Dokuz Eylül Üniversitesi Đnşaat Mühendisliği Bölümü YAPI MALZEMESĐ I DERSĐ DĐĞER MEKANĐK ÖZELLĐKLER Doç. Dr. Halit YAZICI http://kisi.deu.edu.tr/halit.yazici/
SERTLĐK Cisimlerin en önemli mekanik özellikleri basınç, çekme, kesme ve eğilme dayanımlar mlarıdır. r. İkinci derecede önem taşı şıyabilen bazı özellikler, çoğunlukla birinci derecedeki önemli özelliklere bağlıdır. Örneğin, basınç dayanımı yüksek olan bir malzemenin çoğunlukla sertlik derecesi de fazladır. Sertlik, malzeme yüzeyinin y kalıcışekil değiştirmeye gösterdig sterdiği direnç olarak tanımlanabilir. Sert bir cisim, genellikle yumuşak olmayan ve başka bir cismin kuvvet altında o malzeme içine i ine girmesine büyük b k direnç gösteren bir malzemedir.
SERTLĐK Sertlik izafi bir ölçü olup sürts rtünmeye, çizmeye, kesmeye ve plastik deformasyona karşı direnç olarak tarif edilir. Sertlik ölçme genellikle, konik veya küresel k standart bir ucun malzemeye batırılmas lmasına karşı malzemenin gösterdig sterdiği i direnci ölçmekten ibarettir. Uygun olarak seçilen sert uç, u, uygulanan yük y k altında malzemeye batırıld ldığında malzeme üzerinde bir iz bırakacaktb rakacaktır. r. Malzemenin sertliği, i, bu izin büyüklb klüğüyle ters orantılıdır. r.
SERTLĐK Bir cismin sertliğinin inin bilinmesinde şu u yararlar vardır r : a) Malzemenin kökeni k keni hakkında bilgi verir. b) Malzemenin diğer özellikleri hakkında fikir verir. Örneğin, sertlik malzemenin işlenebilme i özelliğini ini gösterebilir. g Genellikle sertlik ile işlenebilme özelliği i arasında ters bağı ğıntı vardır. r. Diğer bir deyişle, sert malzemeleri işlemek i zordur. c) Sertlik deneyleri basit ve tahribatsız z deneyler olduğundan, undan, malzemenin diğer özellikleri hakkında, malzemeyi elden çıkarmadan bir fikir edinilebilir. Daha sonra örnek üzerinde diğer deneyler yapılabilir. most plastics brasses Al alloys easy to machine steels file hard cutting tools nitrided steels diamond increasing hardness
SERTLĐK Cisimlerin sertliği ölçme yöntemleri y üç gruba ayrılabilir: 1) Malzeme yüzeyini y sert bir cisim ile çizerek yapılan sertlik deneyleri. 2) Malzemeye sert bir cismi kuvvet altında batırmak suretiyle yapılan sertlik deneyleri. 3) Sert bir bilyayı malzeme üzerine düşürmek d ve sıçratmak s suretiyle yapılan sertlik deneyleri.
SERTLĐK Çizerek yapılan sertlik deneyleri. Sert bir malzeme kendisinden daha az sert olan bir malzemeyi çizer. Bu faktörü göz önüne ne alarak bir seri mineral sertliğine ine göre g sıralanarak, s Mohs skalası olarak adlandırılan, lan, yarı-kantitatif bir cetvel elde edilmiştir
SERTLĐK MOHS SERTLİK K SKALASI 1. TALK 2. JİPS (ALÇI I TA I) 3. KALSİT 4. FLORİT 5. APATİT 6. ORTOKLAZ 7. KUVARS 8. TOPAZ 9. KORONDEN 10. ELMAS 5 1 2 3 4 7 8 6 9 10
SERTLĐK MOHS SERTLİK K SKALASI 1. TALK 2. JİPS (ALÇI I TA I) 3. KALSİT 4. FLORİT 5. APATİT 6. ORTOKLAZ 7. KUVARS 8. TOPAZ 9. KORONDEN 10. ELMAS Bu skalaya göre g kuvars'ı çizebilen, topaz'ı çizemeyen bir maddenin sertliği i Mohs skalasına göre g 7-87 8 Mohs sertliğindedir. indedir. Örneğin, sert çelik 6.5, alüminyum 2, normal cam 5.5 Mohs sertliğindedir. indedir. Malzemenin Mohs skalasına göre g sertliği belirlenirken bir mineralin diğerini çizdiğinden inden emin olunmalıdır. Yüzeyi tozlu, gevşek ek partiküller içeren i malzemeler üzerinde yapılan çizme işlemi i yanılt ltıcı olabilir.
