MALZEME TEST MAKİNASI EKSTANSOMETRE CİHAZLARININ KALİBRASYONU

Transkript

1 491 MALZEME TEST MAKİNASI EKSTANSOMETRE CİHAZLARININ KALİBRASYONU Bülnt AYDEMİR Sinan FANK Ercan PELİT Cmal VATAN ÖZET Malzm tst makinalarının kalibrasyonun yapılabilmsi için kuvvt kalibrasyonunun yapılması tk başına ytrli olmayacağı için kstansomtr kalibrasyonunun da yapılması grklidir. Bu sayd malzmlrin mkanik özlliklrinin blirlnmsind kullanılan tüm paramtrlrin doğruluğu, kontrol altına alınmış olur. Bu çalışmada, malzm tst makinalarında kullanılan kstansomtr (uzama ölçr) cihazlarının EN ISO 9513 standardına gör, doğrulama ölçümlri sırasında yapılması grkn işlm kadmlri, hata hsaplamaları, sınıflandırma paramtrlri v dikkat dilmsi grkli diğr hususlar açıklanmıştır. 1. GİRİŞ Malzm tst makinalarına ait kuvvt ölçm sistmlrinin doğrulama ölçümlri, EN ISO standartlarına gör grçklştirilir [1]. Bu standart, Türk Standartları Enstitüsü tarafından TS EN ISO olarak Türkçlştirilmiştir v tst makinalarının kuvvt doğrulama işlminin nasıl yapılması grktiğini v makina sınıfının blirlnm saslarını içrir [2-4]. Bilindiği gibi malzm tst makinaları, malzmlrin mkanik özlliklrinin blirlnmsind kullanılmaktadır. Mkanik özliklr tst makinası tarafından ölçüln kuvvt v uzama lrinin sas alınması il blirlnir. Malzm tst makinalarının kalibrasyonunda bu iki paramtrnin doğruluğunun kontrolü, ölçüm sonuçlarını güvnc altına alacaktır. Kuvvt kalibrasyonu için EN ISO standardı, kstansomtr kalibrasyonu içind EN ISO 9513 standartları kullanılarak doğrulamalarının yapılması, Avrupa birliği v birçok ülkd n yaygın kullanılan yöntmlrdir [3]. Ekstansomtr kalibrasyon standardı da Türk Standartları Enstitüsü tarafından TS EN ISO 9513 olarak Türkçlştirilrk yayınlanmıştır. Bu standart, tk ksnli dnylrd kullanılan uzama ölçrlrin statik kalibrasyonunu kapsamaktadır [5 6]. Bu çalışmada, kstansomtr cihazlarının EN ISO 9513 standardına uygun olarak doğrulama ölçümlri sırasında yapılması grkn işlmlr v dikkat dilmsi grkn hususlar açıklanmıştır. 2. KALİBRASYONDA KULLANILAN CİHAZLAR 2.1. Ekstansomtr Cihazı

2 492 Malzm tst makinalarında uzama ölçümünd kullanılan cihazlara kstansomtr adı vrilir. Ekstansomtr trimindn yr dğiştirm miktarını ölçn cihaz v bu yr dğiştirm miktarını göstrn ya da kayddn sistm anlaşılmalıdır [5]. Çok farklı tiplri olan kstansomtr cihazlarının bazılarının rsimlri Şkil 1 d göstrilmiştir [7] Ekstansomtr Kalibrasyon Cihazı Ekstansomtrlrin kalibrasyonları için rfrans olarak kullanılacak cihazlara ihtiyaç duyulur. Bunun