa boy deney parçaları: parçanın yüksekliği çapa eşittir ( h = d ). Kısalma yüzdesi istenmeyen deneylerde kullanılır. Orta boy deney parçaları: Parçanın çapı, uzunluğunun 3 katıdır ( h = 3.d ). Malzemelerin genel basma özelliklerinin belirlenmesi için kullanılır. Uzun Boy Deney Parçaları: Parçanın çapı, uzunluğunun 10 katıdır ( h = 10.d ). Deney parçalarının çapı, alınan numunelerin boyutlarına ve kullanılan cihazın kapasitesine göre seçilir. Genellikle mm çapında deney parçaları hazırlanır. Parçada ölçü uzunluğunun işaretlenmesi şu şekilde yapılır. Kısalma yüzdesi, kesit büyümesi gibi deneylerde daha sağlıklı bir ölçümün yapılabilmesi için numune parçalarının üzerinde iki çizgi oluşturulur. Deney öncesi ve deney sonrası bu çizgi aralıkları dikkate alınır (Şekil 5.3). Ölçü uzunluğu işaretleri, deney parçası tabanlarından en az deney parçası çapının veya genişliğinin 1/4 ü kadar içerden olmalıdır. Ölçü çizgileri Şekil 5. 3: Basma deney parçası 42

41 UYGULAMA UYGULAMA İşlem Basamakları İstenilen metal malzemeden örnek deney parçası hazırlayınız (Resim 5.1). Basma cihazının alt plakasını eğilme platformunun ortasına gelecek şekilde takınız (Resim 5.2 ). Silindir şeklindeki üst kafayı, cihazın üst tablasına vidalayarak tutturunuz (Resim 5.3). Alt kafanın üzerine konan parçayı hareketli üst çene ile sıkıştırınız. Cihazın hızını, basınç hız ayar vanası ile ayarlayınız. Yük uygulamaya ilk kırılma veya çatlamanın oluştuğu ana kadar devam ediniz (Resim 5.4). Bunu cihaza bağlı bir komparatör ile takip ediniz. Cihazın göstergesinden uygulanan yükü tespit ediniz (Resim 5.5). Daha sonra cihazı durdurunuz. Gerekli ölçüm ve hesaplamaları yapınız. Basınç boşaltma vanası Resim 5.1 Resim 5.2 Resim 5.3 Resim 5.4 Resim 5.5 Öneriler El aletleri ile çalışırken dikkatli olunuz. Örnek parça hazırlarken çap ve boy oranlarına dikkat ediniz. Çevre temizliğine dikkat ediniz. Basınç hız ayar vanası 43

42 ÖLÇME DEĞERLENDİRME ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME Bu faaliyet kapsamında hangi bilgiler kazandığınızı aşağıdaki soruları cevaplandırarak belirleyiniz. A- OBJEKTİF TESTLER (ÖLÇME SORULARI) ÇOKTAN SEÇMELİ SORULAR 1. Dökme demirden bir parçaya alttan ve üstten kuvvet uygulandığında parçanın şekli nasıl değişir? A) Parçanın boyu uzar. B) Parçanın boyu kısalır. C) Çapı daralır. D) Herhangi bir değişiklik olmaz 2. Parçaya uygulanan basma deneyini sonucunda aşağıdakilerden hangisi bulunabilir? A) Yüzde kesit büyümesi B) Yüzde akma C) Yüzde uzama D) Yüzde kopma noktası. 3. İlk boyu 120 mm olan parçanın basma deneyinden sonra boyu 60 mm ye düşmüştür. Bu malzemenin % kısalması kaçtır? A) 40 B) 50 C) 60 D) İlk çapı 10 mm olan örnek parçanın, yük uygulandığında çapı basılma sonucu 17 mm olmuştur. Bu malzemenin % kesit büyümesi kaçtır? A) 40 B) 50 C) 60 D) Aşağıdakilerden hangisi kısa boylu deney parçasının standardına uygundur? A) Çap 30 mm, Boy 30 mm B) Çap 20 mm, Boy 100 mm C) Çap 30 mm, Boy 300 mm D) Çap 30 mm, Boy 150 mm DEĞERLENDİRME Cevaplarınızı cevap anahtarı ile karşılaştırınız. Doğru cevap sayınızı belirleyerek kendinizi değerlendiriniz. Yanlış cevap verdiğiniz ya da cevap verirken tereddüt yaşadığınız sorularla ilgili konuları faaliyete geri dönerek tekrar inceleyiniz 44