SERTLĐK MOHS SERTLİK K SKALASI 1. TALK 2. JİPS (ALÇI I TA I) 3. KALSİT 4. FLORİT 5. APATİT 6. ORTOKLAZ 7. KUVARS 8. TOPAZ 9. KORONDEN 10. ELMAS Mohs skalası lineer değildir. Örneğin, Kalsitten K florite ilerleme yani Mohs skalasında 3 ten 3 4 e 4 e geçiş sertlikte yaklaşı şık k olarak % 25 lik bir artışı gösterir. Koronden den elmas a a ilerleme yani Mohs skalasında 9 dan109 dan10 a a geçiş sertlikte % 300 den daha fazla bir artışı gösterir.
SERTLĐK MOHS SERTLİK K SKALASI 2.5 SERTLİK Tırnak 2.5-3 3 SERTLİK Fil dişi Amber (kehribar) Altın Gümüş Bakır
3 SERTLİK SERTLĐK MOHS SERTLİK K SKALASI Bronz (tunç) 4-4.54.5 SERTLİK mercan 4-55 SERTLİK Đnci 5.5 SERTLİK Platin Demir Bıçak ağzıa
SERTLĐK MOHS SERTLİK K SKALASI 5.5-6 SERTLİK 6-7 SERTLİK Opal 6.5-7 SERTLİK Turkuaz Cam Lal taşı Yeşim taşı Peridot
SERTLĐK MOHS SERTLİK K SKALASI 7.5-8 SERTLİK aquamarine Zümrüt 8 SERTLİK
SERTLĐK Batırılarak yapılan sertlik deneyleri. Metal endüstrisinde genellikle Rockwell, Brinell ve Vickers sertlik deneyleri kullanılmaktad lmaktadır. Bu deneyler belirli bir sürede s belirli bir yük y altında deforme olmayan bir küre k veya koninin metal içine i ine batma derinliğinin inin ölçülmesiyle yapılır. Farklı malzemeler için i in değişik ik deney yöntemleri y olup, bunların sonuçlar ları farklılıklar klar arzeder. Bu nedenle bir malzemenin sertliğinden inden söz s z ederken, deney yönteminin de belirtilmesi gerekir.
SERTLĐK Rockwell Sertlik Deneyi Rockwell sertlik deneyi (RSD), yapılmas lmasının çok kolay olması ve özel bir ustalık k gerektirmemesinden dolayı metallerin sertlik ölçümünde en yaygın n kullanılan lan metottur. Birçok farklı skala, farklı yük k ve çeşitli uçu kombinasyonlarının kullanımıyla en sertten en yumuşağa a kadar tüm t m metal ve alaşı şımların n sertliğinin inin tayin edilmesine olanak sağlar. Rockwell deneyleri, örnek üzerine yapılan bir seri yükleme y ve boşaltma sonucu örnek yüzeyinde y oluşan derinliğin ölçülmesi ile gerçekle ekleştirilir.
SERTLĐK Rockwell Sertlik Deneyi Batıcı Uç: Birçok farklı skala, farklı yük k ve çeşitli uçu kombinasyonlarının kullanımıyla en sertten en yumuşağa a kadar tüm t m metal ve alaşı şımların n sertliğinin inin tayin edilmesine olanak sağlar. Rockwell deneyleri, örnek üzerine yapılan bir seri yükleme ve boşaltma sonucu örnek yüzeyinde y oluşan derinliğin ölçülmesi ile gerçekle ekleştirilir.
