Deneyin Adı Brinel Sertlik Deneyi. Deneyin Amacı Malzemenin sertlik değerinin brinell cinsinden ölçülmesi

Transkript

1 1 Deneyin Adı Brinel Sertlik Deneyi Deneyin Amacı Malzemenin sertlik değerinin brinell cinsinden ölçülmesi Deneyin Yapılışı Belli çaptaki sert bir bilya malzeme yüzeyine belli bir P yükü uygulanarak 30 saniye süre ile bastırılır. Deneyde uygulanan yükün meydana gelen izin alana bölünmesiyle Brinell sertlik değeri (BSD)bulunur. 400 Brinell değerine kadar sertlik değerleri için sertleştirilmiş çelik bilyalar, daha büyük sertlikler için sinterlenmiş malzemeden yapılmış bilyalar kullanılır. Baskı ucu olarak kullanılan bilyalarda max +- % ½ çap farklarına izin verilir. En fazla kullanılan bilya çapları :0.65 ; 1.5;.5; 5 ve 10 mm dir. Parça kalınlığına bağlı olarak tercih edilir. Tercih edilecek bilya çapları Malzeme kalınlığı (mm) Bilya çapı > Eğer küçük bilyalar kullanılmışsa deney sonuçlarında bunun belirtilmesi gerekir. Örneğin 165 BSD.5 / burada kgf cinsinden deney yükü,.5 mm cinsinden bilya çapı, 165 ise malzemenin Brinell sertliğidir. Malzemenin üzerine uygulanacak yük değeri sertliği ölçülecek malzemenin cinsine ve bilya çapına göre seçilmektedir. d/d = oranı sağlandığı durumlarda uygulanan yük değeri doğru kabul edilir. Çeşitli bilya çapları ve malzemelere göre uygulanacak yükler tablo 1 de verilmiştir. Deney yükünün saptanmasında P=CD² bağıntısı kullanılır. Burada P deney yükü, C malzeme cinsine göre değişen yükleme dercesidir. Bilya çapı 30.D² 10.D² 5.D² May Ölçme aralığı Malzeme grubu Çelik,dökme Cu ve hafif Saf Al, Mg,Zn demir, Ti alaş. metal alaş. Brinell sertliği ile malzemenin çekme dayanımı hakkında bilgi edinebiliriz. Bunun için σmax =x.bsd bağıntısı kullanılır. X faktörü malzemenin cinsine göre değişen bir katsayıdır. örneğin çelikler için 0.35,tavlı çelikler için 0.36, bakır alaşımları için 0.55 Deneyde dikkat edilecek hususlar 1- Sertliği ölçülecek malzemenin yüzeyi parlak ve zımparalanmış olmalı ve yüzey tabana paralel olmalı, esnemeye imkan tanınmamalıdır. - Deney izleri birbirinden ve parçanın kenarlarından en az d kadar uzak olmalıdır. 3- Homojen iç yapıya sahip olmayan malzemelerde Brinell sertlik deneyi uygulanmalıdır. Ayrıca bu tip malzemelerde 10 mm çapında bilya tercih edilmelidir 4- Bu yöntem çok sert malzemelerle, ince yüzey tabaka sertliklerinin ölçülmesinde uygun değildir. 5- En az üç sertlik ölçümü yapılıp bunların ortalaması alınmalıdır. ( Homojen olmayan bölgeler ve hatalı ölçümden doğan yanlışlıkları azaltmak amacıyla )

2 Not: Bütün sertlik ölçme yöntemlerinde ilk ölçümdeki hata miktarı, toz ve pisliklerden dolayı daha fazladır. Bu gözardı edilmemelidir. Kullanılan cihaz ve Ortam Şartı Rockwell B ve C Skalası Çelik Bilya Uç Yük Ayar Kolu Ön Yük Volanı Ana Yük Kolu Brinell Sertlik ölçme yönteminde kullanılan cihaz aynı zamanda baskı ucunun değiştirilebilmesi sebebi ile Rockwell sertlik ölçme yönteminde de kullanılabilecek şekilde dizayn edilmiştir. Yukarıdaki resimde söz konusu cihazın resmini ve kısımlarını görmektesiniz. Ortam şartları bakımından da, metalsel malzemelerin mekanik özelliklerinin sıcaklık ve basınçla değişmesi nedeni ile oda sıcaklığında ve normal atmosfer basıncında bir ortamda deneyin gerçekleştirilmesi ;deney sonuçlarının doğruluğu bakımından uygun olacaktır. Deneyin Yapılışı İlk önce tablaya uygun ( sığabilecek büyüklükte ) numune seçilir. Eğer numune laboratuara getirilemiyorsa dinamik ölçme yöntemleri uygulanır. Bundan sonra sıra uygulanacak yükün tayinine gelmiştir. Bunun için P=CxD formülünden yararlanılır. Burada iz çapı D=,5 mm ve numune çelik malzeme olduğundan C katsayısı 30 alınarak ; uygulanacak yük P187,5 kgf olarak bulunur. Yükün hesaplanması aşağıda detaylı olarak anlatılmıştır.

