Dokuz Eylül Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü YAPI MALZEMESİ -I

Transkript

1 Dokuz Eylül Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü YAPI MALZEMESİ -I 4. Malzemelerin Diğer Mekanik Özellikleri 4.1. Sertlik Sertlik Ölçüm Metotları Sertlikle Mukavemet Arasındaki İlişki 4.2. Aşınmaya Dayanıklılık Metallerde aşınma olayı ve deneyi Taş yapılı cisimlerde aşınma olayı ve deneyi 4.3. İşlenebilme 4.4. Tokluk ve Darbeye Dayanıklılık 1

2 4.1 Sertlik Temel mekanik özellikleri basınç kesme çekme eğilme ilişkili İkinci derecede önem taşıyabilen bazı özellikler sertlik aşınmaya dayanıklılık işlenebilme tokluk 2

3 4.1 Sertlik izafi bir ölçü sürtünmeye çizmeye kesmeye plastik deformasyona direnç 3

4 4.1 Sertlik malzeme yüzeyinin kalıcı şekil değiştirmeye gösterdiği direnç Prizmatik, konik veya küresel standart bir uç farklı yük seviyeleri Sert bir cisim, genellikle yumuşak olmayan ve başka bir cismin kuvvet altında o malzeme içine i ine penetre olmasına büyük b k direnç gösteren bir malzemedir. Uygun olarak seçilen sert uç, u, uygulanan yük y k altında malzemeye batırıld ldığında malzeme üzerinde bir iz bırakacaktb rakacaktır. r. Malzemenin sertliği, i, bu 4 izin büyüklb klüğüyle ters orantılıdır. r.

5 4.1 Sertlik Bir cismin sertliğinin inin bilinmesinde şu u yararlar vardır r : a) Malzemenin kökeni k keni hakkında bilgi verir. b) Malzemenin diğer özellikleri hakkında fikir verir. Örneğin, sertlik malzemenin işlenebilme i özelliğini ini gösterebilir. g Genellikle sertlik ile işlenebilme özelliği i arasında ters bağı ğıntı vardır. r. Diğer bir deyişle, sert malzemeleri işlemek i zordur. c) Sertlik deneyleri basit ve tahribatsız z deneyler olduğundan, undan, malzemenin diğer özellikleri hakkında, malzemeyi elden çıkarmadan bir fikir edinilebilir. Daha sonra örnek üzerinde diğer deneyler yapılabilir. most plastics brasses Al alloys easy to machine steels file hard cutting tools nitrided steels diamond increasing hardness 5

6 4.1 Sertlik Cisimlerin sertliği ölçme yöntemleri y üç gruba ayrılabilir: 1) yüzeyi sert bir cisim ile çizerek, 2) yüzeye sert bir cisim ile kuvvet uygulayıp p deformasyon ölçerek, 3) sert bir bilyayı malzeme üzerine düşürmek d ve sıçratmak s suretiyle yapılan sertlik deneyleri. 6

7 4.1 Sertlik Çizerek yapılan sertlik deneyleri. Sert bir malzeme kendisinden daha az sert olan bir malzemeyi çizer. Mohs skalası Frederick Mohs

8 4.1 Sertlik MOHS SERTLİK K SKALASI 1. TALK 2. JİPS (ALÇI I TAŞI) 3. KALSİT 4. FLORİT 5. APATİT 6. ORTOKLAZ 7. KUVARS 8. TOPAZ 9. KORONDEN 10. ELMAS

9 4.1 Sertlik MOHS SERTLİK K SKALASI 1. TALK 2. JİPS (ALÇI I TAŞI) 3. KALSİT 4. FLORİT 5. APATİT 6. ORTOKLAZ 7. KUVARS 8. TOPAZ 9. KORONDEN 10. ELMAS Bu skalaya göre g kuvars'ı çizebilen, topaz'ı çizemeyen bir maddenin sertliği i Mohs skalasına göre g Mohs sertliğindedir. indedir. Örneğin, sert çelik 6.5, alüminyum 2, normal cam 5.5 Mohs sertliğindedir. indedir. Malzemenin Mohs skalasına göre g sertliği belirlenirken bir mineralin diğerini çizdiğinden inden emin olunmalıdır. Yüzeyi tozlu, gevşek ek partiküller içeren i malzemeler üzerinde yapılan çizme işlemi i yanılt ltıcı olabilir. 9

10 10

11 4.1 Sertlik MOHS SERTLİK K SKALASI Mohs skalası lineer değildir. Koronden den elmas a Mohs skalasında 9 dan109 dan10 a geçiş sertlikte % 300 den daha artış ış. 11

12 4.1 Sertlik Batırılarak yapılan sertlik deneyleri. Metal endüstrisinde genellikle Rockwell, Brinell ve Vickers sertlik deneyleri kullanılmaktad lmaktadır. Bu deneyler belirli bir sürede s belirli bir yük y altında deforme olmayan bir küre k veya koninin metal içine i ine batma derinliğinin inin ölçülmesiyle yapılır. Farklı malzemeler için i in değişik ik deney yöntemleri y olup, bunların sonuçlar ları farklılıklar klar gösterir. Bu nedenle bir malzemenin sertliğinden inden söz s z ederken, deney yönteminin de belirtilmesi gerekir. 12

