AŞINMA DENEYİ 1. DENEYĠN AMACI Bu deney farklı malzemelerde aģınma direncinin göreceli olarak nasıl değiģtiğini tayin etmek üzere; aģınma koģullarının malzemenin aģınma direncine etkilerini belirlemek üzere; yada çeģitli malzemelerin birbirlerine göre aģınma dirençlerinin karģılaģtırılması vb. amacıyla yapılır. 2.TEORĠK BĠLGĠ 2.1. AŞINMA AĢınma birbiriyle temasta olan iki komponentin birbirine göre relatif hareket yaptığında oluģan yüzey hasarı olarak tanımlanılabilir. Hareket eden komponentlerin arasındaki boģluğun artmasına, istenmeyen hareket serbestliğine ve bununla bağlantılı olarak hassasiyetin azalmasına yol açar. TitreĢimle beraber mekanik yüklemenin artmasına ve aģınmanın Ģiddetlenmesine neden olur. Bu durum bazen yorulma kırılması ile beraber geliģir. Zımparalama ve parlatma gibi bazı durumlarda aģınma, istenen bir prosestir. Ancak, aģınma denildiğinde esas konu, oluģan hasar prosesi ve bunun sonucunda meydana gelen malzeme kaybı dır. Bu endüstrinin ana problemidir ve endüstrileģmiģ uluslara aģınmanın direkt maliyetinin brüt ulusal ürünün %1-4 ü arasında değiģtiği tahmin edilmektedir. AĢınmayı etkileyen faktörler; ilk yüzey durumu (topografya), yük altında pürüzlerin davranıģı, yükleme ve kayma hızı gibi iģlem koģullarıdır. Çok iyi parlatılmıģ yüzeyler bile mükemmel pürüzsüzlüğe ve düz yüzeye sahip olamazlar, değiģen oranlarda yüzey pürüzlülüğü içerirler (ġekil 1). Ġki yüzey karģılıklı yüklendiğinde, sadece yüksek noktalardan ya da pürüzlüklerden temasa geçer. Gerçek temas alanı görünen temas alanından çok daha küçük olduğundan, pürüzlükler çok yüksek yüklemeye maruz kalırlar. Yüzeyler arasındaki relatif hareket aģınmaya yol açar. AĢınma hızı; yükleme, relatif hız ve yüksek kayma gerilmeleri altındaki pürüzlere yakın malzemenin davranıģıyla kontrollüdür.
ġekil 1. Yüzey topografyası 2.2. TRİBOLOJİK SİSTEMİ MEYDANA GETİREN TEMEL UNSURLAR AĢınma olayının belirlenmesinde, tribolojik sistemi meydana getiren temel unsurların bilinmesi gerekir. Bir tribolojik sistemde genel olarak bulunabilecek 6 temel unsurdan hepsi veya bazıları aģınma olayını etkileyebilir. ġekil 2. de de Ģematik olarak verilen bu unsurlar Ģunlardır: 1. Temel Sürtünme Elemanı: Fiziksel ve kimyasal özellikleri ve durumu, yüzey yapısı, Ģekli tamamen belirli ve aģınması özel ilgi ile incelenen katı cisimdir. 2. Karşı Sürtünme Elemanı: Katı cisim, sıvı veya gaz olabilir. KarĢı sürtünöme elemanı ile temel sürtünme elemanı bir aģınma çifti oluģtururlar. 3. Ara Maddesi: Temel sürtünme elemanı ile karģı sürtünme elemanı arasında katı, sıvı, gaz, buhar veya bunların karıģımı Ģeklinde bir cisim bulunabilir. Örneğin; yüzey arasına girmiģ kum taneleri veya aģınma esnasında yüzeylerden kopan parçacıklar da (eğer bunlar yüzey arasında kalıyorsa) ara maddesi olarak düģünülebilir. 4. Çevre: Ortam sıcaklığı,nem miktarı, ortam basıncı gibi çevresel faktörler çevre koģullarını belirler. 5. Yükleme: Etki eden yükün (kuvvetin) büyüklüğü, Ģekli (statik, dinamik, darbeli, titreģimli vs.) doğrultusu ve zamana göre değiģimi yüklemeyi meydana getirir. 6. Hareket: Temel sürtünme elemanının karģı sürtünme elemanına göre bağıl hareketinin cinsi (kayma, yuvarlanma, çarpma vs.) büyüklüğü, doğrultusu ile verilir. AĢınma miktarının belirlenmesinde hareket süresi önemli bir etkendir. AĢınmanın meydana gelmesinde gerekli bir unsurdur.
