MALZEME BİLGİSİ DERS 8 DR. FATİH AY. fatihay@fatihay.net

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "MALZEME BİLGİSİ DERS 8 DR. FATİH AY. www.fatihay.net fatihay@fatihay.net"

Ediz Duman
8 yıl önce
İzleme sayısı:

1 MALZEME BİLGİSİ DERS 8 DR. FATİH AY fatihay@fatihay.net

2 BÖLÜM IV METALLERİN MEKANİK ÖZELLİKLERİ GERİLME VE BİRİM ŞEKİL DEĞİŞİMİ ANELASTİKLİK MALZEMELERİN ELASTİK ÖZELLİKLERİ ÇEKME ÖZELLİKLERİ GERÇEK GERİLME VE GERÇEK BİRİM ŞEKİL DEĞİŞTİRME BASMA, KESME VE BURULMA DEFORMASYONU SERTLİK

ÖZELLİKLERİ ÇEKME ÖZELLİKLERİ GERÇEK GERİLME VE GERÇEK

3 ÖĞRENECEKLERİNİZ: Sünek metale ait silindirik bir çekme numunesinde, kopma noktasına kadar numunenin şeklinde meydana gelen değişimi tarif edebilirsiniz Kırılana kadar çekme yükü uygulanan bir malzemenin sünekliğini, hem yüzde kopma uzması hem de kesit daralması cinsinden hesaplayabilirsiniz Kısaca rezilyans ve tokluğu (statik) birimleriyle birlikte tanımlayabilir.

uygulanan bir malzemenin sünekliğini, hem yüzde kopma uzması hem de kesit daralması

4 ÖĞRENECEKLERİNİZ: En yaygın olan iki sertlik ölçme metodunu bilirsiniz ve aralarındaki önemli iki farkı ifade edebilirsiniz Çekme yükü altındaki bir numunede, uygulanan yükün, anma kesit boyutlarının, ilk ve anma boylarının verilmesi durumunda gerçek gerilme ve gerçek birim şekil değiştirme miktarlarını hesaplayabilirsiniz İki farklı mikro sertlik ölçme metodunu kısaca tanımlayabilir ve genellikle hangi durumlarda kullanıldığını bilirsiniz Sünek bir metal için emniyet gerilmesini hesaplayabilirsiniz

gerçek gerilme ve gerçek birim şekil değiştirme miktarlarını hesaplayabilirsiniz İki farklı mikro sertlik ölçme metodunu

5 SÜNEKLİK Süneklik, kırılmaya kadar malzemede oluşabilecek plastik deformasyonun miktarının ölçüsüdür. Kırılmaya kadar çok az veya hiç plastik deformasyon göstermeyen malzemeler gevrek olarak adlandırılır.

6 SÜNEKLİK Süneklik, sayısal olarak ya yüzde uzama olarak veya kesit alanında yüzde daralma olarak ifade edilir. Yüzde uzama (%UZ), kopma anındaki yüzde plastik birim şekil değişimini verir: %UZ = l k l 0 l 0 x100

7 SÜNEKLİK Yüzde kesit daralması, %KD, %KD = A 0 A k A 0 x100 Verilen bir malzeme için %UZ ve %KD büyüklükleri genelde farklıdır. Metallerin çoğu oda sıcaklığında en azından orta seviyede sünekliğe sahiptir

8 Sünekliğin bilinmesi iki nedenden dolayı önemlidir: 1. Tasarımcıya yapının hasara uğramadan önce ne ölçüde deformasyona uğrayacağı hakkında bilgi verir 2. İmalat esnasında metale verilebilecek deformasyon miktarını belirtir

deformasyona uğrayacağı hakkında bilgi verir 2.

9 Bazen, tasarımda emniyetli gerilme hesabında hata yapılması ihtimaline karşı, kırılmayı önleyecek şekilde yerel deformasyona uğramaya yatkın olmaları nedeniyle, nispeten sünek malzemeler tercih edilir. Kopma uzaması (%UZ) değeri %5 ten daha az olan malzemeler gevrek olarak kabul edilir.

olmaları nedeniyle, nispeten sünek malzemeler tercih edilir.

