Bu deneyler, makine elemanlarının kalite kontrolü için çok önemlidir

Transkript

1

2 Bu deneyler, makine elemanlarının kalite kontrolü için çok önemlidir

3 Tahribatlı Deneyler ve Tahribatsız Deneyler olmak üzere ikiye ayrılır.

4 Tahribatsız deneylerle malzemenin hasara uğramasına neden olabilecek hatalar malzemeye hasar vermeden tespit edilir.

5 Gözle Muayene Radyografi Penatrasyon Manyetik Deney Ultrasonik Deney

6 Yüzey çatlakları, yüzeydeki artıkları, yüzey gözenekleri, çarpılma ve burulma, kalıba uygun olmayan şekilde döküm gibi hatalar tanımlanabilir.

7

8 Malzeme içinden geçen X ısınlarının film üzerinde yaptığı etkiyle malzeme içindeki çatlak belirlenir

9 Penatran sıvısıyla yüzey üzerindeki çatlaklara nüfuziyetiyle hatalar belirlenir.

10 Ferromanyetik malzemelerin yüzeyinde veya yüzeye çok yakın bulunabilecek çatlak, boşluk vs. gibi hataları belirlemek için kullanılır.

11

12 Ultrasonik ses dalgalarının malzeme içinden geçirilerek malzeme hataları tespit edilir.

13

14 Çekme deneyi niçin yapılır? Nasıl yapılır? Hangi tip özellikler belirlenir? Bu özellikler nerede kullanılır?

15 Çekme Deneyi Malzemelerin ekseni doğrultusunda çekmeye zorlandığı zaman göstermiş olduğu davranışları belirlemek için yapılır.

16 Nasıl yapılır?

17 Çekme Deneyi Grafiği ve Cihazı

18 Hangi tip özellikler belirlenir? Malzemenin mekanik özellikleri belirlenir. Bu özellikler ; Akma Sınırı Çekme Dayanımı Elastisite Modülü Kopma Uzaması Kopma Büzülmesi Kopma Dayanımı Tokluk Rezilyans Poisson Oranı

19 i. Akma Sınırı (Akma Dayanımı) : Re ya da Ak olarak gösterilir. ii. Çekme Dayanımı: Rm ya da ç olarak gösterilir. ç = Fmax / A0 (N / mm2)

20 i. Elastisite Modülü : E ile gösterilir. E = / ii. Kopma Uzaması : A ile gösterilir. A = [(Lu L0 ) / L0 ] * 100 [%] olarak

21 Kopma Büzülmesi : Z ile gösterilir Z =[ (S0 Su ) / S0 ]*100 [%] olarak Kopma Dayanımı : k ile gösterilir k = Fk / A0 (N / mm2)

22 Tokluk : UT = [ ( Re + Rm ) / 2 ] *A (yak. olarak) Rezilyans : UR =[(Re * )/ 2] i. Poisson Oranı : v = - x / y

23 Elde edilen değerler nerede kullanılır? Elde edilen değerler mukavemet hesaplarında kullanılmaktadır. zor <= em Eşitliğin sol tarafı mukavemet,sağ tarafı ise çekme deneyi sonucunda elde ettiğimiz akma sınırı ya da çekme dayanımı değerini yazarak emniyet hesabı yapılmaktadır.

24 Gerçek eğri, Mühendislik eğrisi Gerilme şekil değiştirme diyagramı elde edilirken kuvvet ilk kesite bölünmüştür. Bu eğri Mühendislik eğrisidir. Kuvvet gerçek kesite bölünür ise Gerçek eğri elde edilir.

25 Kuvvet numunenin ekseni doğrultusunda fakat basma yönünde uygulanır.

26 Sünek malzemenin basmada akma sınırı; akma olayının meydana geldiği andaki kuvvetin ilk kesit alanına bölümüdür. Gevrek malzemeler akma sınırı göstermezler.

27 Sünek malzemenin basma dayanımı çatlamanın oluştuğu gerilme olarak alınır. Gevrek malzemelerin basma dayanımı değerleri; numunenin kırıldığı andaki kuvvetin ilk kesit alanına bölümüdür. Numune gevrek ise şekil değiştirmeden kırılır, sünek ise fıçı şeklini alır.

28 Malzemeler üzerinde yapılan en genel deney, sertliğinin ölçülmesidir. Deney basittir ve diğerlerine oranla numuneyi daha az tahrip eder. Bir malzemenin sertliği ile diğer mekanik özellikleri arasında paralel bir ilişki vardır. Bugün laboratuarlarda uygulanan sertlik ölçme yöntemleri şunlardır: Brinell sertlik ölçme yöntemi, Rockwell sertlik ölçme yöntemi, Vickers sertlik ölçme yöntemi, Mikro- sertlik deneyi.