13 4.1 Sertlik Rockwell Sertlik Deneyi Rockwell sertlik deneyi (RSD), yapılmas lmasının çok kolay olması ve özel bir ustalık k gerektirmemesinden dolayı metallerin sertlik ölçümünde en yaygın n kullanılan lan metottur. 13

14 4.1 Sertlik Rockwell Sertlik Deneyi Batıcı Uç: Birçok farklı skala, farklı yük ve çeşitli uç kombinasyonlarının kullanımıyla en sertten en yumuşağa kadar tüm metal ve alaşımların sertliğinin tayin edilmesine olanak sağlar. Rockwell deneyleri, örnek üzerine yapılan bir seri yükleme ve boşaltma sonucu örnek yüzeyinde y oluşan derinliğin ölçülmesi ile gerçekle ekleştirilir. 14

15 4.1 Sertlik Rockwell Sertlik Deneyi Batıcı Uç: 1/18, 1/8, ¼ ve ½ inch çaplarında küresel, sert çelik toplar veya Tepe açısı 120º olan, uç kısmı 0.2 mm yarıçapında yuvarlatılmış çok sert malzemeler için kullanılan brale adı verilen konik elmas uç 15

16 4.1 Sertlik Rockwell Sertlik Deneyi 120 P 0 P 1 P0 P 0 Bu yöntemde batma derinliği ölçüleceği için yüzey pürüzlülüğü sonuçları etkileyebilir. t 0 t 1 Bu sakıncayı gidermek için önce batıcı uç küçük bir yükle (P 0 = ön yük) malzemeye daldırılarak alet sıfır düzeyine ayarlanır. 100 t 0 Daha sonra toplam yüke tamamlanacak şekilde ana yük (P 1 ) uygulanır mm 0 t 1 Son olarak Ana yük (P 1 ) kaldırılır. Meydana gelen kalıcı izdeki derinlik artışı bulunarak mevcut göstergeden Rockwell Sertlik değeri okunur. 16

17 4.1 Sertlik Rockwell Sertlik Deneyi 120 P 0 t 0 t 1 P 1 P0 P 0 Rockwell Sertlik değeri boyutsuzdur. Ucun malzeme içine her mm batışı bir sertlik değerinin düşmesi olarak alınır mm t 0 t 1 t b Ön yük uygulandıktan sonra ucun konumu ile ana yük kaldırıldıktan sonra ucun konumu arasındaki batma derinliği t b olmak üzere RSD- C aşağıdaki formülle hesaplanabilir. RSD C 100 t b

18 4.1 Sertlik Rockwell Sertlik Deneyi 18

19 4.1 Sertlik Rockwell Sertlik Deneyi Hem ön n yükün y n hem de toplam yükün y n büyüklb klüğüne göre g iki tip deney vardır: r: 1. Rockwell ve 2. Yüzeysel Y (superficial) Rockwell. 1. Rockwell Ön n yük= y 10 kgf Toplam yük y k = 60 kgf R A Toplam yük y k = 100 kgf R B Toplam yük y k = 150 kgf R C R A : İnce malzemeler; nce malzemeler; yüzeyi ince levha halinde sertleştirilmi tirilmiş malzemeler; R B : Yüzeyi orta kal zeyi orta kalınlıkta sertleştirilmi tirilmiş çelik ve perlitik temper döküm; d R C : Çelik, sert d elik, sert dökme demirler, derin olarak yüzeyi y sertleştirilmi tirilmiş çelikler 19

20 4.1 Sertlik Rockwell Sertlik Deneyi Hem ön n yükün y n hem de toplam yükün y n büyüklb klüğüne göre g iki tip deney vardır: r: 1. Rockwell ve 2. Yüzeysel Y (superficial) Rockwell. 2. Yüzeysel Y Rockwell Ön n yük= y 3 kgf Toplam yük y k = 15 kgf Toplam yük y k = 30 kgf Toplam yük y k = 45 kgf Bu deney ince örnekler, hafifçe e karbürlenmi rlenmiş yüzeyler, küçük üçük k parçalar alar ve Rockwell deneyinin kullanılmas lmasının n uygun olmadığı durumlarda yapılır. 20

21 4.1 Sertlik Rockwell Sertlik Deneyi Rockwell sertlik skalası Yüzeysel R. S. Skalası Skala sembolü Batıcı uç Ana yük (kgf) Skala sembolü Batıcı uç Ana yük (kgf) A Elmas 60 B 1/16 inch küre 100 C Elmas 150 D Elmas 100 E 1/8 inch küre 100 F 1/16 inch küre 60 G 1/16 inch küre 150 H 1/8 inch küre 60 K 1/8 inch küre N Elmas 15 30N Elmas 30 45N Elmas 45 15T 1/16 inch küre 15 30T 1/16 inch küre 30 45T 1/16 inch küre 45 15W 1/8 inch küre 15 30W 1/8 inch küre 30 45W 1/8 inch küre 45 21