12 Akma Dayanımı - Malzemelere uygulanmış deformasyona - Isıl işlemlere - Malzeme üretiminden gelen safsızlıklara (katışkılara) Çekme Dayanımı Süneklik Elastiklik Modülü Duyarlıdır Duyarlı değildir

13 Akma Dayanımı Çekme Dayanımı Sıcaklık Süneklik Elastiklik Modülü

14 REZİLYANS Rezilyans, bir malzemenin elastik şekil değiştirme sırasında enerji absorbe etme ve sonra, yük boşaltıldığında bu enerjiyi geri verebilme kabiliyetidir. İlgili malzeme özelliği rezilyans modülü, U r, olup yükleme öncesinden, akma noktasına kadar birim hacim başına gerekli birim şekil değiştirme enerjisini belirtir.

15 REZİLYANS Rezilyans modülü tek eksenli çekme gerilmesi uygulanmış bir numune için, tanımlanmış akma noktasına kadar mühendislik gerilmesi-birim şekil değişimi eğrisinin altında kalan alandır. U r = Ak σdε 0

akma noktasına kadar mühendislik gerilmesi-birim

16 REZİLYANS Elastik bölge doğrusal ise rezilyans U r = 1 2 σ Akε Ak

17 REZİLYANS Akma dayanımı yüksek, elastiklik modülü düşük olan malzemelerin rezilyansları yüksektir ve bu tür alaşımlar yay imalatında kullanılırlar.

18 TOKLUK Tokluk veya kırılma tokluğu, çatlağın bulunması durumunda malzemenin kırılmaya karşı direncini gösteren bir özelliktir. Tokluk, bir malzemenin kırılmadan enerji absorbe etme ve plastik şekil değiştirme kabiliyeti olarak da tanımlanabilir.

19 TOKLUK Tokluğun büyüklüğü, kırılmaya kadar σ-ϵ eğrisinin altında kalan alana eşittir. Bir metalin tok olduğundan söze edebilmek için, hem dayanımının hem de sünekliğinin yüksek olması gerekir.

20 GERÇEK GERİLME VE GERÇEK BİRİM ŞEKİL DEĞİŞİMİ

21 GERÇEK GERİLME VE GERÇEK BİRİM ŞEKİL DEĞİŞİMİ Gerçek Gerilme σ g = F A i A i : Gerçek Kesit Alanı Gerçek Birim Şekil Değişimi g = ln l i l 0 l i : Gerçek Boy

22 BASMA, KESME BURULMA DEFORMASYONU Metaller, basma, kesme ve burulma yüklerinin etkisi altında da plastik şekil değiştirir. Elastik geri gelme (dönme) olayını gösteren şematik mühendislik gerilmesi-birim şekil değişimi diyagramı yanda verilmiştir.

23 SERTLİK Sertlik malzemenin bölgesel plastik deformasyona (örn: batma ve çizilmeye) karşı gösterdiği direncin bir ölçüsüdür. İlk sertlik deneyleri doğal minerallerin birbirlerini çizebilme yeteneklerine göre oluşturulmuştur. Mohs Skalası: Sertlik derecesi 1 ile 10 arasında sıralanır. 1 Talk minerali 10 Elmas a karşılık gelir.

24 MOHS SKALASI Günümüzde sadece mineorolojide minerallerin sertliğinin ölçülmesinde kullanılır.

25 SERTLİK Günümüzde ölçümlerde değişik şekil ve boyutlara sahip uçlar cisme batırılarak oluşan izin büyüklüğü veya derinliğine göre sertlik hesaplanır.

26 SERTLİK

27 SERTLİK Sertlik deneyleri çok yaygın olarak kullanılır. Sebepleri: 1.Basit ve düşük maliyetli olmaları - genellikle özel bir numune hazırlanmasına gerek yoktur ve sertlik ölçme cihazı nispeten ucuzdur. 2. Tahribatsız deneylerdir Numunede hasar ya da aşırı deformasyon meydana gelmez, oluşan tek deformasyon küçük bir izden ibarettir. 3. Çoğu zaman, çekme dayanımı gibi diğer mekanik özellikler sertlik verileri kullanılarak tahmin edilebilir.