3 3 Uygulanacak Basıncın Tespiti P=CxD P=Uygulanacak Basınç ( Kgf ) C=Numunenin malzemesine göre değişen katsayı D=Bilya Çapı ( mm ) Demir esaslı malzeme ( Çelik, DD ) C=30 Cu ve Al alaşımlı malzeme C=10 Yumuşak malzeme C=5 D=,5 mm C= 30 ( Numune malzemesi çelik ) P=CxD P=30x,5 =187,5 Kgf olarak bulunur. Uygulanacak basınç değeri de hesaplandıktan sonra yük ayar kolu yardımıyla cihazın uygulayacağı basınç 187,5 kgf te getirilir.,5 mm çapındaki çelik bilya da yerine takılır. Numune de tabla üzerine koyulduktan sonra yükleme işlemine geçilir. Ancak bizim kullandığımız cihaz Brinell Sertlik ölçümünün yanı sıra Rockwell Sertlik ölçümünü de gerçekleştirebilecek şekilde dizayn edildiğinden, ana yükün uygulanabilmesi için Rockwell sertlik yönteminde olduğu gibi 10 kg lık ön yükün uygulanması gerekmektedir. Ancak unutulmamalıdır ki bu işlem sadece bizim kullandığımız cihaz için geçerlidir. Aksi taktirde Brinell sertlik ölçme yönteminde kati suretle ön yükleme söz konusu değildir. Parça üzerine ön yüklemenin verildiği, Rockwell B-C skalası üzerindeki küçük kadranın ibresinin kırmızı noktaya gelmesiyle anlaşılır. Ancak bu ibrenin söz konusu noktayı geçmemesine dikkat edilmelidir. Aksi taktirde ölçüm sonuçları hatalı olacaktır. Kırmızı noktanın geçilmesi durumunda ön yükleme kaldırılıp ; deney numune yüzeyinin başka bir noktasından tekrar uygulanmalıdır. Bu hususa da dikkat ettikten sonra sıra ana yükün uygulanmasına gelmiştir. Ana yükün uygulanması sonucu harekete geçen büyük kadrandaki ibrenin hareketsiz hale gelmesi ( durması) beklenir. Bunun için yaklaşık 30 beklenmesi yeterli olacaktır. İbrenin durmasıyla ana yük kolu ters yönde çevrilerek ana yük kaldırılır. Son olarak ön yükün de kaldırılması ile deney sona erdirilir. Ancak bu ölçümün sonucunun doğruluğu bakımından numunenin en az üç farklı noktasına uygulanması gerektiği unutulmamalıdır. İz Çapının Ölçülmesi Oluşan izin bilinen ölçme aletleri ile ( kumpas, mikrometre, pasimetre vb. ) ölçülmesi mümkün olmadığından ölçme mikroskobu veya iz çapını 100 kat büyütebilen optik yöntemler kullanılır. Bizim kullandığımız ölçme mikroskobunun çalışması ise şu şekildedir : Cihaz üzerinde X ve Y doğrultusunda yapılan hareketleri mm cinsinden gösteren dijital ölçü aletleri bulunmaktadır. Numune mikroskop tablası üzerine yerleştirilir ve mikroskopta hedef şeklindeki çizgilerden birini kesmesi sağlanır. Bu yapıldıktan sonra ölçü aleti sıfırlanır. Tabla, kestirilen çizgi izin sıfırlanan ucundan diğer ucuna ulaşıncaya kadar hareket ettirilir. Böylece iz üzerindeki alınan mesafe -yani i z çapı- dijital ölçü aletinin gösterdiği değer olarak tespit edilir. Bu işlem üç iz için de aynı şekilde uygulanır. Ancak burada önemli olan diğer bir husus ise oluşan izin tam bir daire olmayabileceğidir. Bu nedenle iz 180 çevrilerek diğer bir çap ölçümü yapılabilir. P Yükünün uygun Seçilip Seçilmediğinin Kontrolü Bunun için aşağıdaki bağıntının doğruluğu aranır. d D = 0, - 0,7 oluyorsa P yükü uygundur