ŞEKİL 2. Tribolojik sistem elemanları 3. DENEY MALZEMESI ve TECHĠZATLAR ÇeĢitli malzemelerden (alüminyum, bakır, pirinç) hazırlanmıģ, 10 mm boy ve 30 mm çapında numuneler AĢınma test cihazı (ġekil 3) Hassas terazi Profilometre 4. DENEYĠN YAPILIġI Yüzeyi ayna parlaklığında hazırlanmıģ numuneler çeģitli aģınma koģullarında (yük değiģtirilerek) Ģekil 3 de Ģematik Ģekli görülen aģınma cihazında aģındırılacaktır. Test sonrası malzemede meydana gelen aģınma kaybı 2 farklı metotla tayin edilecektir: 1. Ağırlık kaybı 2. Hacim kaybı
ŞEKİL 3. AĢınma Deney Cihazının ġematik Gösterimi 5. DEĞERLENDIRME Deney sonucu hacimsel ve ağırlık kaybı ile bulunan aģınma kayıpları yüke bağımlı olarak grafik üzerinde gösterilecektir. Hacimsel ve ağırlık kaybı ile elde edilen deney sonuçlarının birbiriyle uyumlu olup-olmadıkları ve bunların nedenleri irdelenecektir. 6. RAPORDA BULUNMASI GEREKEN BĠLGĠLER Deney sonrası hazırlanacak raporda, genel açıklamaların dıģında Ģu bilgiler bulunmalıdır: Test edilen malzemenin türü Deneyde kullanılan teçhizatlar hakkında kısa tanıtıcı bilgi Deneyde bulunan sonuçlar (Tablo, grafik ve açıklama) Deney sonuçlarının yorumlanması Deney esnasında, genel deney kurallarından sapmalar var ise, nedenleri ve sonuca etkileri. 7. ÖĞRENCĠNĠN GETĠRMESĠ GEREKEN MALZEMELER ÇeĢitli malzemelerden (alüminyum, bakır, pirinç) hazırlanmıģ, 10 mm boy ve 30 mm çapında numuneler Zımpara kağıd
8. DENEYLE ĠLGĠLĠ YARARLANILABĠLECEK KAYNAKLAR 1. ÇeĢitli Malzeme Kitapları 2. Bhushan, B., Gupta, B.K., Handbook of Tribology, Meterials Coatings and Surface Treatments,Copyright by McGraw-Hıll,Inc., 1991 3. Henry, S.D., ASM Handbook, Friction Lubrication and Wear Technology, Volume 18, Pages 850-858, ASM International, The Materials Society U.S.A., 1992 4. Sarı, N.Y., ve diğerleri, Makina Parçalarının AĢınmasına KarĢı Modern Yüzey ĠĢlemleri, Makina Magazin, Haziran 1997 5. Yılmaz, F., Sürtünme ve AĢınma, 9. Uluslararası Metalurji ve Malzeme Kongresi Bildiriler Kitabı, Cilt 1, Sayfa 229-256, 1997 Yılmaz, F., Sürtünme ve AĢınma, 9. Uluslararası Metalurji ve Malzeme Kongresi Bildiriler Kitabı, Cilt 1, Sayfa 229-256, 1997 6. Alpdoruk, D., Kesici Takımlar Üzerine Yapılan TiN Sert Seramik Film Kaplamanın Kesici Takım Ömrüne Etkisi, Yüksek Lisans Tezi, Ġstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Mayıs 1996) 7. Saklakoğlu Ġ.E., Ġyon Ġmplantasyonu Yöntemiyle Yüzeyi Farklı Tip Elementlerle Modifiye EdilmiĢ 316 L Tipi Paslanmaz Çeliğin Yüzey Karakteristiklerinin KarĢılaĢtırılması, Yüksek Lisans Tezi, Celal Bayar Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Mayıs 1999)
METALOGRAFİK İNCELEME 1. DENEYĠN AMACI Bu deney, farklı karbon oranları ve alaģım elementlerine sahip çelik malzemelerin mikroyapı incelemesi. 2.TEORĠK BĠLGĠ METALOGRAFĠ Metalografi, en bilinen Ģekliyle, metallerin iç yapısını inceleyen bilim dalıdır. Metalografi, metallerin iç yapısını inceleyerek onların özelliklerini belirlemeye, tarihçesini açığa çıkarmaya ve gelecekte ona ne gibi iģlemler uygulanabileceğini anlatmaya (imalatı yönlendirmeye) çalıģır. Bu çerçevede, metalografi mm düzeyindeki büyüklüklerden mikron altı büyüklüklere kadar bir aralıkta faaliyet gösterir. Bu faaliyetler, malzeme bilimi, fizik, kimya, mekanik, termodinamik, faz diyagramı, enerji gibi bir çok saha ile ilgilidir; dolayısıyla, metalografi disiplinler arası bir branģ olarak görülür. Bir malzemenin mikroyapısı, malzemeyi oluģturan bileģenlerin düzeni, geometrik oluģumunun kimyasal ve yapısal tabiatı ile tanımlanmakta ve bu Ģekilde, malzemenin bileģen fazlarını ve ihtiva ettiği kusurları kapsamaktadır. Bir malzemenin mikroyapısı onun özelliklerini önemli ölçüde belirlemektedir. Bir malzemenin bütün potansiyelini kullanabilmek için, sadece