için kstansomtry uygulanacak v i bilinn yr dğişikliği miktarını ( l t ) oluşturan bir kalibrasyon cihazı, bir mastar vya kstansomtrnin üzrin bağlanabilcği başka bir düznktn ibarttir (Şkil 2) [6]. Kalibrasyon cihazı, rfrans mastarı ksnd harkt ttirck bir mkanizmaya v ortaya çıkan uzunluk dğişimini doğru olarak ölçbilck bir cihaza sahiptir. Uzunluk dğişimlri, bir lazr ntrfromtr sistmi, rfrans boyut mastar blokları, rfrans bir komparatör vya hassas bir vidalı mikromtr kullanarak ölçülbilir. Bu sçim kalibr dilck kstansomtrnin doğruluk sınıfına gör blirlnir. Kullanılan ntrfromtr, mastar blokları, komparatör vya vidalı mikromtr, uluslar arası uzunluk birimlrind (SI) v izlnbilir bir mtoda gör kalibr dilmli v doğrulukları çok iyi bilinmlidir. Kalibrasyon cihazının hatası, kstansomtrnin kabul dilbilir hatasının üçt birindn daha küçük olmalıdır. Ayrıca kalibrasyon sistminin çözünürlüğü Tablo 1 uygun olarak sçilmlidir [6] Sıcaklık Ölçüm Cihazları Ekstansomtrlrin kalibrasyonu sırasında ortam sıcaklığının o C arasında olduğunu tspit dbilmk amacıyla, bir sıcaklık ölçüm cihazının olması grklidir. Kalibrasyonu yapılan makinaya yakın bir yr yrlştiriln sıcaklık ölçüm cihazı (trmomtr) il kalibrasyona başlangıç v bitiş sıcaklıkları kayddilir. Şkil 1. Çşitli tip kstansomtr cihazları [7]

3 493 Şkil 2. Ekstansomtr kalibrasyon cihazı [8] 3. EKSTANSOMETRENİN GENEL MUAYENESİ VE ÖN HAZIRLIKLAR Bir kstansomtrnin kalibrasyonunun yapılabilmsi için ilk önc doğru yrlştirilip yrlştirilmdiği kontrol dilir. Bu durum, yrlşim cihazın güvnli çalışmasında büyük önm taşır. Ayrıca kstansomtr cihazı, titrşimlrdn, günş ışığı, kalorifr gibi trmal kaynaklardan, lktrik kaynaklarından v korozyona ndn olan buharlardan korunmalıdır. 3.1 Ekstansomtrnin Konumu Ekstansomtrnin, kalibrasyon cihazına bağlantısındaki dngsizlik vya hrhangi bir parçasının şkil bozukluğundan ilri gln hatalardan kaçınmak için, dny sırasında kullanıldığı yön v konumda yrlştirilmsin dikkat dilmlidir. 3.2 Kalibrasyonun Yapıldığı Sıcaklık Gnl olarak kstansomtrnin kalibrasyonu ± 2 C tolransla 18 C - 28 C sıcaklık aralığında yapılmalıdır. 10 C - 35 C aralığında yapılan tk ksnli dnylrd kullanılan kstansomtrlrd, imkân varsa kalibrasyonun dny sıcaklığına yakın bir sıcaklıkta yapılması tavsiy dilir. Ekstansomtr v onunla tmas halindki kalibrasyon aparatı parçalarının aynı sıcaklığa ulaşması için, kstansomtr, kalibrasyona başlanmadan blirli bir sür (n az 1 saat) önc kalibrasyon aparatının yakınına yrlştirilmli vya üzrin mont dilmlidir.

