PLASTİK ŞEKİL VERMEDE METALURJİK ESASLAR

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "PLASTİK ŞEKİL VERMEDE METALURJİK ESASLAR"

Ahmet Toraman
9 yıl önce
İzleme sayısı:

1 PLASTİK ŞEKİL VERMEDE METALURJİK ESASLAR METALLERİN KRİSTAL YAPISI Metallerde en sık rastlanan üç çeşit kristal kafes yapısı : Kayma Düzlemleri Metaller, ya kocaman tek kristalden ya da çok taneli çok kristallerden oluşurlar. Tek kristal 1

Plastik Şekil Verme Mekanizmaları 1. Kayma Mekanizması - (%99). İkizlenme Mekanizması - (%1) 3. Yayılma Sürünmesi (%-) 4.

deforme edilmektedirler? Kimyasal yapı değişmeden metallerin mekanik özellikleri değişebilir mi?

Kayma düzleminde atom bağlarını kırmak için ekli olan kuvvet, metalin şeklini değiştirmek için ekli olan kuvvetten niçin çok fazladır?

2 Plastik Şekil Verme Mekanizmaları 1. Kayma Mekanizması - (%99). İkizlenme Mekanizması - (%1) 3. Yayılma Sürünmesi (%-) 4. Tane Sınırlarının Kayması (%-) KAYMA MEKANİZMASI Kristallerin kayma ile plastik deformasyonu Kristallerin kayma ile plastik deformasyonu Metaller niçin kolay deforme edilmektedirler? Kimyasal yapı değişmeden metallerin mekanik özellikleri değişebilir mi? Mükemmel bir kristalde teorik mukavemet çok yüksek olduğu halde, çek metallerde çok daha düşük ilmelerle plastik deformasyon kolayca nasıl yapılmaktadır? Kayma düzleminde atom bağlarını kırmak için ekli olan kuvvet, metalin şeklini değiştirmek için ekli olan kuvvetten niçin çok fazladır? CEVAP: 1934 te tüm bu soruların cevapları TAYLOR, OROWAN ve POLYANİ tarafından verilmiştir. ÇÜNKÜ Plastik deformasyon, çok büyük sayıda dislokasyon hareketleri sayesinde olabilmektedir. DİSLOKASYON NEDİR? Kristaldeki çizgisel kusur dur. Yani atomların dizilişlerindeki kusurlardır.

DİSLOKASYON NEDİR? Hemen hemen her çek kristalde dislokasyon mutlaka vardır. 10 cm 3 lük bir malzeme yığınında yaklaşık 10 17 atom çizgisel kusurludur.

3 DİSLOKASYON NEDİR? Hemen hemen her çek kristalde dislokasyon mutlaka vardır. 10 cm 3 lük bir malzeme yığınında yaklaşık atom çizgisel kusurludur. Metal ve seramiklerin mekanik özellikleri üzerinde dislokasyonların çok büyük etkileri vardır. ÇİZGİSEL KUSUR = DİSLOKASYON Dislokasyon yeşil renkle gösterilmiştir. Dislokasyona teğet bir ( t ) vektörü çizebiliriz.bu pozitif yön gösterir, bu yön keyfidir,ama sürekli kullanılmalıdır. Gerçek akma ile teorik akma arasındaki bu kadar büyük fark niçin? Cevap : DİSLOKASYON sebebiyledir. 3

4 DİSLOKASYON ÇEŞİTLERİ Metallerde üç çeşit dislokasyon etkilidir. 1)- KENAR DİSLOKASYONU )- VİDA DİSLOKASYONU 3)- KARIŞIK DİSLOKASYON KENAR DİSLOKASYONU Kenar dislokasyonun yönü VİDA DİSLOKASYONU 4