SERTLĐK Rockwell Sertlik Deneyi Batıcı Uç: 1/18, 1/8, ¼ ve ½ inch çaplarında küresel, k sert çelik toplar veya Tepe açısıa 120º olan, uç kısmı 0.2 mm yarıçap apında yuvarlatılm lmış çok sert malzemeler ler için in kullanılan lan brale adı verilen konik elmas uçu
SERTLĐK Rockwell Sertlik Deneyi 120 P 0 P 1 P0 P 0 Bu yöntemde y batma derinliği ölçüleceği i için i in yüzey y pürüzlp zlülüğü sonuçlar ları etkileyebilir. t 0 t 1 Bu sakıncay ncayı gidermek için i in önce batıcı uç küçük k bir yükle y (P 0 = ön yük) malzemeye daldırılarak larak alet sıfır r düzeyine d ayarlanır. r. 100 t 0 Daha sonra toplam yüke y tamamlanacak şekilde ana yük y k (P 1 ) uygulanır. 0.200 mm 0 t 1 Son olarak Ana yük y (P 1 ) kaldırılır. Meydana gelen kalıcı izdeki derinlik artışı bulunarak mevcut göstergeden g Rockwell Sertlik değeri eri okunur.
SERTLĐK Rockwell Sertlik Deneyi 120 P 0 t 0 t 1 P 1 P0 P 0 Rockwell Sertlik değeri eri boyutsuzdur. Ucun malzeme içine i ine her 0.002 mm batışı bir sertlik değerinin erinin düşmesi d olarak alınır. 0.200 mm 100 0 t 0 t 1 t b Ön n yük y k uygulandıktan sonra ucun konumu ile ana yük y k kaldırıld ldıktan sonra ucun konumu arasındaki batma derinliği i t b olmak üzere RSD- C aşağıa ğıdaki formülle hesaplanabilir. RSD C = 100 t b 0.002
SERTLĐK Rockwell Sertlik Deneyi Hem ön n yükün y n hem de toplam yükün y n büyüklb klüğüne göre g iki tip deney vardır: r: 1. Rockwell ve 2. Yüzeysel Y (superficial( superficial) Rockwell. 1. Rockwell Ön n yük= y 10 kgf Toplam yük y k = 60 kgf R A Toplam yük y k = 100 kgf R B Toplam yük y k = 150 kgf R C R A : İnce malzemeler; nce malzemeler; yüzeyi ince levha halinde sertleştirilmi tirilmiş malzemeler; R B : Yüzeyi orta kal zeyi orta kalınlıkta sertleştirilmi tirilmiş çelik ve perlitik temper döküm; R C : Çelik, sert d elik, sert dökme demirler, derin olarak sertleştirilmi tirilmiş çelikler
SERTLĐK Rockwell Sertlik Deneyi Hem ön n yükün y n hem de toplam yükün y n büyüklb klüğüne göre g iki tip deney vardır: r: 1. Rockwell ve 2. Yüzeysel Y (superficial( superficial) Rockwell. 2. Yüzeysel Y Rockwell Ön n yük= y 3 kgf Toplam yük y k = 15 kgf Toplam yük y k = 30 kgf Toplam yük y k = 45 kgf Bu deney ince örnekler, hafifçe e karbürlenmi rlenmiş yüzeyler, küçük üçük k parçalar alar ve Rockwell deneyinin kullanılmas lmasının n uygun olmadığı durumlarda yapılır.