4 Çözünürlük Çözünürlük, r, cihazda okunabiln n küçük artım miktardır. Ekstansomtr çözünürlüğü lri Tablo 1 d vriln lr uygun olmalıdır. 3.4 Ekstansomtrnin Ölçü Uzunluğunun Doğruluğu Ekstansomtr ölçü uzunluğu (L ), ölçüm başlamadan kndi sabitlm ayak vya mastarı il yapılan ilk ayar idir. Ekstansomtr ölçü uzunluğunun kontrolü amacıyla, kstansomtr uçları iz bırakacak şkild yumuşak mtal bir dny parçası üzrin kapatılarak iz oluşumu sağlanır. Ekstansomtr kaldırıldıktan sonra dny parçasının üzrind kalan izlr arasındaki msaf ölçülür v aşağıdaki formül il, bağıl ölçü uzunluğu hatası (ql ) hsaplanır. ql = L L L x100 L : Ekstnsomtrnin nominal ölçü uzunluğu aralık i L ' : Ekstnsomtrnin ölçüln aralık i ql : Bağıl ölçü uzunluğu hatası Ekstansomtrnin birçok ölçü uzunluğunun bulunması halind, kalibrasyon, kullanıcı tarafından grkli bulunan ölçm uzunluklarının hr birind yapılır. Bulunan hata lri Tablo 1 gör kontrol dilir. 3.5 Kalibrasyon Aralığı Kalibrasyon aralığı, kullanıcı tarafından, malzm özlliklrini blirlmk için grkli olan ölçm aralığını kapsayacak şkild tanımlanmalıdır. Kalibrasyon aralığının maksimum v minimum sınırları E max v E min lrinin birbirin oranı aşağıdaki aralıkta olmalıdır: E 5 max 10 E min Kullanıcı tarafından birçok kalibrasyon aralığı blirlnmişs, bu aralıkların hr biri ayrı ayrı kalibr dilmlidir. Kalibrasyon aralıkları kalibrasyon raporunda yr almalıdır. 4. EKSTANSOMETRE KALİBRASYONU Kalibrasyonda kullanılan cihazların, uluslararası birimlr sistmi SI ya srtifikalandırılmış izlnbilirliği olmalıdır Kalibrasyon İşlmi Sıcaklık kararlı hal gldiktn sonra, kstansomtrnin, kalibrasyondan önc v kalibrasyon cihazı il, kalibrasyon aralığının üzrind n az iki uzunlukta dnnmsi tavsiy dilir. Mümküns, yr dğiştirm sıfırın hafifç altına alınıp ynidn sıfıra gtirilck şkild yapıldıktan sonra kalibrasyona başlanmalıdır. Yapılabiliyorsa, kstansomtr ynidn sıfıra ayarlanmalıdır.

5 495 Kalibrasyon, hr şydn önc, kstansomtrnin kalibrasyon aralığına şit aralıkla dağılmış n az on adt ( l i ) ölçümündn ibarttir. Ekstansomtr kaldırılıp kalibrasyon cihazının üzrin ynidn yrlştirilir. Bundan sonra birincisiyl aynı tarzda ikinci bir sri ölçm yapılır. Ekstansomtrnin bir sonraki kullanımı da hsaba katılarak iki sri ölçm artan uzunluğa vya azalan uzunluğa gör vya hm artan hm azalan uzunluğa gör yapılabilir. Eğr kstansomtry ayar grkirs, kalibrasyon blgsind sonuçların yanına ayardan sonra ibarsi yazılmalıdır Hata Dğrlri v Hsabı Kalibrasyon sonucunda alınan vrilrdn aşağıda tanımlanan hata lrinin hsabı yapılır. Vrilrin lndirilmsi tamamn EN ISO 9513 standardında blirtiln v aşağıda tanımlanmış hsaplamalar il yapılır [9 10]. Görcli yanlılık hatası ( q ) v çözünürlük hatası ( a ) v sıcaklık kayma hatası ( f td ) aşağıdaki formüll hsaplanabilir: l lt q = x100 (1) l i t r a = x100 (2) l i Ekstansomtrnin sıcaklık kayma hatası, f td f td = k td (t 2 t1) (3) k td = 0,0001 % / oc (cihaza gör dğişbiln yaklaşık dir) l i : Kalibr diln kstnsomtrdn okunan l t : Rfrans cihazdan okunan r : Ekstnsomtrnin çözünürlüğü k td Ekstansomtrnin sıcaklık katsayısı t 1 Ekstansomtrnin kullanıldığı ortam sıcaklığı t 2 Ekstansomtrnin kalibr dildiği lab. Sıcaklığı 4.3. Ekstansomtrlrin Sınıflandırılması Tablo 1 kstansomtr cihazlarının sınıflandırmakta kullanılan kabul dilbilir bağıl ölçü uzunluğu hatası, çözünürlük v bağıl doğruluk (yanlılık) hatası lrini vrmktdir. Srtifikalandırılacak kstansomtr cihazlarının hsaplanan hata lri tablodaki l il kıyaslanır v n yüksk hata inin karşılık gldiği sınıf i o cihazın sınıf i olarak srtifikasında blirtilir. Eğr cihazın hata lri tablodaki lrdn büyük is cihazın sınıfı sınıf dışı olarak blirtilmlidir. TS EN ISO 9513 standardının Türkçlştirilmsi snasında, kalibrasyon cihazının sistmatik hata sütunundaki görcli hata lrindn birinci v ikinci lri 0,06 v 0,15 olması grkmkt olup bu lr yanlış olarak aktarılmıştır.