22 4.1 Sertlik Rockwell Sertlik Deneyi Su verilmiş çok sert bir çeliğin in Rockwell sertliği i Rc arasındad ndadır. Deney sonuçlar ları,, sertlik değerinin erinin yanında nda ölçümün n yapıld ldığı skalayla birlikte gösterilir. g Örneğin, 80 RSD B, B skalasında sertliğin in 80 olduğunu, unu, 60 RSD 30W, Rockwell sertliğinin inin 60 olduğunu unu skalanın n ise 30W olduğunu unu gösterir. g Örnek kalınl nlığı iz kalınl nlığının n en az 10 katı olmalıdır. İzin kenarlara olan uzaklığı ve iz merkezleri arasındaki mesafe iz çapının n en az üç katı olmalıdır. Deneyin yapıld ldığı yüzey pürüzsp zsüz z olmalıdır. 22

23 4.1 Sertlik Rockwell Sertlik Deneyi Metalik malzemelerin yanında nda seramik malzemelerin sertliği de Rockwell deneyi ile belirlenebilir. Plastiklerin sertliği i de en yaygın n olarak Rockwell ve Shore (Durometer) sertlik deneyleri ile belirlenir. Rockwell sertliği i genellikle naylon, polikarbonat, polyester gibi sert plastiklerin sertliğinin inin belirlenmesinde kullanılır. 23

24 4.1 Sertlik Brinell Sertlik Deneyi D çapında sert, küre k şeklinde bir bilya düşey d doğrultuda sertlik değeri eri ölçülecek parçan anın n yüzeyine y dik olarak belirli bir P kuvveti ile bastırılır Yük k belirli bir süre s uygulanır. 24

25 4.1 Sertlik Brinell Sertlik Deneyi Bilyanın n kaldırılmas lmasından sonra malzemede oluşan plastik şekil değişimi imi sonucunda yüzeyde y küresel k bir iz kalır. Metalin yüzeyindeki y dairenin çapı (d), 0.02 mm duyarlıkta ölçülür. 25

26 4.1 Sertlik Brinell Sertlik Deneyi P C d D E d/2 B f f A S küresel k izin alanı ise Brinell sertliği i (BSD) şu şekilde tanımlan mlanır r : BSD P S (f) izin en fazla derinliği i ise, S = D f Ancak f'nin ölçümü çok zordur. 26

27 4.1 Sertlik Brinell Sertlik Deneyi D P C E f d/2 A B f f d D D Üçgenlerin benzerliğinden inden ( AEB CEB) f 2 2 f d 2 d 2 D f 2 d D.f 0 4 d 2 27

28 4.1 Sertlik Brinell Sertlik Deneyi D P C E f d/2 A B BSD f d πd D 2P D BSD 2 d P S olduğundan undan 2 P πdf Bu formülde, P kg, D ve d mm olarak yerine konulmalıdır. Esasen bu bir basınç ölçümüdür r ve birimi kgf/mm 2 dir. Ancak birimi nadiren kullanılır. 28

29 4.1 Sertlik Brinell Sertlik Deneyi Deneyde kullanılan lan bilyeler: Brinell sertliği i 450 den küçük üçük k olan malzemeler için i in sertliği i en az 850 BSD olan çelik bilye. sertliği i 450<BSD<630 ise metal karbür r bilyedir. BSD>630 ise sertliklerin Brinell yöntemiyle y ölçülmesi tavsiye edilmez. Standart bilye çapı 10 mm, Standart yükler y 500 kgf ile 3000 kgf arasında (500 kgf artış ışla) dır. d 29

30 4.1 Sertlik Brinell Sertlik Deneyi Sert malzemeler daha büyük b k yüklerin y uygulanmasını gerektirir. Uygulanan yük y k bakır, pirinç gibi yumuşak metaller için i in 500 kgf, dökme alüminyum için i in 1500 kgf ve demir, çelik gibi sert metaller için i in 3000 kgf dir dir. 10 mm standart ölçü bilyesinin dışıd ışındaki bilye çapları 5 ve 2.5 mm dir. 30

31 4.1 Sertlik Brinell Sertlik Deneyi Deney esnasında, yük malzeme üzerinde belirli bir süre (genellikle 10 ile 30 saniye arasında) tutulur. Yük uygulandığında malzeme tepkisindeki değişiklikleri karşılamak için yükün uygulandığı süre belirlidir. Sert malzemeler, örneğin çelik için 15 s yükleme süresi yeterlidir. Yumuşak ve metal alaşımlar, örneğin pirinç alaşımları için 30 s ve magnezyum için yaklaşık olarak 2 dakikadır. 31