29 Standart bir bilye P yükü ile malzeme yüzeyine batırılır, oluşan izin çapı ölçülür. P yükü oluşan S yüzey alanına bölünerek Brinell sertlik sayısı elde edilir. HB Brinell sertliğin boyutu kgf/mm2 dir.

30 Bilye veya koni şeklinde olan standart bir uç belirli bir yük altında malzeme yüzeyine batırılır ve oluşan plastik izin derinliği ölçülerek Rockwell sertlik sayısı saptanır. Pratik olması nedeni ile Rockwell sertlik ölçme yöntemi endüstride çok yaygın olarak uygulanmaktadır.

31 Her türlü malzeme sertliğini ölçer. Batıcı uç olarak tepe açısı 136 olan elmas pramit uç kullanılır.

32 Bu deney, özellikle çok küçük numunelerin ve ince saçların sertliklerini ölçmede elverişlidir. Karbür ize, dekarbürize ve azotla sertleştirilmiş yüzeylerle, elektrolitik olarak kaplanmış malzemelerin sertlilikleri de bu deney ile tespit edilebilir.

33 Bir projede kullanılacak malzemelerin seçiminde tokluk veya süneklik özelliklerinin belirlenmesinde kullanılır.

34 Çentik darbe deneyinde amaç, malzemenin bünyesindeki gerilimin konsantrasyonunun (gerilim birikiminin) darbe esnasında çentik tabanında suni olarak teşkil ettirilip, malzemenin bu durumda dinamik zorlamalara karşı göstereceği direnci tayin etmektir.

35 Çentikli bir numune zorlandığı zaman, çentiğin tabanına dik bir gerilim meydana gelir. Kırılmanın başlaması, bu gerilimin etkisi ile olur.

36 Deney esnasında, numune kırılmadan önce çoğu zaman plastik biçim değiştirme meydana gelir.

37 Uygulanan kuvvet etkisi ile normal (dik) gerilime ilaveten, bununla yaklaşık olarak 45 farklı bir kayma gerilimi etki etmeğe başlar. Kayma gerilimi, kayma dayanımını (kritik kayma gerilimi) aştığı an, elastik (esnek) özellik sona erer ve plastik biçim değiştirme başlar.

38 Çentikli darbe deneyleri genellikle, iki türde yapılmaktadır; Charpy Darbe Deneyi İzod Darbe Deneyi

39 Darbe deneyinde, numunenin dinamik bir zorlama altında kırılması için gereken enerji miktarı tayin edilir. Bulunan değer, malzemenin darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır.

40 Bu deneylerde, Şekil'de şematik olarak gösterilen sarkaç tipi cihazlardan faydalanılır.

41 Sarkacın, numune ile temas haline geldiği andaki potansiyel enerji ile numune kırıldıktan sonra sarkaçta kalan potansiyel enerji farkı, o numunenin kırılması için gereken enerjiyi başka bir deyimle, darbe direncini verir.

42 Kırılma enerjisi = G (h - h 1 ) = G.L. (cosβ - cosα ) G = Sarkacın ağırlığı (kg) L = Sarkacın ağırlık merkezinin, sarkacın salınım merkezine uzaklığı (m), h = Sarkacın ağırlık merkezinin düşme yüksekliği (m), hı= Sarkacın ağırlık merkezinin çıkış yüksekliği (m), α = Düşme açısı (derece), β = Yükseliş açısı (derece),

43

44 Malzemelerin gerilme altında iki veya daha fazla parçaya ayrılmasına kırılma denir. Kırılmanın karakteri malzemeden malzemeye değişir ve genellikle tatbik eden gerilmeye ve sıcaklığa ve deformasyon hızına bağlıdır.

45 Kırılma Olayı üç safhadan oluşur. Çatlak Başlangıcı Çatlağın İlerlemesi Kırılma

46 Malzemelerin kırılması çeşitli şekillerde sınıflandırılabilir. 1. Gevrek Kırılma 2. Sünek Kırılma 3. Sürünme Kırılması 4. Yorulma Kırılması

47 Mikroskobik açıdan incelendiğinde; malzemeyi meydana getiren bir tanenin kırılması, kristallografik düzlemler üzerinde veya kristallografik düzlemleri kesen atomlar arası bağın kopması sonucunda olur.

48 1. Klivaj Kırılması 2. Kayma Kırılması a) Taneler Arası Kırılma b) Taneleri Keserek Kırılma

49

50

51 Kırılma tokluğuna etki eden faktörler, malzeme ve deney şartları ile ilgili faktörlerdir. Bunlar; * Deformasyon Hızı, * Sıcaklık, * Akma Gerilmesi.