6 496 Tablo 1. Ekstansomtrlrin sınıflandırılması Ekstanso -mtr sınıfı Bağıl (Görcli) ölçü uzunluğu hatası ql % Ekstansomtr (azamî lr) Çözünürlük a Okumaların yüzdsi r/li % r μm Kalibrasyon Cihazı (azamî lr) Doğruluk (Yanlılık) Doğruluk Yanlılık a Çözünürlüka Bağıl (Gör cli) hata hatası li-lt μm Görcli hata Bağıl (Görcli ) hata hatası a q % % μm % μm 0,2 ± 0,2 0,1 0,2 ± 0,2 ± 0,6 0,05 0,1 ± 0,06 ± 0,2 0,5 ± 0,5 0,25 0,5 ± 0,5 ± 1,5 0,12 0,25 ± 0,15 ± 0,5 1 ± 1,0 0,50 1,0 ± 1,0 ± 3,0 0,25 0,50 ± 0,3 ± 1,0 2 ± 2,0 1,0 2,0 ± 2,0 ± 6,0 0,5 1,0 ± 0,6 ± 2,0 Not- Küçük ölçü uzunlukları ( 25 mm ) v küçük grinmlr için kullanıcı kstansomtrnin daha iyi sınıflarından birini göz önünd tutmalıdır. a Hangi daha büyüks Kalibrasyon Priyodu İki kalibrasyon arasındaki sür kstansomtrnin tipin, bakım standardına v kstansomtrnin kaç dfa kullanıldığına bağlıdır. Normal koşullarda, kalibrasyonun yaklaşık olarak 12 ayda bir yapılması tavsiy dilir. Bu sür standarda gör 18 ayı aşmamalıdır. Ayrıca kstansomtr, ölçmlrin doğruluğunu tkilybilck, önmli lmanlarının hr onarım vya ayarından sonra priyoda bakılmaksızın hmn yni kalibrasyon yaptırılmalıdır. 5. SONUÇ Malzm tst makinalarının kalibrasyonunda kuvvt kalibrasyonunun yapılması tk başına ytrli olmayacağı için malzm tst makinsına ait kstansomtr cihazlarının EN ISO 9513 standardına gör kalibrasyonunun dikkatli v öznl yapılması çok önmlidir. Ancak bu sayc malzmlrin blirlnn mkanik özlliklrinin güvnirliğindn bahsdilbilcktir. KAYNAKLAR [1] EN ISO , Mtallic matrials -Vrification of static uniaxial tsting machins - Part 1: Tnsion/comprssion tsting machins - Vrification and calibration of th forc-masuring systm, 1999 [2] TS EN ISO , Mtal malzmlr - Tk ksnli statik dny makinalarının doğrulanması Bölüm 1: Çkm/basma dny makinaları Kuvvt ölçm sistminin doğrulanması v kalibrasyonu, 2005 [3] Aydmir, B., Plit, E., Fank, S., Malzm Tst Makinası Kalibrasyon Eğitim Dokümanı, UME, 2008 [4] Aydmir, B., Plit, E., Fank, S., Gnl Kuvvt Mtrolojisi Eğitim Dökümanı, UME, 2008 [5] BS EN ISO 9513, Mtallic matrials Calibration of xtnsomtrs usd in uniaxial tsting Machins, 2002 [6] TS EN ISO 9513, Mtal malzmlr Tk ksnli dnylrd kullanılan kstansomtrlrin kalibrasyonu, 2005 [7]