28 BASMA, KESME BURULMA DEFORMASYONU Çelik, pirinç ve dökme demirler için sertlik ve çekme dayanımı arasındaki ilişkiler grafikte görülmektedir

29 SERTLİK ÖLÇME YÖNTEMLERİ 1. Rockwell Sertlik Ölçme Yöntemleri 2. Birnell Sertlik Ölçme Yöntemleri 3. Vikers Mikrosertlik Ölçme Yöntemleri

30 ROCKWELL ÖLÇME YÖNTEMLERİ Basit bir şekilde uygulanabilir olduklarından, en yaygın ölçme yöntemidir. Neredeyse bütün metal alaşımların (ve bazı polimerlerin) sertlik ölçümleri yapılabilir. Bu deneylerde ucun battığı derinliğe göre sertlik değerleri belirlenir.

31 ROCKWELL ÖLÇME YÖNTEMLERİ Ön ve ana yük büyüklüklerine göre, Rockwell ve Yüzeysel (superficial) Rockwell olmak üzere iki çeşidi vardır. Deney sırasında ilk önce küçük bir ön yük, ardından da ana yük uygulanır. Ön yükün küçük olması ölçüm hassasiyetini arttırır. Rockwell deneylerinde ön yük 10 kg, yüzey sertliği ölçümlerinde ön yük 3 kg dır.

32 ROCKWELL ÖLÇME YÖNTEMLERİ Rockwell ve Rockwell-yüzey sertliği belirtilirken sertlik değeri ve kullanılan skalanın sembolü ile birlikte yazılmalıdır. Örnek: * 80 RSD-B: Rockwell sertlik değeri B skalasında 80 * 60 RSD-30W: Yüzeysel Rockwell sertlik değeri 30W skalasında 60

33 ROCKWELL ÖLÇME YÖNTEMLERİ Skala Sembolü Uç Ana Yük (kg) A Elmas 60 B 1,588 mm bilya 100 C Elmas 150 D Elmas 100 E bilya 100 F 1,588 mm bilya 60 G 1,588 mm bilya 150 H mm bilya 60 K mm bilya 160 Rockwell Sertlik Skalaları Skala Sembolü Uç Ana Yük (kg) 15N Elmas 15 30N Elmas 30 45N Elmas 45 15T 1,588 mm bilya 15 30T 1,588 mm bilya 30 45T 1,588 mm bilya 45 15W mm bilya 15 30W mm bilya 30 45W mm bilya 45 Rockwell-Yüzey Sertlik Skalaları

35 BRINELL SERTLİK ÖLÇME YÖNTEMİ Brinell deneylerinde de sert bir küresel uç metalin yüzeyine batması için zorlanır. Brinel Sertlik Değeri (BSD), uygulanan yükün ve ölçüm sonrası yüzeyde oluşan iz çapının bir fonksiyonudur. BSD = 2P πd[d D 2 d 2 ] P: Uygulanan yük

36 VICKERS MİKROSERTLİK ÖLÇME YÖNTEMLERİ Vickers bazen «elmas piramit» adı da alır. Piramit geometrisine sahip çok küçük bir elmas uç, numunenin yüzeyine batırılmaya zorlanır. Uygulanan yükler Rockwell ve Brinell e göre çok küçüktür (1 ile 1000 g). Ölçüm sonrası yüzeyde oluşan izin boyutu mikroskop altında ölçülür ve daha sonra sertlik değerine çevrilir. Numunede küçük bölgelerin sertliklerinin ölçülmesinde kullanılabilirler

37 SERTLİK DÖNÜŞÜMLERİ

39 Rockwell Sertliği (RSD, HR) Batma derinliği ölçülür Brinell Sertliği (HB, BSD) Vickers Sertliği (HV, VSD) İz büyüklüğü ölçülür

40 8. DERSİN SONU

Benzer belgeler

Geometriden kaynaklanan etkileri en aza indirmek için yük ve uzama, sırasıyla mühendislik gerilmesi ve mühendislik birim şekil değişimi parametreleri elde etmek üzere normalize edilir. Mühendislik gerilmesi