32 4.1 Sertlik Brinell Sertlik Deneyi Hesaplanan BSD yanında bilya çapı/yük/yükleme süresi (mm/kgf/s) sırasıyla bilgi olarak eklenir. Örnek 99 BSD 5/500/30. Brinell deneyinde kullanılan batıcı uç diğer deneylerde kullanılanlara kıyasla daha büyük bir alanı kapsar Bu nedenle lokal heterojenliklere daha duyarlı olan küçük izlere göre malzemenin sertliğini genel olarak daha iyi temsil eder. 32

33 4.1 Sertlik Vickers Sertlik Deneyi Brinell sertlik deneyi, sertliği çoğunlukla arasında olan yumuşak çelik veya yapı çeliğinin inin muayenesinde kullanılır. Malzeme daha sert olunca deneyde kullanılan lan çelik bilyanın şekil değişimi imi de önem kazanır. Bu nedenle daha değişik ik yöntemler y kullanmak gerekir. Bunların n en önemlisi Vickers sertlik deneyidir. Bu yöntemde y metal yüzeyine y batıcı olarak kare kesitli ve tepe açısıa 136 olan elmas piramit bir uçu kullanılır 33

34 4.1 Sertlik Vickers Sertlik Deneyi Vickers deneyi ile Brinell deneyinde aynı cihaz kullanılır. Yalnızca batıcı uç değiştirilir. Piramidin bıraktb raktığı izin köşegeni k (d), her iki köşegen uzunluğunun unun milimetrenin 1/1000 i duyarlılıkta mikroskopla ölçülmesi ve ortalamasının n alınmas nması ile tespit edilir. Vickers sertliği i (VSD) aşağıa ğıda verilen bağı ğıntı ile hesaplanır r : 2Psin P VSD VSD 2 S d α 2 Piramidin tepe açısı a =136 olarak alınırsa, VSD P 2 d 34

35 4.1 Sertlik Vickers Sertlik Deneyi Deney yüküy kgf arasında olabilir. Uygulama süresi s saniyedir. Vickers deneyi mikrosertlik ölçümünde de kullanılır. Bu yöntemle y en yumuşak malzemeden en sert malzemeye kadar geniş bir aralıkta sertlik ölçümü yapılabilir. 35

36 4.1 Sertlik Vickers Sertlik Deneyi VSD nin yanında nda gerektiğinde inde sırass rasıyla deney yüküy ve uygulama süresi s yazılır. Örneğin, 550 VSD/30/20; deney yükünün y n 30 kgf, Uygulama süresinin s 20 saniye ve Vickers sertliğinin inin 550 olduğunu unu gösterir. 600 e e kadar Brinell sertliği i yaklaşı şık olarak Vickers sertliğine ine eşittir. e Vickers sertliğinin inin birimi kgf/mm 2 dir. 36

37 4.1 Sertlik Vickers Sertlik Deneyi Vickers sertliğinin inin avantajı,, oldukça doğru okumalar yapması ve tüm t metal ve işlem i görmg rmüş yüzeyler için in sadece bir tip batıcı ucun kullanılmas lmasıdır. Vickers sertliği i metallerin yanında nda seramik malzemelerin sertliğinin inin ölçümünde de güvenilir g bir sertlik ölçüm m metodudur. Vickers sertliği ölçme yöntemi y daha uzun zaman almakla beraber en duyarlı sertlik ölçüm m yöntemidiry ntemidir. Malzeme sertliğini ini temsil edecek ortalama bir d değeri eri için i in çok sayıda izin ölçülmesi gerekir. 37

38 4.1 Sertlik Knoop Sertliği Bir malzemenin göreceli g mikrosertliği i Knoop batma deneyi ile belirlenebilmektedir Bu deneyde tepe açısıa 130º ve 172º 30 olan piramit şekilli elmas bir uçu malzeme üzerine bastırılır. r. Bir boyutu diğerinin yaklaşı şık k olarak 7 katı olan bir iz oluşur. ur. Malzemenin sertliği i izin derinliği ölçülerek bulunur. 38

39 4.1 Sertlik Knoop Sertliği b t Vickers sertlik ölçme deneyine göre g daha düşük k kuvvetler uygulanır. Knoop deneyi, cam ve seramik gibi gevrek malzemelerin sertliğinin inin test edilmesini sağlar. L b L 7.11 Malzeme üzerine uygulanan yük y k genellikle 1 kgf den daha azdır. Batıcı uç yaklaşı şık k olarak 0.01 ile 0.1 mm arasında dört d yanlı bir iz bırakb rakır. r. 14.2P b 4.00 t KSD L 2 39

40 4.1 Sertlik Shore Sertliği Bu yöntemde y bir düşey d tüp t içinde inde düşürülen d bir çekicin cisme çarpıp p geri sıçramass raması ile ulaştığı yükseklik ölçülür. Metalin sertliği i ile bu sıçrama s yüksekliği i orantılıdır. r. 40