5 Vida dislokasyonunun yönü KARIŞIK DİSLOKASYONLAR 5

6 Dislokasyon çevresinde zorlanan bölge Dislokasyonlar arasındaki ilişki Zıt dislokasyonların karşılaşmaları ve birbirlerini yok edişleri 6

farklı işaretli dislokasyonların birbirlerini

7 Kristallerin kayma ile plastik deformasyonu Dislokasyon sayılarının gittikçe artması, aynı ve farklı işaretli dislokasyonların birbirlerini engellemeleri ve yok etmeleri İki dislokasyonun kesişmesi 7

8 Aynı ve farklı işaretli kenar dislokasyonunda kristalin ilme durumu Bir dislokasyonu hareket ettirmek için eken ilme Bir dislokasyonun pekleştirme yapması 8

9 Bir dislokasyonun pekleştirme yapması ve mukavemet artışı Dinamik Recovery : Dislokasyonların tırmanması engel aşmaları,mukavemet artırmaları-sıcaklığı görünce, hareketleri sonucu birbirlerini yok edişleri Dinamik Recovery : Animasyonu 9

Sıcaklığın dislokasyonlara etkisi sonucu çek eğrinin değişimi, TEK KRİSTALDE KAYMA OLAYI Eğer bir tek kristal akacak kadar zorlanırsa,atomlar yer değiştirir.atomlar arası mesafenin katı kadar ilerler.

10 Sıcaklığın dislokasyonlara etkisi sonucu çek eğrinin değişimi, TEK KRİSTALDE KAYMA OLAYI Eğer bir tek kristal akacak kadar zorlanırsa,atomlar yer değiştirir.atomlar arası mesafenin katı kadar ilerler.kuvvet artırılırsa bir adım daha ilerleme olur. Böylece komşu atomlar zorlanarak hep ileri itilir.bu olay malzeme kırılıncaya kadar sürer.atomlar kayma düzlemlerinde hareket eder.bu olayın mikroskoptaki görüntüsü İNCE ÇİZGİ ler halinde görülmesidir.bu çizgiler polisaj işlemi yapılınca gider,kaybolur. 10

Cu da kayma sonucu oluşan çizgiler aşağıda görülmektedir.

Kristalde (SchmidKanunu) Kuvvet İlişkileri Fr cos buradan F F F.

11 Cu da kayma sonucu oluşan çizgiler aşağıda görülmektedir. Cu da kayma çizgileri Plastik Şekil Verme Mekanizmaları Kritik Kayma Gerilmesi Hesabı Tek Kristalde (SchmidKanunu) Kuvvet İlişkileri Fr cos buradan F F F.cos r Alan İlişkileri A0 cos buradan A A0 A cos Kritik kayma ilmesini hesaplamak istersek ; Fr F.cos λ F τk.cos λ.cos buradan A A0 A0 cos σ.cos λ. cos olur τ k n Açılara değer verirsek φ = λ = 0 iken (Örn: Cam ve dökme demirler ) τ k σ n.cos 0.cos 0 τ Açılara değer verirsek φ = λ = 45 iken σ.cos 45. cos 45 τ τ k k n σ. n. σn k σ n τ k σn 11

(Schmid Kanunu) : Animasyonu İKİZLENME MEKANİZMASI Eğer deformasyon ikiz mekanizması yolu ile olursa,referans

mikroskop altın daki görüntüleri GENİŞ BAND lar şeklinde olur.

1)- Deformasyon veya mekanik ikizlenme : En yaygın şekilde Hexagonal sıkı paket kristal yapılarda görülür.