malzemenin mikroyapısının oluģumuna katkıda bulunan faktörlerin anlaģılması değil, mikroyapı ve özellikler arasında mevcut olan kalitatif ve kantitatif iliģkilerin anlaģılması da gerekmektedir. Bu, bir taraftan malzeme biliminde bulunan iliģkilerin, diğer taraftan malzemenin üç boyuttaki mikroyapısının anlaģılması gerekmektedir. Makroyapı Ġncelemeleri Makro incelemenin mikro incelemeden ana farkları incelenen numunenin boyutu ve inceleme yapılan büyütmedir. Makro inceleme numuneleri mikro inceleme numunelerinden daha büyüktür. Ayrıca, makro inceleme yaklaģık sadece 10X büyütmede yapılır; genellikle çıplak göz veya mercek kullanılır. Makro incelemede incelenen alan nispeten geniģ olabilir (30mmx30mm) ve bu boyutu dağlama çözeltisinin kabı sınırlar. Yüzey hazırlanması, mikroskobik incelemeye nazaran çok daha basittir (kolaydır). Uygulama basit, oldukça hızlı ve ucuzdur.; fakat çok korozif bir iģlemdir. Konsantre çözeltiler kullanıldığı için, çevreyi kirletme eğilimi vardır ve asit döküntü ve buharları tehlikeli olabilir. Mikroyapı
Ġncelemeleri Mikroyapı incelemeleri ile hakkında bilgi alınabilecek çok sayıda malzeme özelliği vardır. Bunların bir kısmı Ģu Ģekilde sıralanabilir: Malzemenin tane boyutu, Malzemenin tarihçesi (daha önce ne tür iģlemelere maruz kaldığı) Ne tür iģlemleri uygulanabileceği, Deformasyon miktarı, Mikroyapısı, Kalıntı (inklüzyon) türü, dağılımı, yoğunluğu, Segregasyon durumu, Tane boyutu, Çatlak, Katlama, Dekarbürizasyon, Karbürizasyon, SertleĢme derinliği, Nitrasyon, Kaplama kalınlığı, Gaz boģlukları, Döküm boģlukları, Grafit türü ve dağılımı, Kırılma türü ve mekanizması NUMUNE HAZIRLAMANIN ESASLARI Metalografik incelemenin esası ve baģarısı uygun numunenin alınmasına bağlıdır. Numune alınması bilgi-görgü iģi olmakla beraber, incelenecek numunelerin tarihçesinin bilinmesi çok önemlidir. Bu noktada, istek sahibiyle detaylı görüģülmeli ve taleplerinin ne olduğu tam olarak anlaģılmalıdır. Aksi takdirde, çok güzel hazırlanmıģ bir numune amaca hizmet edemez veya istenilen parametreleri analiz etmek için uygun olmaz. Alınan numunenin bir değer taģıyabilmesi için, numunenin her yönden (fiziksel, kimyasal bileģim yönlerinden) esas malzemeyi tam olarak temsil etmesi gerekir. Ana kriter, numunenin inceleme amacına uyun olmasıdır; yani numune, ya genel mikroyapı incelenmesine veya sadece bir veya birkaç belirlenmiģ parametrenin (tane boyutu, kırılma veya çatlama türü vb.) incelenmesine imkan verecek Ģekilde alınmalıdır. Özelliklerin yönle değiģmediği (izotropi)
kesin olarak biliniyorsa veya incelenecek parametre için tek bir yön yeterli ise, bir kesitten alınması uygun olabilir. Ne var ki, çoğu durumda, malzemelerin özellikleri (yapıları) yöne bağlı olarak değiģtiği için (anizotropi) iki veya üç doğrultuda (geniģlik, kalınlık ve uzunluk yönlerinde) kesit hazırlanması gerekir. Enine kesit hazırlanması Sementasyon tabakası incelemelerinde (derinlik ve mikroyapı değiģimi), Dekarbürizasyon incelemelerinde, Korozyon incelemelerinde, Kaplama incelemelerinde, Katlama türü hataların incelemesinde, Ġnklüzyon değerlendirilmesinde, Kesit boyunca mikroyapı değiģimlerinin incelenmesinde, Boyuna kesit hazırlanması ise; Kalıntı değerlendirilmelerinde, Deformasyon yapılarının incelenmesinde, Segregasyon incelemelerinde, Katlama incelemelerinde gerekli olmaktadır. Numune hazırlanması prosedürü 4 adımdan ibarettir: Kesme: Numune Alma (Kesme) Ġncelenecek mikroyapı elemanlarına göre, malzemenin neresinden ne tür bir numunenin alınacağı tesbit edildikten sonra kesme makinasında numune kesilir. Her durumda, kesme veya koparma esnasında malzemede en az yapı değiģikliğinin meydana gelmesi sağlanmalıdır. Prensip olarak, kesme iģlemi, numunede en az ısınma ve en az deformasyon