SERTLĐK Rockwell Sertlik Deneyi Rockwell sertlik skalası Yüzeysel R. S. Skalası Skala sembolü Batıcı uç Ana yük (kgf) Skala sembolü Batıcı uç Ana yük (kgf) A Elmas 60 15N Elmas 15 B 1/16 inch küre 100 30N Elmas 30 C Elmas 150 45N Elmas 45 D Elmas 100 15T 1/16 inch küre 15 E 1/8 inch küre 100 30T 1/16 inch küre 30 F 1/16 inch küre 60 45T 1/16 inch küre 45 G 1/16 inch küre 150 15W 1/8 inch küre 15 H 1/8 inch küre 60 30W 1/8 inch küre 30 K 1/8 inch küre 150 45W 1/8 inch küre 45
SERTLĐK Rockwell Sertlik Deneyi Su verilmiş çok sert bir çeliğin in Rockwell sertliği i 60-65 65 Rc arasındad ndadır. Deney sonuçlar ları,, sertlik değerinin erinin yanında nda ölçümün n yapıld ldığı skalayla birlikte gösterilir. g Örneğin, 80 RSD B, B skalasında sertliğin in 80 olduğunu, unu, 60 RSD 30W, Rockwell sertliğinin inin 60 olduğunu unu skalanın n ise 30W olduğunu unu gösterir. g Örnek kalınl nlığı iz kalınl nlığının n en az 10 katı olmalıdır. İzin kenarlara olan uzaklığı ve iz merkezleri arasındaki mesafe iz çapının n en az üç katı olmalıdır. Deneyin yapıld ldığı yüzey pürüzsp zsüz z olmalıdır.
SERTLĐK Rockwell Sertlik Deneyi Metalik malzemelerin yanında nda seramik malzemelerin sertliği de Rockwell deneyi ile belirlenebilir. Plastiklerin sertliği i de en yaygın n olarak Rockwell ve Shore (Durometer)) sertlik deneyleri ile belirlenir. Rockwell sertliği i genellikle naylon, polikarbonat,, polyester gibi sert plastiklerin sertliğinin inin belirlenmesinde kullanılır.
Brinell Sertlik Deneyi SERTLĐK D çapında sert, küre k şeklinde bir bilya düşey doğrultuda sertlik değeri eri ölçülecek parçan anın n yüzeyine y dik olarak belirli bir P kuvveti ile bastırılır Yük k belirli bir süre s uygulanır.
Brinell Sertlik Deneyi SERTLĐK Bilyanın kaldırılmas lmasından sonra malzemede oluşan plastik şekil değişimi imi sonucunda yüzeyde y küresel k bir iz kalır. Metalin yüzeyindeki y dairenin çapı (d), 0.02 mm duyarlıkta ölçülür.
SERTLĐK Brinell Sertlik Deneyi D P C E f d/2 A B d f S küresel k izin alanı ise Brinell sertliği i (BSD) şu şekilde tanımlan mlanır r : BSD = P S (f) izin en fazla derinliği i ise, S = Π D f Ancak f'nin ölçümü çok zordur.
Brinell Sertlik Deneyi D P C E f d/2 A B f = SERTLĐK f d D 2 1 2 D Üçgenlerin benzerliğinden inden ( AEB CEB) f 2 2 f d 2 = d 2 D f 2 d D.f + = 0 4 d 2
Brinell Sertlik Deneyi D P C E f d/2 A B BSD = SERTLĐK f d πd D 2P P BSD = = S ( ) 2 2 D d olduğundan undan P πdf Bu formülde, P kg, D ve d mm olarak yerine konulmalıdır. Esasen bu bir basınç ölçümüdür r ve birimi kgf/mm 2 dir. Ancak birimi nadiren kullanılır.
Brinell Sertlik Deneyi Deneyde kullanılan lan bilyeler: SERTLĐK Brinell sertliği i 450 den küçük üçük k olan malzemeler için i in sertliği i en az 850 BSD olan çelik bilye. sertliği i 450<BSD<630 ise metal karbür r bilyedir. BSD>630 ise sertliklerin Brinell yöntemiyle ölçülmesi tavsiye edilmez. Standart bilye çapı 10 mm, Standart yükler y 500 kgf ile 3000 kgf arasında (500 kgf artış ışla) dır. d
Brinell Sertlik Deneyi SERTLĐK Sert malzemeler daha büyük b k yüklerin y uygulanmasını gerektirir. Uygulanan yük y k bakır, pirinç gibi yumuşak metaller için i in 500 kgf, dökme alüminyum için i in 1500 kgf ve demir, çelik gibi sert metaller için i in 3000 kgf dir dir. 10 mm standart ölçü bilyesinin dışıd ışındaki bilye çapları 5 ve 2.5 mm dir dir.