43 B. UYGULAMALI TEST Yaptığınız uygulamayı kontrol listesine göre değerlendirerek, eksik veya hatalı gördüğünüz davranışları tamamlama yoluna gidiniz. KONTROL LİSTESİ DEĞERLENDİRME KRİTERLERİ Evet Hayır Dökme demirden örnek parça hazırladınız mı? Basma cihazının alt plakasını, eğilme platformunun ortasına gelecek şekilde taktınız mı? Silindir şeklindeki üst kafayı, cihazın üst tablasına vidalayarak tutturdunuz mu? Parçayı alt kafanın üzerine koyarak, hareketli üst çene ile sıkıştırdınız mı? Cihazın hızını, basınç hız ayar vanası ile ayarladınız mı? Yük uygulamaya ilk kırılma veya çatlamanın oluştuğu ana kadar devam ettiniz mi? Cihazın göstergesinden uygulanan yükü tespit ettiniz mi? Cihazı durdurdunuz mu? Gerekli ölçüm ve hesaplamaları yaparak, doğru sonuçlara ulaştınız mı? DEĞERLENDİRME Yaptığınız değerlendirme sonunda hayır şeklindeki cevaplarınızı bir daha gözden geçiriniz. Kendinizi yeterli görmüyorsanız öğrenme faaliyetini tekrar ederek veya araştırarak eksiklerinizi tamamlayabilirsiniz. Cevaplarınızın tamamı evet ise modül değerlendirmeye geçiniz. 45

44 CEVAP ANAHTARLARI CEVAP ANAHTARLARI ÖĞRENME FAALİYETİ 1 CEVAP ANAHTARI 1 C 2 A 3 D 4 B 5 B ÖĞRENME FAALİYETİ 2 CEVAP ANAHTARI 1 C 2 D 3 B 4 B 5 A ÖĞRENME FAALİYETİ 3 CEVAP ANAHTARI 1 C 2 D 3 A 4 B ÖĞRENME FAALİYETİ 4 CEVAP ANAHTARI 1 C 2 B 3 A 4 A 5 D ÖĞRENME FAALİYETİ 5 CEVAP ANAHTARI 1 B 2 A 3 B 4 D 5 A 47