meydana getirmeli, malzeme kaybını minimum tutmalıdır (özellikle küçük parçalarda önemli). Bunun için, özellikle kesme iģlemlerinde numune sürekli bir Ģekilde özel bir sıvı ile soğutulmalıdır. Bu sıvı numunenin korozyonunu önler, malzeme ile kesici takım arasındaki sürtünmeyi azaltır ve en önemlisi malzemenin ısınmasına izin vermez. Kesilen numune çapak varsa ve numune kalıplanmadan incelenmeye uygunsa, keskin köģeler alınmalıdır. Yüzeyde oluģacak deformasyon tabakası da ya kesmeden hemen sonra veya kalıplama iģleminden sonra taģlama ile veya kaba bir zımpara ile kaldırılmalıdır. Kesme
makinalarında kesme iģlemi özel diskler vasıtasıyla yapılmaktadır. Bu diskler, çoğunlukla, AL2O3 veya SĠC aģındırıcı elemanlarını içerirler. Bu sert partiküller genellikle metalik veya polimerik bağlayıcılar kullanılarak bir araya getirilmiģtir. Sert bağlayıcı diskler yumuģak malzemeler, yumuģak bağlayıcılı diskler ise sert malzemeler için daha uygundur. Elmas emdirilmiģ diskler de yaygın bir Ģekilde kullanılmaktadır. Hemen her türlü malzeme için uygun çeģitli kesme diskleri geliģtirilmiģtir. Kullanıcılar, üreticilere ne tür uygulamalar için disk istediklerini danıģarak disk talep etmelidirler. Bazı malzemelerin boyutları kesilmesine gerek olmayacak kadar küçük olabilir (toz veya küçük kalıplanabilir parçalar); bu durumda, malzeme ya doğrudan kalıplamaya gider (toz veya Ģekilsiz parçalar) veya kalıplamaya da gerek duyulmada hazırlanabilir (belirli geometrik Ģekilli parçalar). Kalıplama: Kalıplama Kalıplama, uygulamada yaygın olarak bakalite alma olarak anılmaktadır. Bu, büyük ölçüde doğru olmakla beraber kalıplamanın tam karģılığı değildir. Çünkü, kalıplama iģlemi bakalite alma olarak anılan sıcak kalıplama yanında soğuk kalıplamayı da kapsar. Soğuk kalıplama, bazı hallerde neredeyse sıcak kalıplama kadar çok kullanılmaktadır. Kalıplama, hazırlama iģleminin kolayca yapılmasını sağlamak, mikroskobik incelemede mükemmel düz bir yüzey elde etmek ve eli kimyasallardan bir ölçüde korumak açılarından önemlidir. Kimi numuneler, büyüklük ve geometrik olarak uygunsa, kalıplama yapılmadan hazırlanabilir ve mikroskopta incelenebilir. Bazı numuneler ise (ince teller, ince yaprak Ģeklindeki metaller, vb.) ancak çeģitli klipler ve kelepçeler yardımı ile kalıplanabilir. Sıcak kalıplamada, incelenecek numune yüzeyi kalıp ile temas edecek Ģekilde kalıplama makinasının haznesine yerleģtirilir ve üzerine yeteri kadar termoset bir polimerik toz dökülür; kalıbın ağzı kapatılır ve yük uygulanarak basınç altında 150-160o C de piģirilir. Tam piģmenin sağlanması (polimerizasyon) önemlidir. Bir çok uygulamada, polimer tozuna baģka ilaveler de yapılmaktadır (uygulamada, bu ilaveler üretici firmalarca yapılmıģ haldedir). Bu tür katkıların yapılması Ģu faydaları sağlar. Ġletkenlik sağlanır (iletken metal tozları ile), Bakalitin sertliği artırılır, Kenar etkisi (kenarlardaki netlik bozukluğu) azaltılır. Sıcak kalıplamada kullanılan tozlar, genellikle bir çok dağlama çözeltisine dayanıklıdır; bununla birlikte, bazı çözeltilerin bu kalıp malzemesini çözebileceği unutulmamalıdır. Soğuk kalıplama, yine polimer esaslı malzemeler kullanılarak yapılır; bu maksatla polyester, akrilik