41 4.1 Sertlik Shore Sertliği Lastiklerde kullanılan lan yöntemde y ise lastiğin in içine i ine batmaya çalışan bir uçu kullanılır. Ucun gerisinde bulunan yay lastiğin in sertliğine ine göre g gerilir ve yayın n gerilmesine bağlı olarak lastiğin in sertliği i belirlenir. Ancak burada elde edilen sonuçlar yalnız z sertliğe değil malzemenin elastisite modülüne ve plastik şekil değişim im yapabilmesine de bağlı olduğundan undan diğer deneylerden farklı sonuçlar verebilir. 41

42 4.1 Sertlik Beton Test Çekici Beton tabancası adı da verilen bu aygıttaki bir yay aracılığı ığıyla çelik bir bilya beton yüzeyine y fırlatf rlatılır. r. Bilya beton yüzeyine y çarptıktan sonra geri sıçrar. s Bu sıçrays rayış yüksekliği i ne kadar büyük b k ise betonun sertliği i ve dayanımı o kadar büyüktb ktür. Yapılar ların n yerinde muayenesinde basitliği i nedeniyle sık s k kullanılır. Bu deneyin amacı sertlikten giderek betonun dayanımını saptamaktır. Betonun yüzeyden y itibaren zamanla sertleşti tiği i için, i in, eski binalarda yanılt ltıcı sonuçlar vermektedir. 42

43 4.1 Sertlik Beton Test Çekici 43

44 4.1 Sertlik Beton Test Çekici 44

45 4.1 Sertlik Sertlikle Mukavemet Arasındaki İlişki Hem sertlik hem de çekme dayanımı metallerin plastik deformasyona karşı direncini gösterir. g Sonuç olarak bu iki değer er kabaca orantılıdır. r. 45

46 4.1 Sertlik Sertlikle Mukavemet Arasındaki İlişki Dökme demir, çelik ve pirincin çekme dayanımı Brinell sertliğinin inin bir fonksiyonudur. Aynı oransal ilişki tüm t m metaller için in kurulamaz. Çoğu çelik için i in pratik olarak, Brinell sertliği i ve çekme dayanımı arasındaki ilişki şu şekildedir. ÇD MPa 3.45 BSD 46

47 4.2 Aşınmaya dayanıklılık 47

48 4.2 Aşınmaya dayanıklılık Aşınma sürts rtünen yüzeylerden y malzeme kaybı olarak tanımlan mlanır. Aşınma miktarı malzemenin türüne, sürts rtünen yüzeylerin y biçimine, imine, sürts rtünme koşullar ullarına ve çevrenin kimyasal etkilerine bağlıdır. Sürtünen hareketli parçalar aların bulunduğu u aletler, üzerinden hareketli cisimlerin geçti tiği i yol, döşeme vb. malzemeler zamanla aşınma etkisine girerler. 48

49 4.2 Aşınmaya dayanıklılık Adezif AşıA şınma Cisimlerin yüzeylerine y mikroskopla bakıld ldığı zaman, gözle g çok düzgd zgün n görünen g yerlerin aslında girintili çıkıntılı olduğu u anlaşı şılır. Böylece iki cismin sürts rtünmesi ile cismin yüzeyindeki belirli tepe noktalarda gerilme yığılmaları oluşur. ur. Şekil değişimlerinin imlerinin ve sıcakls caklığın n artımı ile sürtünen iki cisimden kesme dayanımı küçük k olandan bazı parçalar alar kopar. Bu tip aşıa şınmaya adezif aşınma denir. 49

50 4.2 Aşınmaya dayanıklılık Abrazif AşıA şınma Sürtünen cisimlerden biri yumuşak diğeri sert ise, sert cisim yumuşak olanı çizerek ve kazıyarak aşıa şınmaya neden olabilir. Bu tip aşıa şınmaya abrazif aşınma denir. sert yumuşak Çok iyi parlatılm lmış ve sertleştirilmi tirilmiş yüzeylerde abrazif aşıa şınma en düşük d düzeydedir. Sertlik yanında nda malzemenin aşıa şınmasını etkileyen diğer faktörler, malzemeye uygulanan basınç ve aşıa şındırma süresidir. s 50

51 4.2 Aşınmaya dayanıklılık Endüstride üretim teknolojisinde taşlama ve parlatma işlemleri bu aşıa şınma türüne t (abrazif) dayanır. 51

52 4.2 Aşınmaya dayanıklılık Endüstride üretim teknolojisinde taşlama ve parlatma işlemleri bu aşıa şınma türüne t (abrazif) dayanır. 52

53 4.2 Aşınmaya dayanıklılık Suyun aşındırıcı etkisi 53

54 4.2 Aşınmaya dayanıklılık kavitasyon 54

55 4.2 Aşınmaya dayanıklılık Korozif AşıA şınma iki cisim arasında suyun veya başka bir sıvının s bulunması,, bunlarla katı cisimler arasında bazı kimyasal reaksiyonların oluşmas masına neden olur. Bu reaksiyonlar sonunda oluşan maddelerin cisimlerden ayrılmas lması ile cisim aşıa şınır. Bu tip aşıa şınmaya korozif aşınma denir. 55