45 TAHRIBATSIZ MUAYENE Tahribatsız malzeme muayene, kalite kontrolün en önemli bir bölümü olup, üretimin tamamlayıcı son kısmıdır. Tahribatsız muayene, incelenen malzemelere herhangi bir zarar vermeden muayene edilerek, dinamik ve statik yapıları hakkında bilgi edinilen muayene yöntemlerinin tümüne verilen addır. Tahribatsız muayene yöntemi ile malzemeler imalat esnasında veya belli bir süre kullandıktan sonra örneğin, korozyon veya aşınma gibi nedenlerden dolayı oluşan çatlak, iç yapıda meydana gelen boşluk, kesit azalması vb. hataların tespiti gerçekleştirilir. Bu işlemlerde, malzemelerden herhangi bir numune alma ihtiyacı yoktur. Testler doğrudan iş parçası üzerinde yapılır ve böylece parçaların % 100 muayenesi gerçekleştirilebilir. Kullanıma uygun olmayan veya kullanıma uygunluğunu yitirmiş olan parçalar çoğunlukla kullanımdan kaldırılır. Tablo 1. Tahribatsız muayene deneylerinin makina mühendisliği endüstrisinde uygulama alanları. Uygulama Alanı İşlevi Uygulama Örnekleri Araştırma Geliştirme ve Üretim Yöntemi Kontrolü Kalite Kontrolü Servis Süresince Değerlendirme Malzemelerin yapısal değerlendirilmesi, Üretim ve montaj yöntemlerinin karşılaştırılması ve bulguların değerlendirilmesi. Üretim yöntemi değişkenlerinin belirlenmesi ve kontrolünün sağlanması. Kusurlu parçaların ve anormalliklerin tespiti, Üretim montaj kusurlarının, yerlerinin ve yönteminin değerlendirilmesi. Kullanım süresince aşınma ve anormalliklerin erken belirlenmesi. Metallerin iç yapılarının ve yorulma belirtilerinin incelenmesi, kaynak dikişlerinde çatlakların tespiti. Radyografik ve ultrasonik yöntemle kalınlık ölçme ve imalat parametrelerinin tespiti. Zayıf yapışma, kaynaklarda çatlama, metallerde homojen olmayan gözenekler ve malzeme hatalarının belirlenmesi. Depolarda ve borularda korozyonun ve yerinin tespiti, Çeşitli araçlarda erken uyarı sistemleri. Tahribatsız muayene yöntemleri çeşitli fiziksel prensiplerle, farklı şekillerde uygulanır. Seçilecek yöntem, incelenen malzemenin cinsine ve aranan hata türüne göre belirlenir. Her bir yöntemin diğerine göre üstün tarafları olup, genellikle birbirlerinin tamamlayıcısı durumundadırlar. Tahribatsız muayenede uygulanan yöntemler sırasıyla şu şekilde sıralanabilir: 1. Göz ile Muayene 2. Sıvı Emdirme (Penetran Sıvısı) ile Muayene 3. Girdap akımları (Eddy Akımı) ile Muayene 4. Manyetik Parçacık ile Muayene 5. Ultrasonik Muayene 6. Radyografik (Röntgen) Işınları ile Muayene

46 1. GÖZ İLE MUAYENE Bir ürünün yüzeyindeki süreksizlikler, yapısal bozukluklar, yüzey durumu gibi kaliteyi etkileyen parametrelerin optik bir yardımcı (büyüteç gibi) kullanarak veya kullanmaksızın muayene edilmesidir. Gözle muayene çok basit bir metot olarak görünse de en önemli muayene yöntemidir. Genellikle bir başka tahribatsız muayene metodunun uygulanmasından önce yapılması gereken bir çalışmadır. Zaten diğer tahribatsız muayene yöntemleri için hazırlanmış uygulama standardlarının çoğunda da öncelikle gözle muayene yapılması ve bulguların kaydedilmesi istenir. Bu yöntem, metalik veya metalik olmayan bütün malzemelere uygulanabilir. Muayene yüzeylerine ulaşabilirlik durumuna göre gerektiğinde endoskoplar gibi yardımcı gereçler de kullanılarak uygulanabilir. Çoğu durumda muayene yüzeyi hazırlığı olarak yüzey temizliği yapılması istenmez. Daha doğrusu yüzeyin, beklenen hataların en iyi görüneceği şekilde olması gerekir. Yeterli ışık şartları altında ve uygun bakma açılarında inceleme yapılmalıdır. 2. SIVI EMDİRME (PENETRAN SIVISI) İLE MUAYENE Yüzey hatalarının tespiti için kullanılan bir muayene metodu olup, Tespit edilmek istenilen hataların muayene işlemi uygulanan yüzeyine açık olması gerekir, bu nedenle yüzey altında kalan veya herhangi bir nedenle yüzeyle bağlantısı kesilmiş bulunan hatalar bu metotla tespit edilemez. Metalik veya metalik olmayan bütün malzemelerde aşırı gözenekli olmamaları koşulu ile beklenen yüzey hatalarının tespiti için kullanılabilir. Yöntemin uygulanacağı test malzemesinin yüzeyi düzgün ve temiz olmalıdır (yüzey temizliğinin uygun yapılmamış olması) aksi taktirde değerlendirmelerde yanılgıya düşülebilir. Muayene sonrasında ilave olarak bir son temizlik işlemi gerekebilir. Kimyasal maddelerin kullanımı özel bir özen gerektirmektedir. Şekil 1. Penetrant muayene yöntemi uygulanmış iki parça