Brinell Sertlik Deneyi SERTLĐK Deney esnasında, nda, yük y k malzeme üzerinde belirli bir süre s (genellikle 10 ile 30 saniye arasında) tutulur. Yük k uygulandığı ığında malzeme tepkisindeki değişiklikleri iklikleri karşı şılamak için in yükün y n uygulandığı süre belirlidir. Sert malzemeler, örneğin çelik için i in 15 s yükleme y süresi s yeterlidir. Yumuşak ve metal alaşı şımlar, örneğin pirinç alaşı şımları için in 30 s ve magnezyum için i in yaklaşı şık k olarak 2 dakikadır.
Brinell Sertlik Deneyi SERTLĐK Hesaplanan BSD yanında nda bilya çapı/yük/yükleme kleme süresis resi (mm/kgf kgf/s) sırasıyla bilgi olarak eklenir. Örnek 99 BSD 5/500/30. Brinell deneyinde kullanılan lan batıcı uç diğer deneylerde kullanılanlara lanlara kıyasla k daha büyük b k bir alanı kapsar Bu nedenle lokal heterojenliklere daha duyarlı olan küçük üçük k izlere göre malzemenin sertliğini ini genel olarak daha iyi temsil eder.
SERTLĐK Vickers Sertlik Deneyi Brinell sertlik deneyi, sertliği çoğunlukla 65-450 arasında olan yumuşak çelik veya yapı çeliğinin inin muayenesinde kullanılır. Malzeme daha sert olunca deneyde kullanılan lan çelik bilyanınşekil değişimi imi de önem kazanır. Bu nedenle daha değişik ik yöntemler y kullanmak gerekir. Bunların n en önemlisi Vickers sertlik deneyidir. Bu yöntemde y metal yüzeyine y batıcı olarak kare kesitli ve tepe açısıa 136 olan elmas piramit bir uçu kullanılır
SERTLĐK Vickers Sertlik Deneyi Vickers deneyi ile Brinell deneyinde aynı cihaz kullanılır. Yalnızca batıcı uç değiştirilir. Piramidin bıraktb raktığı izin köşegeni k (d), her iki köşegen uzunluğunun unun milimetrenin 1/1000 i duyarlılıkta mikroskopla ölçülmesi ve ortalamasının n alınmas nması ile tespit edilir. Vickers sertliği i (VSD) aşağıa ğıda verilen bağı ğıntı ile hesaplanır r : 2Psin P VSD = VSD = 2 S d α 2 Piramidin tepe açısı a =136 olarak alınırsa, 1.854 P VSD = 2 d
SERTLĐK Vickers Sertlik Deneyi Deney yüküy 0.025-120 kgf arasında olabilir. Uygulama süresi s 10-15 15 saniyedir. Vickers deneyi mikrosertlik ölçümünde de kullanılır. Bu yöntemle y en yumuşak malzemeden en sert malzemeye kadar geniş bir aralıkta sertlik ölçümü yapılabilir.
SERTLĐK Vickers Sertlik Deneyi VSD nin yanında nda gerektiğinde inde sırass rasıyla deney yüküy ve uygulama süresi s yazılır. Örneğin, 550 VSD/30/20; deney yükünün y n 30 kgf, Uygulama süresinin s 20 saniye ve Vickers sertliğinin inin 550 olduğunu unu gösterir. 600 e e kadar Brinell sertliği i yaklaşı şık olarak Vickers sertliğine ine eşittir. e Vickers sertliğinin inin birimi kgf/mm 2 dir.
SERTLĐK Vickers Sertlik Deneyi Vickers sertliğinin inin avantajı,, oldukça doğru okumalar yapması ve tüm t metal ve işlem i görmg rmüş yüzeyler için in sadece bir tip batıcı ucun kullanılmas lmasıdır. Vickers sertliği i metallerin yanında nda seramik malzemelerin sertliğinin inin ölçümünde de güvenilir g bir sertlik ölçüm m metodudur. Vickers sertliği ölçme yöntemi y daha uzun zaman almakla beraber en duyarlı sertlik ölçüm m yöntemidir. y Malzeme sertliğini ini temsil edecek ortalama bir d değeri eri için i in çok sayıda izin ölçülmesi gerekir.