56 4.2 Aşınmaya dayanıklılık Metallerde aşıa şınma olayı ve deneyi İnşaat MühendisliM hendisliğinde inde metallerde aşıa şınma olayına, demiryolu raylarında rastlanır. r. Metalik malzemelerin aşıa şınmaya dayanıkl klılık k deneyi zor bir deneydir. Genellikle deney belirli bir basınç ile malzeme yüzeyine y temas ettirilen ve bir eksen etrafında dönen d millerle yapılır. Malzeme örneği, deney öncesi ve sonrası tartılıp, ağıa ğırlıktaki azalma deney süresine bölünerek, b aşıa şınmaya dayanıkl klılık k g/dak cinsinden tanımlan mlanır. 56

57 4.2 Aşınmaya dayanıklılık Taş yapılı cisimlerde aşıa şınma olayı ve deneyi Yapı mühendisliğinde inde özellikle taş bünyeli elemanlar aşıa şınma olayının etkisinde kalırlar. karo plak Bu nedenle beton yol, hava meydanı,, merdiven basamakları,, döşemeler d gibi yerlerde kullanılan lan malzeme aşıa şınmaya dayanıkl klı olmalıdır. 57

58 4.2 Aşınmaya dayanıklılık Taş yapılı cisimlerde aşıa şınma olayı ve deneyi Bu tür t r malzemenin deneyi, bir düşey eksen etrafında ve yatay düzlem içinde i inde dönen d 60 cm çaplı madensel bir tabladan oluşan 58 Dorry (Böhme) aygıtı ile yapılır.

59 4.2 Aşınmaya dayanıklılık Taş yapılı cisimlerde aşıa şınma olayı ve deneyi 300 N aşındırıcı toz Tablanın üzerine dönüşd sırasında aşıa şındırıcı toz akıtılmaktad lmaktadır. Tabla dakikada devirlik hızla döner. d 440 devir sonra malzeme tartılarak veya hacmi ölçülerek aşınma miktarı saptanır. 59

60 4.2 Aşınmaya dayanıklılık Taş yapılı cisimlerde aşıa şınma olayı ve deneyi 60

61 4.2 Aşınmaya dayanıklılık Taş yapılı cisimlerde aşıa şınma olayı ve deneyi Ahşap, linolyum, plastik gibi döşeme d kaplamalarının aşınma miktarı Taber aleti ile bulunur. Dönen yatay bir tabla üzerine tespit edilen deney numunesi üzerine malzeme türüne t göre g seçilen bir çift aşıa şındırıcı disk belirli bir yükle y bastırılır. r. Yatay tabla döndd ndürülerek belirli bir süre s sonunda ağıa ğırlık k kaybı ölçülür. Birim mesafede aşıa şınan miktar aşıa şınma direnci olarak tanımlan mlanır. 61

62 4.2 Aşınmaya dayanıklılık Taş yapılı cisimlerde aşıa şınma olayı ve deneyi Yollarda kullanılan lan beton veya asfalt gibi kaplama malzemelerinin iskeletini oluşturan çakıl l veya kırmataşların n aşıa şınma deneyleri için i in ise Los Angeles deneyi uygulanır. İçerisinde bir raf bulunan standart boyutlardaki bir silindirik tamburun içine i ine belirli ağıa ğırlıkta (P) ve tane dağı ğılımında deney örneği i konulur. Tamburun içine i ine ayrıca deney örneği tipine bağlı olarak belirli sayıda çelik küre k yerleştirilip, silindir kapatılır. 62

63 4.2 Aşınmaya dayanıklılık Taş yapılı cisimlerde aşıa şınma olayı ve deneyi dev./dak. hızla h 500 devir döndürülür. r. Kürelerin ağıa ğırlığı ve dinamik etkisi ile parçalanan alanan malzeme 12 no lu elekten elenir. Bu eleğin üstünde kalan malzeme P u ağırlığında ise, aşıa şınma yüzdesi y U şöyle bulunur: U P P P u

64 4.2 Aşınmaya dayanıklılık Taş yapılı cisimlerde aşıa şınma olayı ve deneyi Hesaplanan aşıa şınma yüzdesi y (U) ne kadar küçük üçük k ise, agreganın n aşıa şınma dayanımı o kadar yüksektir. y ASTM standartlarına na göre g bu kayıp p yüzdesinin y beton agregasında 100 devir için i in %10 u, 500 devir için i in %50 yi, yol agregası için in 500 devirde %30 u u geçmemesi istenir. 64

65 4.2 Aşınmaya dayanıklılık Mikrodeval agregalarda 65

66 4.3 İşlenebilirlik İŞLENEB LENEBİLİRLİK 66

67 4.3 İşlenebilirlik Metalik Malzemelerde İşlenebilirlik Bazı malzemeler yapıda kullanılmadan lmadan önce bazı mekanik işlemlere tabi tutulabilir. Örneğin, betonarmede kullanılan lan donatının, n, betona yapış ışmasının (aderansın) n) sağlanmas lanması amacıyla uçlaru larına kanca yapılır. 67