47 Bir penetrant sıvı, vizkositesi, yüzey gerilimi ve yoğunluğu ile nitelendirilip, görünürlüğü ise boya veya fluoresant ile temin edilir. Penetrant testte kullanılan diğer elemanlar ise temizleyici ve developerdir. Penetrant muayene yönteminin uygulanma aşamaları 1. Muayene yüzeyinde ön-temizlik 2. Penetrantın uygulanması 3. Penetrasyon için bekleme 4. Ara-temizlik 5. Geliştirme 6. İnceleme 7. Değerlendirme ve rapor hazırlama 8. Son-temizlik Penetrant sıvı Her türlü yağ, kir ve pasdan mekanik yada kimyasal yolla arındırılarak ön temizleme işlemine tabi tutulan numune yüzeyine penetrant sıvı bir film halinde tatbik edilerek, penetrantın kapiler etki ile hatalara yeterince nüfuz edebilmesi için 5-30 dakika arasında beklenilir. Yeterince beklenilerek hatalara nüfuz etmiş penetrantın yüzeyde kalan fazla kısmı su, gaz tipi çözücüler veya emulgatör ile temizlenerek incelenen yüzey bez veya sıcak hava üflenilerek kurutulur. Hatalara penetrant nüfuz ettirilmiş ve kalıntıları temizlenmiş yüzeye, güçlü emiciliğe sahip ve penetrant ile yeterli kontrasta sahip geliştirici ince bir tabaka halinde incelenecek uygulanır. Yüzeye yayılan geliştirici hatalar içerisindeki penetrantı emerek yüzeye çıkmasını ve geliştirici sayesinde büyütülmüş olarak görülmesini sağlar. Sekil 2. Penetrant muayenesi işlem kademeleri

48 Penetrant Muayenede Kullanılan Malzemeler Penetrant: a) Renklenmesine göre: Floresan ve floresan olmayan olmak üzere ikiye ayrılımaktadır. b) Yıkanma şekline göre: Su ile yıkanabilen, sonradan su ile yıkanabilen ve solventle yıkanabilen olmak üzere üçe ayrılmaktadır. Emulgatörler: Penetrant uygulanmasından sonra su ile yıkanamayan penetrantların özellikle pürüzlü yüzeyden temizlenebilir hale getirilmesi için kullanılan çözücülerdir. Yağlı ve sulu emulgatörler olmak üzere iki tipe ayrılırlar. Temizleyiciler: Yüzeylerin muayeneye hazırlanmasında ve muayeneden sonra yüzeylerden uzaklaştırılmaları için kullanılan çözücülerdir. Temizleyiciler, su ve solventler (alevlenebilen ve alevlenmeyen) olarak iki tiptedirler. Geliştiriciler (developer): Hatalara emdirilmiş penetrantı görünebilir hale getirmek için kullanılan yüksek emiciliğe sahip çeşitli tozlardır. Geliştiriciler, kuru ve sıvı taşıyıcılı olarak iki tipe ayrılırlar. a b c Şekil 3. a) Geliştiricinin uygulanması ve b-c) inceleme 3. GİRDAP AKIMLARI (EDDY AKIMI) İLE MUAYENE Girdap akımları (Eddy-Current) yöntemi yüzey ve yüzeye yakın süreksizliklerin (hatalar) belirlenebilmesi için uygun bir yöntem olup, elektrik iletkenliğine sahip olan bütün metal ve alaşımlarına uygulanabilir. Bu yöntem kullanılarak çatlak, korozyon, iletken bir malzeme üzerindeki boya veya kaplama kalınlığının ölçülmesi ve iletkenlik ölçümü mümkündür. Bir sarımdan değişken akım (AC) geçirildiğinde bu sarım etrafında bir manyetik alan meydana gelir (Şekil 4). Bu sarım elektriksel olarak iletken bir malzeme yüzeyine yaklaştırıldığında, sarımın değişken manyetik alanı malzeme yüzeyinde indüksiyon akımları oluşturur. Bu akımlar kapalı bir devre halinde akarlar ve Girdap akımları olarak