12 (Schmid Kanunu) : Animasyonu İKİZLENME MEKANİZMASI Eğer deformasyon ikiz mekanizması yolu ile olursa,referans bir eksene göre atomlar, atomlar arası mesafenin kesri kadar bir yerdeğiştirme yaparlar.mikroskop altın daki görüntüleri GENİŞ BAND lar şeklinde olur.bu geniş bandlar polisaj işlemi ile giderilemezler. İki tip ikiz oluşumu söz konusudur. 1)- Deformasyon veya mekanik ikizlenme : En yaygın şekilde Hexagonal sıkı paket kristal yapılarda görülür. (Mg,Zn,Ferrit ağırlıklı Fe) )- Tavlama ikizi : En çok yüzey merkezli kübik yapılı metallerde ( Al,Cu,Pirinç, ve ostenit ağırlıklı Fe) Bu metaller önceden işlem görmüş ve sonra da ısıl işleme tabi tutulmuşlardır. 1

İkiz oluşumunda GENİŞ BANDLAR Zn de ikiz band görüntüsü Kayma ile ikiz arasındaki farklar ; 1. Atomların yer değişimi açısından ; a, a, 3a, 4a (kayma) a, a, a, a (ikiz) 3 4.

13 İkiz oluşumunda GENİŞ BANDLAR Zn de ikiz band görüntüsü Kayma ile ikiz arasındaki farklar ; 1. Atomların yer değişimi açısından ; a, a, 3a, 4a (kayma) a, a, a, a (ikiz) 3 4. Oluşum açısından ; T normal, ε kritik (kayma)- kayma düzleminde T, ε (ikiz) _ Referans düzleme göre simetrik 3. Mikroskop görüntüsü açısından ; İnce çizgi band ları halinde (kayma) Geniş çizgi band ları halinde (ikiz) Yayınma Sürünmesi Yoluyla PŞV: Oluşum şartı T, ε ise Atomlar plastik deformasyonun olduğu tarafa doğru sürüklenerek 13

Tane Sınırı Kayması Yoluyla PŞD: Oluşum şekli ; T, ε

HESABI Malzemenin sağlamlığı : (kf) = (kp/mm ) Gerekli olan

14 Tane Sınırı Kayması Yoluyla PŞD: Oluşum şekli ; T, ε Tanelerin birbirine göre konumlarını değiştirmesiyle P.Ş.D ye katkısı olur. KUVVET VE İŞ HESABI SOĞUK VE SICAK ŞEKİL VERMEDE "KUVVET" HESABI Malzemenin sağlamlığı : (kf) = (kp/mm ) Gerekli olan kuvvet : A.kf = mm.kp/mm = kp İdeal kuvvet : (Fid) (F id ) = A.(kf id ) Gerçek Kuvvet : (Fg) (F g ) = A.(kf g ) 14

15 SOĞUK VE SICAK ŞEKİL VERMEDE "İŞ" HESABI W F. Δh (h) dw A.kf.dh. (h) W V. kf. ln h h 0 W V. kf.ln h W id W V.kf V.kf id g h0 h1 1. kf. kf h0 h1 (ln h id g dw A.h.kf 0 η ln h ) 1 h0 h1 kf η kf dh h id g W V.kf. W V kf. Problem Yumuşak tavlı C35 (% 0,35 C) çeliğinden çapı d 0 = 0 mm olan silindirik parça 10 mm yükseklikten 5 mm lik yüksekliğe soğuk dövmeyle indirilmektedir. Verim 0,80 kabul edildiğine göre; a) F =? b) W =? (Verilen kf ve özgül iş diyagramı veriliyor) 15

16 ÇÖZÜM F A 0 A. kf π.d 4 0 3,14.(0) 4 A 0 314mm A0.h 0 A. h h 0 A0 A h h h A A 68mm 5 h ln h ln ln 5 0,693 % 69,3 Diyagramdan takip edilerek % 69,3 deformasyon oranı için kf=800 N/mm bulunur. Diyagramdan bulunan kf=kf ideal dir. kf kf F id b) W η 800 0,80 kf 1000 N / mm kf N V.kf. (A.h ). kf 1 1 (68.5) , Nmm 16

Benzer belgeler

Malzemelerin Deformasyonu

Malzemelerin Deformasyonu Malzemelerin deformasyonu Kristal, etkiyen kuvvete deformasyon ile cevap verir. Bir malzemeye yük uygulandığında malzeme üzerinde çeşitli yönlerde ve çeşitli şekillerde yükler