52 Aşınma sürtünen yüzeylerde malzeme kaybı olarak tanımlanır. Aşınma miktarı malzemenin türüne, sürtünen yüzeylerin biçimine, sürtünme koşullarına ve çevrenin kimyasal etkilerine bağlıdır

53 Birbirine temas eden cisimlerin gerçek temas yüzeyleri aslında çok çok küçük olduğundan çok küçük yüklerde dahi yüksek basınç altındadırlar. Bu durumda malzemeler plastik deformasyona uğrayarak birbirine gerçek temas yüzeylerinden mikro kaynak ile bağlanırlar. Bu sırada iki cisim arasında devam eden izafi hareket sonucu kaynak bağı kopar ve sonuçta cismin birinden malzeme eksilmesi oluşur.

54 Abrazyon aşınması, birbirine göre izafi hareket yapan iki cisim arasına çevre etkisiyle yabancı sert parçacıkların girmesi ve bu parçacıkların yumuşak yüzeye gömülerek sert yüzeyden sanki eğelercesine veya zımparalarcasına malzeme kaldırmasıyla kendini gösteren bir aşınma türüdür.

55 Dişli çarklar, rulmanlı yataklar, kam mekanizmaları gibi birbirleriyle sürekli temas halindeki yüzeylerde sıkça görülen bir aşınma türüdür. Bu tür makine elemanlarında temas alanları küçük olduğundan temas yüzeylerinde Hertz basınçları meydana gelir.

56 Akım makinelerinin fanlarında görülebilen bir sıvı erezyonu türüdür. Kavitasyon buharlaşma basıncının altına düşen basınçlarda akışkan içinde lokal buharlaşmaların vuku bulması, daha sonra bu gaz boşluklarının çevresindeki sıvıyla hızlıca doldurulması ve bu sırada büyük bir basınç dalgası oluşur.

57 Dişli çarklar, rulmanlı yataklar, Yapılan araştırmalara ve tutulan istatistiklere göre makine elemanlarının ortalama %70'inin hurdaya ayrılma sebebi aşınmadır. Bunun sonucu olarak meydana gelen malzeme kayıpları, aşınan parçaların yenileriyle değiştirilmesi zorunluluğu, makinelerin bakım-onarım faaliyetleri için harcanan zaman ve emek ve bu faaliyetler için istihdam edilen teknik personel göz önüne alındığında her yıl milli sermayeye oldukça büyük yükler getirmektedir.

58 Malzemenin türüne, sürtünen yüzeylerin biçimine, sürtünme koşullarına ve çevrenin kimyasal etkilerine bağlı olarak sürtünen yüzeyden malzeme kaybını öğrenebilmek için yapılır.

59 Sabit sıcaklıkta, uzun süreli sabit çekme veya basma yükleri altında meydana gelen plastik deformasyondur. Bu kavrama İngilizce karşılığı olan creep kelimesinin birebir çevirisinden kaynaklanan bir tutumla sürünme denmektedir. Sürünme, bir malzemenin akma gerilmesinin altında, gerilme etkisiyle sürekli ve yavaşça akması olayını tanımlayan bir mühendislik terimidir.

60 Bu deneyde de yine standartlara göre hazırlanmış sürünme test numuneleri kullanılır. Sürünme test numunesi test cihazında tutma başlarından tutturularak yüksek sıcaklıkta sabit yük uygulanır. Zamana bağlı olarak her zaman diliminde numunede meydana gelen uzama oranı kaydedilerek Zaman-Uzama grafiği elde edilir.

61 Malzemenin Sürünme özelliklerine sıcaklık gerilme hızı ve mikroyapıları daha çok etki eder. Şekil de malzemenin sürünmesine sıcaklık ve gerilmenin etkisi gösterilmiştir

62

63 Tekrarlanan gerilmeler parçanın statik dayanımından küçük olmalarına rağmen, belirli bir tekrarlanma sayısı sonunda genellikle yüzeyde bir çatlama ve bunu takip eden kopma olayına neden olurlar. Bu olaya yorulma denir.

64 Yorulma deneyi sonuçlarının bir anlam verebilmesi için; 1. Malzeme özellikleri 2.Deney numunesinin şekil ve boyutları 3. Deney cihazının tipi, çalışma prensibi ve deneyin yapılışı esnasında uygulanan gerilme ile frekans. 4. Deneyin yapıldığı ortamın koşulları ve sıcaklığı. 5. Bazı hallerde malzemenin diğer mekanik özellikleri

65

66

67

68

69 Yorulma Ömrü: Yorulma ömrü, bir malzemeye tekrarlı gerilim (σ) uygulandığında malzemenin ne kadar süreyle hizmet vereceğini bildirir.

70 Yorulma Sınırı: Yorulma sınırı, tercih bir kriter olarak yorulma ile kopmanın asla olmadığı gerilimdir. Yorulma Dayanımı: Süresiz Yorulma Dayanımı Süreli Yorulma Dayanımı

71 Çekme Deneyi Test Numunesi:

72

73 Yorulma Test Numunesi

74 Yorulma Test Numunesi (Devamı)