49 adlandırılırlar. Girdap akımları da kendi manyetik alanlarını yaratırlar. Yaratılan bu ikincil manyetik alan ölçülerek yüzey hataları bulunabilir. Şekil 4. Girdap akımlarında etkileşim Şekil 5 girdap akımları yönteminin uygulanış adımlarını şematik olarak göstermektedir. Bu şekilde a- bir alternatif akım bobini ve iş parçasını, b- uyarılan bobinde oluşan değişken manyetik alanın malzeme yüzeyinde dairesel girdap akımlarının oluşturulmasını, c- bobinde oluşan manyetik alan ile etkileşime girerek bu manyetik alana zıt yönde ikinci bir manyetik alan oluşumunu göstermektedir. Test parçasında girdap akımlarının oluştuğu bölgede bir süreksizlik var ise, test malzemesi ve süreksizlik arasındaki elektrik direnci farkından dolayı akımlar farklı bir yörünge izlemek durumunda kalaçaktır. Bu farklılık bobin (prob) tarafından algılanarak süreksizlik değerlendirilir. a b c Şekil 5. Girdap akımları ile muayene: a) Bobin, b) Bobinde manyetik alan oluşumu, c) Manyetik alan incelenen parça etkileşimi a b Şekil 6. Bir girdap akımla muayene cihazının görünümü: a) cihaz, b) çeşitli problar

50 4. MANYETIK PARÇACIK İLE MUAYENE Manyetik parçacık yöntemi yüzey ve yüzeye yakın hataların tespitinde ve yerlerinin belirlenmesi işleminde kullanılan oldukça basit, hızlı ve düşük maliyetle uygulanabilirliğinden dolayı ferromanyetik malzemelere uygulanan oldukça geniş bir kullanıma sahiptir. Bu yöntemde yüzey hatalarının belirlenebilmesi hatanın boyutuna ve yüzeye yakınlığına bağlı olup sadece ferromanyetik yani mıknatıslanabilen malzemelere uygulanır. Yöntemin temel esası incelenen malzemenin manyetikleştirilmesi esasına dayanmaktadır. Manyetikleştirme işlemi, parçadan elektrik akımı veya doğrudan manyetik akı geçilerek gerçekleştirilir. Ferromanyetik malzemeler bu manyetik akıya hiç bir direnç göstermezler aksine bu manyetik akının geçmesine katkıda bulunurlar (Şekil 7). Şekil 8 den de görüleceği gibi eğer manyetik alan içerisinde hata varsa, hatadaki boşluk alan çizgilerini engelleyecek ve saptıracaktır. Bu duruım hata üzerinde yoğun bir kaçak akım oluşturur ve kaçak akımın büyüklüğü hatanın buyutu ile doğru orantılıdır. a b Şekil 7. Metalik malzemelerin manyetik davranışı: a) Manyetik olmayan malzeme, b) Manyetik malzeme KAÇAK AKIM a Şekil 8. Manyetik alan çizgileri a) yüzeysel, b) yüzey altı b Bünyesinde hata bulunan bir malzeme yüzeyine manyetik alan uygulanmış durumunda, yüzeye ferromanyetik tozlar serpilirse bu tozlar hataların bulunduğu bölgelerde oluşan kaçak akılar tarafında çekilerek bu süreksizlikler üzerinde toplanarak kaçak akının geçişi