veya epoksi reçineler kullanılmaktadır. Bu malzemelere dıģardan katkılar yapılması mümkündür. Soğuk kalıplama çoğunlukla standart kalıplarda yapılmakla beraber teknisyen bu konuda kiģisel yeteneğini de sergileyebilir. Soğuk kalıplama, basınç altında ve sıcak kalıplama sıcaklıklarında özellikleri değiģebilen malzemelere alüminyum, kalay, kurģun, lehim, biyolojik malzemeler vb.) uygulanan ve seri numune hazırlanmasına imkan veren bir usuldür. Doğru uygulanmaması halinde, polimerizasyon reaksiyonlarının hızlanması nedeniyle, aģırı ısı çıkıģına (sıcaklık artıģına) ve kalıplama malzemesinin yanmasına yol açabilir. Dikkatli olunmalı ve karıģımlar reçetelere uygun hazırlanmalıdır. Her türlü hazırlama iģleminden sonra Kalıp üzerine gerekli notlar yazılmalı, Numunenin kenarları, daha sonraki adımlarda malzemelere zarar vermemesi açısından, kaba bir zımpara ile yuvarlatılmalıdır. KesilmiĢ numune yüzeyi, eğer kesme sonrasında taģlanmamıģ veya kaba zımparalanmamıģ ise, kalıplama iģleminden sonra bu iģlem yazılmalı ve sonra kenarlar yuvarlatılmalıdır. Parlatma: Zımparalama ve Parlatma KalıplanmıĢ numunelerin (az sayıdaki durumda ise, çıplak bazı numunelerin) mikroskobik incelemeye uygun hale getirilmesi için parlatılması gerekir. Parlatma iģleminin temel amacı, yüzey pürüzlülüğünü azaltmak suretiyle, ıģığı iyi yansıtan bir yüzey elde etmektir. Zira metal mikroskopları numune yüzeyinden yansıyan ıģınları incelemektedir. Parlatmakla, aynı zamanda daha önceki iģlemler sırasında yüzey bölgesinde oluģan deformasyon zonunun derece azaltılması hedeflenmektedir. Bu bakımdan, parlatma iģleminin her adımında daha ince aģındırıcılar kullanılmakta, bamsa kuvveti ve makinanın dönme hızı genellikle adım adım azaltılmaktadır. Öz olarak, her malzemeye uygun aģındırıcı malzemelerin seçimi önem taģır. Parlatma terimi, daha önce ifade edildiği gibi, zımparalama (grinding) ve parlatma (polishing-polisaj) adımlarını içerir. Bu bakımdan, genel olarak parlatmayı, kaba ve ince zımparalama ve kaba ve son parlatma olarak ayırmak mümkündür. Zımpara aģamasında, çoğunlukla kullanılan aģındırıcılar SĠC (ve doğal alumina-korund-, magnetit, kübik bor nitrür) esaslı metal zımpara kağıtlarıdır. Halbuki parlatma iģlemi aģındırıcının özel olarak dıģarıdan katılması ile (pasta, sprey veya çözelti halinde) malzemeler için farklılık gösteren özel kumaģlar üzerinde gerçekleģtirilir.
Gerek zımparalama ve gerekse parlatma iģlemlerinin el yardımı ile veya otomatik cihazlar yardımı ile yapılır. Zımpara kağıtları birim alandaki aģındırıcı partikül sayısına göre numaralandırılmıģtır. Dolayısıyla, partikül boyutu küçüldükçe birim alandaki partikül sayısı artar ve zımparanın nosu yükselir. Mesela, en kalın partikülleri içeren bir zımparanın numarası 80 dir ve partiküllerin tane boyut aralığı 210-177 mikrondur; halbuki 800 numaralı zımpara ince partiküllerden oluģmuģtur ( partikül boyut aralığı 15-11 mikron). Yaygın olan bu kullanımın ıģında zımparalar farklı Ģekillerde de gösterilmektedir (Tablo 1). Piyasada daha ince taneli zımparalar da mevcuttur; fakat bu boyutlarda zımpara karģılığı olarak elmas veya elmaslı diskler de giderek yaygın olarak kullanılmaktadır. Zımpara Tane Numarası Uzun YazılıĢ ġekli KısaltılmıĢ ġekli Mikron olarak tane boyutu 80 4-210-177 150 3-105-88 180 2-88-74 240 1-53-45 320 0 1/0 37-31 400 00 2/0 31-27 600 000 3/0 22-18 800 0000 4/0 15-11 150 numaralı zımparaya kadar olan zımparalarla yapılan iģlem kaba zımparalama, daha ince zımparalarla yapılan iģlem ince zımparalama adını alır. Kaba zımparalama, kesilen yüzeylerin ilk düzleme iģlemidir ve kesilme sonrası veya kalıplama sonrası da bu iģlem yapılmıģ olabilir; bu takdirde, zımparalama iģlemine doğrudan ince zımparalama ile baģlanır. Ġnce zımparalama ise parlatmaya hazırlık iģlemidir. Zımparalama esnasında yapılabilecek hataların daha sonraki adımlarda düzeltilmesi imkanı olmadığı için, bu iģlem esnasında çok dikkatli çalıģılmalıdır. Otomatik cihazlar dıģında, el ile zımparalama yapıldığında, numunenin her bir zımparanın yüzeyine üniform basmasına, yüzeyde sadece o zımparaya ait çiziklerin bulunmasına, bu çiziklerin tek bir doğrultuda olmasına, numunenin zımparaya tek yönlü olarak sürülmesine, iģlemin akan su altında yapılmasına, zımpara değiģtirirken numunenin, ellerin ve zımparanın