68 4.3 İşlenebilirlik Metalik Malzemelerde İşlenebilirlik Eğer deney örneği bu işlemler sırasında çatlıyorsa, o malzemeyi yapıda kullanmak sakıncalıdır. Metalik malzemelerde işlenebilirlik özelliği pilyaj deneyi sonucunda belirlenir 68

69 4.4 Tokluk ve darbeye dayanıklılık TOKLUK ve DARBEYE DAYANIKLILIK 69

70 4.4 Tokluk ve darbeye dayanıklılık Tokluk bir malzemenin kırılmadan önce sönümlediği enerjinin bir ölçüsüdür. Tokluğun un en basit ölçme yöntemlerinden y birisi darbe deneyidir. 70

71 4.4 Tokluk ve darbeye dayanıklılık Bir yapı veya yapı elemanı statik denge konumundan uzaklaştırılarak larak bırakb rakıldığında bir titreşim im hareketi yapar. Dış bir zorlama olmadığı takdirde bu hareket doğal titreşim im hareketi olarak tanımlan mlanır. Bu harekette hareketin kendini bir kere tekrarı için in geçen en zaman doğal titreşim im periyodu olarak tanımlan mlanır. Bir yapıya veya elemana uygulanan dışd yük, doğal titreşim im periyodunun üçte birinden daha kısa k zamanda uygulanır r ise bu yüklemeye y darbe denilir. 71

72 4.4 Tokluk ve darbeye dayanıklılık doğal titreşim im hareketi Dış kuvvetin tekrarlı uygulanması (rezonans) Sallandıkça sallamanın kolaylaşmasının nedeni salıncağın doğal frekansında salınım yapmasıdır. Doğal frekasında sallanmakta olan salıncağı hareket ettirmek kolaydır. By tuning ultra sound waves to the natural frequency of a kidney stone, we can rely on resonance to pulverize the stone. 72

73 4.4 Tokluk ve darbeye dayanıklılık ağır r bir cismin düşmesid darbe etkisi ani büyük b k gerilme darbeye dayanıkl klılığıığı atom bağlar ları (kohezyon dayanımı) deneyler 73

74 4.4 Tokluk ve darbeye dayanıklılık Darbe etkisinde malzeme dışd kuvvetlerin yapmış olduğu u bir iş etkisinde kalmaktadır. Bu işi i i dengelemek için, i in, malzeme şekil değiştirerek içi iş oluşturur. Eğer bu şekil değişim im işi i i belirli bir kritik değeri eri aşarsa a arsa malzeme darbe tesiriyle göçg öçer. Bu tip göçg öçmelere daha çok köprk prü,, yol ve havaalanlarında nda kullanılan lan malzemelerde rastlanır. r. 74

75 4.4 Tokluk ve darbeye dayanıklılık 75

76 4.4 Tokluk ve darbeye dayanıklılık Malzemenin darbeye dayanıklılığını etkileyen faktörler -örneğin şekli ve boyutu, - kuvvetin uygulama hızı, - gerilme yığılmasının şiddeti (çentik derinliği ve keskinliği) -sıcaklık the results may be reported as energy lost per unit crosssectional area at the notch (J/m² 76

77 4.4 Tokluk ve darbeye dayanıklılık Çentik darbe tokluğu u deneyi (Charpy) Amaç: : gerilme yığıy ığılmasını sağlamak Metaller için i in Charpy deneyi Polimerler için i in Izod deneyi 77

78 4.4 Tokluk ve darbeye dayanıklılık Çentik darbe tokluğu u deneyi (Charpy) Ani bir darbe nedeniyle malzemenin absorbe ettiği enerji miktarı ölçülür. Hatalı ısıl l işlem i veya başka nedenlerden doğan kırılganlk lganlığı çekme deneyi ile tespit etmek mümkün n olamayabilir. Çentik darbe deneyi ile bu kırılganlık k rahatlıkla gözlenebilir. g 78

79 4.4 Tokluk ve darbeye dayanıklılık Çentik darbe tokluğu u deneyi (Charpy) Deneyde belirli ağıa ğırlıktaki tokmaklı bir pandül l belirli bir h 2, yüksekliğinden inden serbest olarak daha aşağıa ğıda mesnet üzerine konmuş,, malzeme örneği üzerine düşürülür. r. Tokmak yörüngesi y üzerindeki örneği i zayıflat flatılmış kesitinden kırarak yoluna devam eder ve çarpma nedeniyle potansiyel enerjinin bir kısmk smını kaybettiğinden inden h 2 den küçük üçük k bir h 1 yüksekliğine ine çıkar. 79