51 için köprü oluştururlar. Böylece, mevcut süreksizliklerin yerleri tespit edilmiş olunur. Şekil 9 manyetik parçacık yönteminin şematik uygulanışını göstermektedir. Şekil 9. Manyetik parçacık yönteminin şematik görünümü Ferromanyetik olmayan malzemelere uygulanamaz. Süreksizlik uygulanan manyetik alan yönüne uygun açıda konumlanmamış durumda ise belirlenemez. Büyük parçalar için çok yüksek mıknatıslama akımları gerekebilir. Muayene yüzeyinin çok pürüzlü olması sonucu olumsuz etkiler. Muayene yüzeyinde boya veya kaplama varsa bunun kalınlığı muayene sonucunu doğrudan etkiler. Manyetik tozlar kuru ise un görünümünde toz şeklindedir. Tozlar, kullanıldıkları yere göre yaş ve kuru olarak iki tiptedir. Ayrıca, bu tozlar kullanılacakları zemin ile kontrast oluşturacak renkte veya floresans içerikli olarak seçilirler. Bu yöntemle parça üzerinden geçirilen akım yönüne parallel veya oluşan manyetik Alana dik olan en az 10 m derinliğinde, en az 1 m genişliğinde ve 0,2 mm boyundaki yüzeysel ve yüzeyin en fazla 40 m altındaki hatalar belirlenebilir. a b c Şekil 10. Manyetik parçacık yöntemleri a) Elektro bobbin ile manyetikleştirme, b) Enine manyetikleştirme, c) Hareketli elektrot kullanımı

52 Manyetik parçacık yönteminin uygulanış aşamaları 1. Muayene yüzeyinde ön temizlik 2. Gerekiyorsa mıknatıslık giderimi 3. Mıknatıslama akımının uygulanması 4. Ferromanyetik tozların püskürtülmesi 5. Mıknatıslama akımının kesilmesi 6. İnceleme 7. Değerlendirme ve rapor hazırlama 8. Mıknatıslık giderimi ve son temizlik a b c d Şekil 11. Manyetik parçacık muayenesi uygulanmış çeşitli parçaların fotoğrafları; a) Kaynak dikişi, b) Yatak zarfı, c) Menteşe, d) Tahrik mili

53 5. ULTRASONIK DALGALAR İLE MUAYENE Bu tahribatsız muayene yönteminde incelenmek istenilen malzemedeki süreksizlikleri tespit edebilmek için mayene probu tarafından üretilen yüksek frekanstaki ( MHZ) ses üstü dalgalarının test malzemesi içerisinde yayılması ve bir süreksizliğe çarptıktan sonra tekrar proba yansıması ve böylece prob tarafından algılanması temeline dayanmaktadır. Tipik bir ultrasonik probun yapısı Şekil 12 de görülmektedir. Prob tarafından algılanan dalgalar (piezoelektrik olay ile) elektrik sinyallerine dönüştürülür ve katod ışınları tübü ekranında malzeme içyapısının habercisi olan yankılar (ekolar) şeklinde görülür. Ekran üzerinde gözlenen ekoların konumları ve genlikleri süreksizliğin bulunduğu yer ve boyutları hakkında bilgi verir (Şekil 13 ve 14). Şekil 12. Tipik bir ultrasonik probun yapısı Şekil 13. Modern bir ultrasonik muayene cihazının görünümü

54 Şekil 14. Ultrasonik muayene yönteminin çalışma pirensibi Metalik veya metalik olmayan malzemelerde beklenen hacimsel hatalar ile çatlak türü yüzey hatalarının tespiti için kullanılabilir.süreksizlikler ultrasonik demete dik doğrultuda olduklarından en iyi şekilde algılanırlar, kaba taneli yapılar özellikle östenitik malzemeler için ultrasonik yöntem uygulanması zordur. Malzeme içine gönderilen yüksek frekanslı ses dalgaları ses yolu üzerinde bir engele çarpması durumunda yansırlar. Çarpma açısına bağlı olarak yansıyan sinyal alıcı proba gelebilir veya gelmeyebilir (Şekil 15). Alıcı proba ulaşan yansıyan sinyal ultrasonik muayene cihazının ekranında bir yankı belirtisi oluşturur. Yankının konumuna göre yansıtıcının muayene parçası içindeki koordinatları hesaplanabilir. Ayrıca yankının yüksekliği de yansıtıcının büyüklüğü hakkında fikir verir. Yankı sinyalinin şekline bakılarak yansıtıcının türü hakkında da bir yorum yapmak mümkün olabilir. a b Şekil 15. İncelenen parça üzerindeki prob konumuna göre yansıma şekilleri