iyice yıkanarak bir sonraki adıma kaba zımpara tozunun taģınmamasına ve sonraki zımparanın 90o dik doğrultuda uygulamasına dikkat edilmelidir. Bir zımparanın oluģturduğu deformasyon zonunun sonraki ile yapılan iģlem süresinde ortadan kaldırıldığı varsayılır. Her zımpara adımı sonunda numune yüzeyinin gözle kontrol edilmesi uygundur. Zımparalama sırasında, numunenin uzun süre ıslak bırakılmasından kaçınılmalıdır. Zımparalama iģlemini parlatma takip eder. Parlatma, zımparalanmıģ yüzeyin bir döner disk üzerindeki kumaģ üzerine uygulanan aģındırıcı partiküller vasıtası ile aģındırılarak yapılır. Sürtünmeyi azaltmak için bir çeģit yağlayıcı da kullanılır. AĢındırıcı olarak, çoğunlukla Al2O3 kullanılmakla beraber elmas,krom oksit, magnezyum oksit, demir oksit de kullanılmaktadır. YumuĢak malzemelerin son parlatmasında kolloidal silika da önemli yer tutar. Alumina pasta, solusyon veya toz halinde bulunurken elmas sprey, solusyon veya pasta halinde, diğerleri
genellikle pasta Ģeklinde bulunur. Elmas kullanılması halinde yağ esaslı yağlayıcılar, alumina ve diğer aģındırıcılar kullanılması haline ise su türü yağlayıcılar kullanılır. AĢındırıcıların boyutsal büyüklüğü kaba veya son parlatma adımına göre değiģir. Kaba parlatma adımı 1 mikrona kadar olup alumina ve elmas çok kullanılan aģındırıcılardır. Elmas, alumina, kolloidal silika, magnezyum oksit, demir oksit, krom oksit ise son parlatma adımında kullanılır. AĢındırıcılar,genellikle alüminyum veya PVC diskler üzerine yapıģtırılmıģtır veya tutturulmuģtur.özel parlatma kumaģları üzerine tatbik edilir. KumaĢlar,parlatılacak malzemeye göre çeģitlilik gösterir; bilardo çuhası,ipek,kadife,naylon gibi kumaģlar bu maksatla kullanılmaktadır. Parlatma sırasında numune ile aģındırıcı (kumaģ) arasında sürtünmeden ileri gelebilecek ısınmayı engellemek için su, yağ gibi yağlayıcılar kullanılır. Parlatma iģlemi parlatma makinası ile yapılır. Numune bazı makinalarda el ile tutulurken otomatik makinalarda çok sayıda numuneyi birlikte parlatmak mümkündür. Bu durumlarda, numunelerin aynı tür olması gerekir; çünkü parlatma parametreleri malzemeden malzemeye değiģmektedir. Parlatma iģlemi tamamlandığında, numunenin yüzeyi ayna gibi parlak olur. Parlatma iģlemi sırasında numenin zaman zaman döndürülmesi, kuyruklanma adı verilen kusurların oluģumuna engel olur. Parlatma iģlemi sonunda yüzey deterjanlı su ile yıkanır, alkolle temizlenir ve hava püskürtülerek kurutulur. Yukarıda anlatılan mekanik parlatma pek çok numunenin parlatılmasında gayet tatminkar sonuçlar vermektedir. Ancak, özellikle bakır, aluminyum, ostenitik paslanmaz çelik gibi tek fazlı ve yumuģak malzemelerin mekanik olarak parlatılmasında bir çok güçlükle karģılaģılmaktadır. Bunların baģlıcaları çabuk çizilme ve aģırı yük tatbiki nedeniyle belirgin yüzey deformasyonudur. Bu tür malzemelerin parlatılmasında elektrolitik parlatma da kullanılabilir. Özel elektrolitik parlatma cihazlarında belirli akım ve voltajda belirli kimyasal çözeltiler içinde yapılan elektrolitik parlatma iģlemi sonucunda son derece düzgün-temiz bir yüzey elde edilir. Farklı fazların çözeltiden farklı miktarlarda etkilenmesi (yüzey reliefine yol açar ve yüksek büyütmelerde fokus problemi yaratır) ve kalıntıların dökülmesi bu usulün dezavantajıdır. Sertlikleri farklı olan fazlar içeren alaģımların parlatılması da bazı zorluklar arzeder. Bu tür malzemelerde fazların farklı miktarlarda aģınması yüzeyin ayna gibi olmasına izin vermez; reliefsi bir yüzey görüntüsü verir. Bu tür etkilerden kaçınmak için, titreģimli (vibrasyonlu) parlatma sistemleri kullanılmaktadır. Bu tür parlatma oldukça uzun sürelidir (saatler boyu sürebilir). Bunlar nispeten sofistike cihazlardır ve her laboratuarda bulunması gerekli değildir.