80 4.4 Tokluk ve darbeye dayanıklılık Çentik darbe tokluğu u deneyi (Charpy) Zayıflat flatılmış kesitin (çentik)( derinliği, i, açısı deney sonuçlar larını etkilemektedir. Genellikle çentik 2 mm derinlikli ve 45º açılıdır. Çentik dibi eğrilik e yarıçap apı 0.25 mm dir. Tokmağı ğın çıktığı yükseklik yutulan enerji arttıkça a azalacaktır. Deney sırass rasında yutulan enerji birim alana düşen d enerji ile ifade edilir. Sünek malzemeler gevrek malzemelere kıyasla çok daha fazla enerji yutarlar. 80

81 4.4 Tokluk ve darbeye dayanıklılık Çentik darbe tokluğu u deneyi (Charpy) P ile pandülün n ağıa ğırlığı,, W ile malzemenin kırılmask lması için in harcanan iş gösterilirse ve sürts rtünme gibi diğer etkiler ihmal edilirse; P h 2 = P hp 1 +W W = P (h( 2 h 1 ) Deney aletindeki özel bir düzenek d ile W doğrudan doğruya ölçülür. 81

82 4.4 Tokluk ve darbeye dayanıklılık Çentik darbe tokluğu u deneyi (Charpy) Hazırlanan örnek darbe etkisi ile kırılırken k rken ; Bazen tamamen kopabilir. Bazen de tamamen iki parça a haline gelmez 82

83 4.4 Tokluk ve darbeye dayanıklılık 83

84 4.4 Tokluk ve darbeye dayanıklılık 84

85 4.4 Tokluk ve darbeye dayanıklılık Çentik darbe tokluğu u deneyi (Izod) Benzer bir darbeye dayanıkl klılık k deneyi de İzod deneyidir. İzod ve Charpy deneyleri arasındaki fark, deney örneğinin boyutu, örneğin mesnetleniş ve yükleniy kleniş şeklidir. 85

86 4.4 Tokluk ve darbeye dayanıklılık Çentik darbe tokluğunun unun sıcakls caklıkla kla değişimi imi Malzemelerin (özellikle( hacim merkezli kübik k kristal yapılı cisimler) çentik darbe toklukları sıcaklıkla kla değişir. ir. Malzeme yüksek y sıcakls caklıklarda klarda tok iken, düşük d k sıcakls caklıklarda klarda gevrek hale gelir. Normal yumuşak (hacim merkezli kübik k kristal yapılı) çelik yapılar ların çentik darbe dayanımı genellikle atmosfer sıcakls caklığının altında aniden azalır. Örneğin tipik bir çeliğin in süneklis nekliği i sıcakls caklık k 27ºC C den - 40ºC düştüğünde çentik darbe dayanımı 95 Nm den 14 Nm e e düşebilir. d 86

87 4.4 Tokluk ve darbeye dayanıklılık Çentik darbe tokluğunun unun sıcakls caklıkla kla değişimi imi malzemenin tokluğunu kaybederek gevrekleştiği sıcaklığa çentik darbe tokluğu geçiş sıcaklığı denir. düşük sıcaklıklarda çalışacak malzemeler için bu özellik önem kazanmaktadır. Örneğin, sıcak iklim şartlarında kullanılacak şekilde tasarlanmış bir petrol tankeri Kuzey Buz Denizinde dalgaların veya rüzgarın oluşturduğu darbe etkisiyle hasar görebilir 87

88 88

89 4.4 Tokluk ve darbeye dayanıklılık Çentik darbe tokluğunun unun sıcakls caklıkla kla değişimi imi Malzemelerin davranışı kesitlerinde ani bir değişiklik iklik olması durumunda farklıdır. r. Çentik hassasiyeti olarak bilinen bu davranışı ışın n incelenmesinde çentik darbe deneyi iyi bir metottur. Bazı malzemeler bu etkiye karşı daha duyarlıdır. r. Böylece farklı malzemelerin çentik hassasiyeti de bu deney ile kıyaslanabilir. 89

90 4.4 Tokluk ve darbeye dayanıklılık Çentik darbe tokluğunun unun sıcakls caklıkla kla değişimi imi Kırılma sonuçlar ları çıplak gözle g de incelenmelidir. Genellikle iki farklı bölge gözlenmektedir. g Düz z ipeksi bölgede b düktil d kırılma k başlam lamıştır. Kaba taneli bölgede b ise gevrek kırılma k oluşmu muştur 90

91 4.4 Tokluk ve darbeye dayanıklılık Çentik darbe tokluğunun unun sıcakls caklıkla kla değişimi imi 91

92 4.4 Tokluk ve darbeye dayanıklılık 92

93 4.4 Tokluk ve darbeye dayanıklılık 93

94 4.4 Tokluk ve darbeye dayanıklılık 94

95 4.4 Tokluk ve darbeye dayanıklılık 95

96 4.4 Tokluk ve darbeye dayanıklılık 96

97 4.4 Tokluk ve darbeye dayanıklılık 97

98 4.4 Tokluk ve darbeye dayanıklılık 98