55 Muayene parçasında ses hızı ve ses zayıflatması özelliklerinin bölgesel olarak güçlü değişimler göstermesi durumunda doğru değerlendirme yapmak güçleşir. İri tane yapısı veya soğurma nedeniyle ses zayıflamasının çok fazla olduğu malzemelerde muayene bazen imkansız olabilir. Muayene için ulaşılabilir durumda yeterince geniş bir yüzey hazırlanmalıdır. Yüzey durumu muayene parametrelerini doğrudan etkiler. İnce parçaların muayenesi nispeten güçtür. Ses demeti eksenine paralel konumlanmış düzlemsel süreksizliklerin tespiti mümkün olmaz. Genellikle referans standard bloklara ihtiyaç vardır. Bu bloklar toplu olarak Şekil 16 da görülmektedir. Yüksek frekanslı ses dalgaları prob adı verilen bir parça içindeki piezoelektrik özellikteki kristal tarafından üretilir. Metalik malzemelerin ultrasonik muayenesinde kullanılan frekans aralığı 500 khz ile 10 MHz arasında olabilir. Muayene parçasının mikroyapı özelliklerine göre uygun frekans belirlenir. Prob muayene yüzeyine temas ettirildiğinde ses dalgalarının malzeme içine nüfuz edebilmesi için (sez dalgaları boşlukta yayılamaz) uygun bir temas sıvısı (yağ, gres, su, vb.) kullanılmalıdır. Prob muayene yüzeyinde gezdirilerek parça geometrisinden kaynaklanan yankıların konumları ve yükseklikleri değerlendirilerek hata çözümlemesi yapılır. Ultrasonik muayene için en yaygın kullanılan dalga türleri boyuna (basınç) ve enine (kesme) dalgalardır. Normal prob denilen sıfır derece giriş açısına sahip problarla çalışılırken malzeme içinde ilerleyen dalgalar boyuna dalgalardır. Açılı problar ise malzeme içine genellikle 45, 60 ve 70 giriş açısı ile (bu değerler çelik malzeme içindir) enine dalgalar gönderir. Şekil 16. Ultrasonik muayenede kullanılan çeşitli kalibrasyon blokları

56 6. RADYOGRAFİK MUAYENE YÖNTEMİ Radyografik muayene yöntemi, oldukça hassas bir muayene yöntemi olması ve muayene sonuçlarının kalıcı olarak kaydedilebilir olmasından dolayı sanayide en yaygın olarak kullanılan tahribatsız muayene yöntemilerinden biridir. Test parçası bir kaynaktan çıkan radyasyon demeti (x veya gama ışınları) ile ışınlanır. Radyasyon malzeme içinden geçerken malzemenin özelliğine bağlı olarak belli oranda yutularak kayıba uğrar ve sonra parçanın arka yüzeyine yerleştirilmiş olan filme ulaşarak filmi etkiler. Süreksizlikler radyasyonu farklı zayıflatacaklarından, süreksizliklerin olduğu bölgelerden geçen radyasyonun şiddeti ve film üzerinde oluşturacağı kararma da farklı olacaktır. Filmin banyo işleminden sonra film üzerindeki kararmalar süreksizliklerin belirtisi olarak görünür hale gelir (Şekil 17). Şekil 17. Radyografik muayenenin çalışma pirensibi Bu yöntem ferromagnetik olan ve ferromagnetik olmayan metaller ve diğer tüm malzemelere uygulanır. X ışınları malzemelere zarar vermeden iç yapılarını inceleme olanağı sağladığından, tahribatsız muayenede yaygın olarak kullanılmaktadırlar. X ışınının üretiminde kullanılan tüpün şematik resmi Şekil 18 den görülmektedir. X ya da gama