Dağlama: Dağlama (Etching) Parlatma iģlemi sonucunda elde edilen yüzey bazı malzeme parametrelerinin incelenmesi açısından uygundur. ParlatılmıĢ yüzeylerde yapılabilecek bazı inceleme türleri Ģunlardır: Kalıntı incelenmesi, Dökme demirlerin türünün belirlenmesi ve grafit yoğunluğu sınıflandırılması, Çatlak incelemeleri, Porozite incelemeleri, Bazı ikici fazların dağılımlarının incelenmesi, Bazı kaplamaların incelenmesi, vb. Fakat parlatılmıģ yüzeyler ıģığı eģit miktarda yansıttığından yapının detayları gözlenemez; bunu sağlamak için yapıda kontrast oluģturmak gerekir; bunun için dağlama yapılır. Metalurjik incelemelerin çoğu parlatılmıģ yüzeylerin uygun bir kimyasal çözelti ile muamele edilmesinden (dağlama) sonra yapılır. Tane boyutu, deformasyon yapısı, segregasyon, mikroyapı, sementasyon-nitrasyon derinlikleri, dekarbürizasyon gibi bir çok parametrenin incelenmesi için dağlama iģlemi gereklidir. Dağlama, malzemelere göre ve incelenecek parametrelere göre değiģen çok sayıda kimyasal çözelti ile yapılır. Yani, bir tek tür malzemenin dağlanması için dahi çok sayıda çözelti mevcuttur. Teknik eleman, malzeme ve kimya bilgisini kullanarak yeni çözeltiler de hazırlayabilir. Çözeltilerin bazılarının çok basit olmalarına karģılık bazı çözeltiler kompleksdir ve kuvvetli kimyasallar (asit veya alkali)ihtiva ederler. Bu bakımdan, laboratuarın iyi havalandırılması, çözelti buharlarının teneffüs edilmemesinin sağlanması gerekir. 3. DENEY MALZEMESI ve TECHĠZATLAR 1020, 1040, 4140, 1060, 5140, 8620 malzemeleri Ø30 x 15 mm 4. DENEYĠN YAPILIġI Numuneler ostenit bölgeye gelinceye kadar ısıtılır ve homojen ısınma meydana gelinceye kadar bekletilir. Fırından çıkarılan numunelerden bir adedi suda soğutma yapılarak sertleģtirilir. Diğer numune havada bekletilerek soğuması sağlanır. 5. RAPORDA BULUNMASI GEREKEN BĠLGĠLER
Deney sonrası hazırlanacak raporda, genel açıklamaların dıģında Ģu bilgiler bulunmalıdır : Test edilen malzemenin türü Test edilen malzemenin boyutları ve teknik resmi Deneyde kullanılan teçhizatlar hakkında kısa tanıtıcı bilgi Deneyde bulunan sonuçlar (Cetvel, diyagram ve açıklama) Deney esnasında, genel deney kurallarından sapmalar var ise, nedenleri ve sonuca etkileri.
JOMINY ALIN SERTLEŞTİRME DENEYİ 1. DENEYĠN AMACI Bu deney, çeliklerde sertleģebilirliğin belirlenmesi için yapılır. 2.TEORĠK BĠLGĠ SertleĢebilen çeliklerde, tam kesit sertleģtirildiğinde (tam sertleģtirme), malzeme kesitinde ulaģılan sertliğin dağılımı ve yüzeyde ulaģılabilecek sertliğin bilinmesi istenir. SertleĢtirme iģlemi sonunda, martenzitik dönüģme ile yüzeyde elde edilebilecek sertlik, yapıda bulunan karbon miktarına bağlıdır. YaklaĢık % 0,8 C miktarına kadar, karbon miktarı arttıkça, sertleģtirme iģlemi sonunda ulaģılabilecek sertlik artar ve yaklaģık 67 HRC değerine ulaģır. Daha yüksek karbon miktarlarında, yüzeyde ulaģılabilecek sertlik değeri 67 HRC değerinde kalır ya da biraz azalma gösterebilir. Sertliğin yüzeyden itibaren, parçanın merkezine doğru dağılımı ise, çeliğin alaģım durumuna bağlıdır. AlaĢımsız çeliklerde, ancak ince kesitlerde çekirdeğe kadar sertleģme sağlanabilir. Kalın kestilerde ise, yüzeyde ince bir bölge sertleģir, derine doğru büyük sertlik azalması görülür. AlaĢımlı çeliklerde ise, yüzeyden itibaren sertleģebilen bölge daha büyüktür. Yüzeydeki sertliğe yakın değerlerin bulunabildiği sahanın derinliği, alaģım elementlerinin çeģidine ve miktarına bağımlıdır. AlaĢım elementleri katılarak, yüzeyden itibaren sertleģebilen tabaka kalınlığının arttırılması, alaģım elementlerinin kritik soğuma hızını düģürmesindendir. AlaĢımsız çeliklerde martenzitik dönüģümü sağlayan kritik soğuma hızı oldukça yüksek değerde iken, alaģım elementi katılmakla daha düģük soğuma hızlarında martenzitik dönüģüm sağlanabilmektedir. Jominy alın sertleģtirme deneyi, çeliklerin analizine bağlı olarak, yüzeyde elde edilebilecek sertlik değerini ve ayrıca, soğuma hızının etkisini de belirleyerek, soğutma yüzeyinden itibaren sertlik dağılımını da tesbit etmek için yapılır. 3. DENEY MALZEMESI ve TECHĠZATLAR SertleĢebilir çeliklerden hazırlanmıģ, 100 mm boy ve 25 mm çapında numuneler Isıtma fırını Jominy techizatı (ġekil 1) Satıh taģlama cihazı Sertlik ölçme cihazı (Rockwell C)