7 497 [8] [9] Aydmir, B., Malzm Tst Makinası Ekstansomtr Kalibrasyon Eğitim Dokümanı, UME, 2008 [10] Ekstansomtr cihazları kalibrasyon Talimatı, UME, 2005 ÖZGEÇMİŞLER Bülnt AYDEMİR 1973 yılı Eskişhir doğumludur yılında Erciys Ünivrsitsi Mühndislik Fakültsi Makina Bölümünü bitirmiştir yılında Kocali Ünivrsitsindn Yüksk Mühndis, 2003 yılında Eskişhir Osmangazi Ünivrsitsindn Doktor ünvanını almıştır yılları arasında Eskişhir Osmangazi Ünivrsitsind Araştırma Görvlisi olarak görv yapmıştır yılından bri TÜBİTAK- UME Kuvvt Ölçümlri Lab. Uzman Araştırmacı olarak görv yapmaktadır. Kuvvt ölçm cihazları, malzm tst makinaları, kstansomtr, srtlik cihazları, çntik darb cihazları v yorulma cihazlarında tst v kalibrasyon konularında çalışmaktadır. Sinan FANK 1968 yılında Fatsa/ORDU da doğdu. Lis öğrnimini Haydarpaşa Endüstri Mslk Lissi Ağaç İşlri Bölümünd tamamladı. Ünivrsit ğitimi kapsamında, 1989 yılında İ.T.Ü Makina Fakültsi ndn lisans drcsini,1992 yılında yin İTÜ Fn Bilimlri Enstitüsü Makin Anabilim dalından yüksk lisans v 2002 yılında is doktora drcsini aldı yılında TÜBİTAK, Ulusal Mtroloji Enstitüsü (UME) iş başladı. Kuvvt mtrolojisi il ilgili 19 adt yurtdışı, 15 adt is yurtiçi v 12 adt UME için yayını bulunan Dr. Sinan FANK haln, TÜBİTAK-UME Kuvvt Ölçümlri Laboratuvarında uzman araştırmacı v laboratuvar sorumlusu olarak görv yapmaktadır. Ercan PELİT 1971 yılında Sivas ta doğdu. Lis öğrnimini Gbz Darıca Lissi Matmatik Bölümünd tamamladı. Ünivrsit ğitimind, 1993 yılında Yıldız Tknik Ünivrsitsi. Kocali Mühndislik Fakültsi Makin Mühndisliği Dalında lisans drcsini, 1996 yılında Kocali Ünivrsitsi. Fn Bilimlri Enstitüsü Makin Anabilim dalından yüksk lisans drcsini aldı yılında TÜBİTAK, Ulusal Mtroloji Enstitüsü (UME) iş başladı. Kuvvt mtrolojisi il ilgili 3 adt yurtdışı, 1 adt UME için yayını bulunan Ercan PELİT haln, TÜBİTAK-UME Kuvvt Ölçümlri Laboratuvarında araştırmacı olarak görv yapmaktadır. Cmal VATAN 1970 yılında İstanbul da doğdu. Lis öğrnimini Rıfat Canayakın Lissi Matmatik Bölümünd tamamladı. Ünivrsit ğitimind, 1994 yılında İstanbul Ünivrsitsi Fn Fakültsi Fizik bölümünd lisans drcsini aldı yılında TÜBİTAK, Ulusal Mtroloji Enstitüsü (UME) iş başladı. Haln TÜBİTAK-UME Kuvvt Ölçümlri Laboratuvarında araştırmacı olarak görv yapmaktadır.