57 ışınlarıyla malzemelerdeki kalınlık değişimleri, yapısal değişiklikler, içteki hatalar, montaj detayları tespit edilebilmektedir. Şekil 18. Bir x ışını tüpünün şematik görünümü Elektriksel olarak üretilen x ışınları ve radyoaktif izotoplardan yayılan gama ışınları, içerisinden geçtikleri malzeme tarafından abzorbe edilirler. Kalınlığın artmasıyla beraber abzorbe edilen miktarda artar. Dolayısıyla, daha yoğun malzemede daha fazla radyasyon abzorbe edilir. X ve gama ışınları elektromanyetik dalgalar olup aralarındaki fark dalga boylarının farklı olmasıdır. X ve gama ışınlarının dalga boyları çok küçük olduğundan gözle görülemezler ve malzemelerden geçebilme yetenekleri vardır. X ve gama ışınları, ışık ile benzer özelliklere sahip olup, film üzerindeki gümüş bromür kristallerini etkiler. Filme ulaşan radyasyon yoğunluğu oranına göre bir görüntü oluştururlar. Endüstriyel radyografide en temel kural, malzemenin bir tarafında ışın kaynağının, diğer tarafında ise bir algılayıcının (detektör) bulunmasıdır. Radyasyon kaynağı olarak x yada gama ışın kaynağı, detektör olarak da film kullanılmaktadır. Radyasyon kaynağının enerjisi malzemenin yutacağından daha yüksek güçte seçilmelidir. Enerjinin geçebilme kabiliyetini belirleyen parameter ışığın dalga boyudur. Dalga boyu küçüldükçe nüfuz edebilme gücü artar. X ışını radyografisinde x ışınlarının nüfuziyet gücü, x ışın tüpüne uygulanan voltaj ile ayarlanır. Malzemeyi geçerek diğer tarafa ulaşan ışınları algılayan film genellikle ışık geçirmez bir zarf içerisine konularak test edilen malzemenin arka tarafına yerleştirilmektedir. Burada dikkat edilmesi gereken kural zarfın ön yüzeyi ışınları kolaylıkla geçirebilecek malzemeden yapılmış olmasıdır. X ışınlarının film üzerinde oluşturduğu görüntü, normal bir ışık kaynağının oluşturduğu gölgeye benzemektedir. Gölgeden farklı olarak malzemenin kalınlığına ve yoğunluğuna bağlı olarak film üzerinde oluşan görüntünün yoğunluğuda değişmektedir. Görüntünün netliği ve büyüklüğü, radyasyon kaynağının büyüklüğüne, radyasyon kaynağının filme olan uzaklığına, malzemenin filme olan mesafesine bağlıdır. Kaset içerisindeki film, test parçasının arkasına yerleştirildikten sonra belli bir süre x ışınları ile pozlanır. Pozlanmış film, banyo edildikten sonra kararma miktarına bakılır. Filmin kararması kısaca yoğunluk olarak adlandırılmaktadır. Filmde farklı yoğunlukların olması, test edilen parçada farklı yapıların olduğunu göstermektedir. Filmin fazla radyasyon alan kısımları daha fazla kararır. Bunun anlamı, bu bölgede film yoğunluğu yüksektir. Örneğin, malzemenin incelenen bölgesinde bir boşluk varsa, ışın bu boşluğu kayıpsız olarak geçecek ve dolayısıyla film üzerinde bu bölge daha siyah olarak görülecektir. Filmin sağlıklı okunup degerlendirilebilmesi için ışıklı film okuma cihazları kullanılmalıdır ve ayrıca, uygulanan muayene yönteminin yeterli olup olmadığını, görüntü kalite seviyesini (hassasiyetini) belirleyebilmek için delikli, telli ve basamaklı olarak üç tipte