4. DENEYĠN YAPILIġI 1. AĢama Isıtma ĠĢlemi SertleĢebilirliği tesbit edilecek malzeme 100 mm boy ve 25 mm çapında hazırlandıktan sonra bu malzemenin sertleģtirilmesi için tavsiye edilen sertleģtirme sıcaklığına (Eğer, bu malzemede sertleģtirme sıcaklığının sertleģebilirliğe etkisi araģtırılacaksa, farklı sıcaklığa) ısıtılır. Isıtma iģlemi, hücre fırında veya tuz banyosunda yapılabilir (Fırının sıcaklık ayarı, tavsiye edilen sıcaklık aralığının üst sınırında olmalı ve ısıtmada parça yüzeyinde konsantrasyon değiģmemesi olmamalıdır). Parçada homojen sıcaklık dağılımı sağlayabilmek için, parça yüzeyi iģlem sıcaklığına ulaģtıktan sonra, en az yarım saat beklenmelidir. 2. AĢama Ani Soğutma ĠĢlemi Isıtma iģlemi tamamlanmıģ malzeme fırından alınarak, vakit geçirilmeden ġekil 1 de görülen teçhizata yerleģtirilir. Numune, yalnızca alt yüzeyinden soğutulacak ve parçanın kenarlarına su sıçramayacak Ģekilde, su ile soğutulur. Soğutma iģlemi, numune parça el ile rahat tutulabilecek Ģekilde soğuyana kadar devam eder. 3. AĢama Sertlik Ölçme ĠĢlemleri Numunenin silindirik yüzeyi boyunca, yaklaģık 5 mm geniģliğinde bir band oluģacak Ģekilde yüzey taģlaması yapılır. Soğutulan alın yüzeyinden itibaren belirli aralıklarda ( 1, 3, 6, 10, 15, 20,... 70 mm) sertlik değerleri, Rockwell C yöntemine göre ölçülür. 4. AĢama Jominy Eğrisinin Çizimi Jominy alın yüzeyinden itibaren mesafeler ve belirli aralıklarla ölçülerek bulunan sertlik değerleri arasında, ġekil 1 e benzer olarak diyagram çizilir. ġekil 1. Jominy techizatı
5. DEĞERLENDIRME Deney sonucu bulunan Jominy eğrisinden yararlanılarak, bu malzemeden yapılan parçaların boyutlarına bağlı olarak, sertleģtirme sonrası kesitinde sertlik dağılımının ne olacağı tesbit edilir. Endüstride kullanılan parçalar, ani soğutma ile soğutulduktan sonra çok kırılgan olduğundan (martenzitik yapı), mutlaka meneviģleme uygulanır. Ġstenilen meneviģ uygulaması, aynı koģullarda Jominy numunelerine de tatbik edilerek, meneviģleme sonrasında, kesitte sertlik dağılımının nasıl olacağı da tesbit edilebilir. 6. RAPORDA BULUNMASI GEREKEN BĠLGĠLER Deney sonrası hazırlanacak raporda, genel açıklamaların dıģında Ģu bilgiler bulunmalıdır : Test edilen malzemenin türü Deneyde kullanılan teçhizatlar hakkında kısa tanıtıcı bilgi Deneyde bulunan sonuçlar (Tablo, grafik ve açıklama) Deney sonuçlarının yorumlanması Deney esnasında, genel deney kurallarından sapmalar var ise, nedenleri ve sonuca etkileri. 7. ÖĞRENCĠNĠN GETĠRMESĠ GEREKEN MALZEMELER AĢağıda teknik resmi görülen numune (AISI 1020, 1040, 1045, 1050, 1060 malzemelerinden birinden hazırlanmıģ)
8. DENEYLE ĠLGĠLĠ YARARLANILABĠLECEK KAYNAKLAR WASSERMANN, G. : Praktikum der Metalikunde und Werkstoffprüfung (1965) Springer Verlag 175. WEVER, F. u. P. ROSE : Atlas zur Waermebehandlung der Staehle. Düsseldorf.Verlag Stahleisen 1954/1958 Metals Handbook 8th Edition Vol. 2 Heat Treating, Cleaning and Finishing 1971.
DENEY TASARIM KONULARI Alüminyum Dökümde Mekanik Özellikleri Etkileyen Parametreler Ġçin Deney Tasarımı (herhangi bir alaģım için gravite döküm yöntemi ile üretimiyle ilgili tasarım yapılacak) Kaynaklı Komponentlerde Mekanik Özellikleri Etkileyen Parametreler Ġçin Deney Tasarımı (herhangi 3 malzeme çifti için, 3 farklı kaynak yöntemi ve en az 3 parametre dikkate alınarak tasarım yapılacak) Fren disklerinde AĢınmanın Belirlenmesi Ġçin Deney Tasarımı ve AĢınmanın azaltılması için uygun yöntemin belirlenmesi RAPORDA BULUNMASI GEREKEN BİLGİLER Problemin tanımlanması, analizi, parametrelerin ortaya konması (tablo halinde olabilir) Deney düzeneklerinin tayini Deneyde kullanılması planlanan teçhizatlar ve standartlar hakkında kısa bilgi Deneyde bulunması beklenen sonuçlar