4 4 d 1= 1,01 mm d = 0,98 mm d 1= 1,0 mm d ort= d =1,003 mm olmaktadır d Ohalde = D 1, 003 0,4 olduğundan P yükü uygun seçilmiştir., 5 Sertlik Değerinin Tespiti BSD = P y = π.d ( D P ( D d ) P=Deney yükü y= İzin alanı D=Bilya Çapı d=izin Çapı P=187,5 Kgf D=,5 mm d=1,003 mm P BSD = = y π., 5 (, 5.187, 5 (, 5 1, 003 ) BSD=7,33 Malzemenin Brinel sertlik Değeri 7 HB,5/187,5 VİCKERS SERTLİK DENEYİ Bu deney yönteminde baskı elemanı olarak tepe açısı 136 olan elmas kare piramit kullanılır. P yükü ile malzemeye bastırılan piramit ucun bıraktığı dörtgen izin köşegenleri ölçülerek hesaplanan ortalama köşegen uzunluğu formülde yerine konarak sertlik değerleri bulunur. Vickers sertliği yüke bağlı değildir. Ölçme hatalarını azaltmak ve heterojen yapılarda ortalama değer elde edebilmek için yükü ve dolayısıyla izi büyütmek faydalıdır. Ancak köşegen uzunluğu sertliği ölçülen parça veya tabaka kalınlığının en çok üçte ikisi kadar olmalıdır. Yük 1-10 kgf arasında değişebilir. Normal yük olarak 30 kgf seçilebilir. Vickers yönteminde büyük piramit açısından dolayı az derinliklere rağmen geniş diyagoneller elde edilir. Böylelikle 5 00 gf gibi çok küçük yüklerde bile ölçülebilir izler elde edilip, çok küçük bölge veya ince tabakaların sertliğinin saptanması da mümkündür.(mikro sertlik) Deneyin Yapılışı Vickers sertlik ölçme yönteminde uygulanabilecek yükler 1-10 kgf arasındadır. Deney esnasında bizim uyguladığımız yük değeri 1 Kgf tir. Gerekli ağırlıklar deney cihazı üzerine takıldıktan sonra baskı ucu mengenede bağlı olan numune üzerine getirilir. Baskı ucunun kolu aşağı çevrilerek ucun çıkması sağlanır. Sistem hidrolik olduğu için baskı ucu yavaş yavaş aşağı iner. Baskı ucunun numune üzerine temas etmesinden itibaren deney başlamıştır. Yükün numune üzerinde kalma süresi 0 saniyedir. Bu süre sonunda baskı

5 5 Vickes Sertlik Ölçme Cihazı ucu numune üzerinden kaldırılır ve deney bitirilir. Ancak bu ölçümün sonucunun doğruluğu bakımından numunenin en az üç farklı noktasına uygulanması gerektiği unutulmamalıdır. İzin Ölçülmesi ve Sertlik Değerinin Hesaplanması İzin ölçülmesi için cihaza ilave edilmiş metalurji mikroskobu kullanılır. Numune üzerinde meydana getirilen izin görüntüsü mikroskop yardımı ile ölçme ekranına aktarılır. Ölçme ekranındaki hareketli iki cetvel yardımıyla köşegen uzunluğu hassas bir şekilde ölçülür. Bunun için çizgilerden biri oluşan izin köşelerinden birine kestirilir ve iz üzerine denk gelen çizgi sayısı not edilir. Bu değer bize a ölçüsünün katsayısını verecektir. ( Deneyde bu değer 5 olarak bulunmuştur ). İzin geri kalan küsurat ölçüsü de b ölçüsünün katsayısını verecektir. Bu değer ize dik olan çizginin, görüntünün altındaki ölçü skalasını kestiği değerdir. ( Deneyde bu değer 0 olarak bulunmuştur ). Böylece izin köşegen uzunluğu d=5a+0b olarak tespit edilir. İzi 600 kat büyüterek ölçtüğümüz için ; bu orandaki büyütece ait a ve b değerleri a=0,0166 mm, b=0,00033 mm olduğundan ; bu değerler denklemde yerine yazıldığında İzin 600 Kat Büyütülmüş Görüntüsü

6 6 d=5a+0b d=5x0,0166+0x0,00033 d=0,0896 mm olarak bulunur. Sertlik Değerinin Tespiti Sertlik değerinin tespiti için aşağıdaki formülden faydalanılır. P VS = 1, d 1 VS = 1, , 0891 VS = 30, 98 VS = 31 O halde sertlik değeri 31 HV 1 olmaktadır