Knopp Sertliği SERTLĐK b t Bir malzemenin göreceli g mikrosertliği Knoop batma deneyi ile belirlenebilmektedir Bu deneyde tepe açısıa 130º ve 173º 30 olan piramit şekilli elmas bir uçu malzeme üzerine bastırılır. r. L = b L 7.11 Malzemenin sertli b = bulunur. 4.00 t Bir boyutu diğerinin yaklaşı şık k olarak 7 katı olan bir iz oluşur. ur. Malzemenin sertliği i izin derinliği ölçülerek
Knopp Sertliği SERTLĐK b t Vickers sertlik ölçme deneyine göre g daha düşük k kuvvetler uygulanır. Knoop deneyi, cam ve seramik gibi gevrek malzemelerin sertliğinin inin test edilmesini sağlar. L = b L 7.11 Malzeme üzerine uygulanan yük y k genellikle 1 kgf den daha azdır. Batıcı uç yaklaşı şık k olarak 0.01 ile 0.1 mm arasında dört d yanlı bir iz bırakb rakır. r. 14.2P b = 4.00 t KSD = L 2
Shore Sertliği SERTLĐK Bu yöntemde y bir düşey d tüp t içinde inde düşürülen d bir çekicin cisme çarpıp p geri sıçramass raması ile ulaştığı yükseklik ölçülür. Metalin sertliği i ile bu sıçrama s yüksekliği i orantılıdır. r.
Shore Sertliği SERTLĐK Lastiklerde kullanılan lan yöntemde y ise lastiğin in içine i ine batmaya çalışan bir uçu kullanılır. Ucun gerisinde bulunan yay lastiğin in sertliğine ine göre g gerilir ve yayın n gerilmesine bağlı olarak lastiğin in sertliği i belirlenir. Ancak burada elde edilen sonuçlar yalnız z sertliğe değil malzemenin elastisite modülüne ve plastik şekil değişim im yapabilmesine de bağlı olduğundan undan diğer deneylerden farklı sonuçlar verebilir.
Beton Test Çekici SERTLĐK Beton tabancası adı da verilen bu aygıttaki bir yay aracılığı ığıyla çelik bir bilya beton yüzeyine y fırlatf rlatılır. r. Bilya beton yüzeyine y çarptıktan sonra geri sıçrar. s Bu sıçrays rayış yüksekliği i ne kadar büyük b k ise betonun sertliği i ve dayanımı o kadar büyüktb ktür. Yapılar ların n yerinde muayenesinde basitliği i nedeniyle sık s k kullanılır. Bu deneyin amacı sertlikten giderek betonun dayanımını saptamaktır. Betonun yüzeyden y itibaren zamanla sertleşti tiği i için, i in, eski binalarda yanılt ltıcı sonuçlar vermektedir.
SERTLĐKLE MUKAVEMET ARASINDAKĐ ĐLĐŞKĐ
SERTLĐK Sertlikle Mukavemet Arasındaki İlişki Hem sertlik hem de çekme dayanımı metallerin plastik deformasyona karşı direncini gösterir. g Sonuç olarak bu iki değer er kabaca orantılıdır. r.
SERTLĐK Sertlikle Mukavemet Arasındaki İlişki Dökme demir, çelik ve pirincin çekme dayanımı Brinell sertliğinin inin bir fonksiyonudur. Aynı oransal ilişki tüm t m metaller için in kurulamaz. Çoğu çelik için i in pratik olarak, Brinell sertliği i ve çekme dayanımı arasındaki ilişki şu şekildedir. ( MPa) 3.45 BSD ÇD =
Dokuz Eylül Üniversitesi Đnşaat Mühendisliği Bölümü YAPI MALZEMESĐ I DERSĐ AŞINMAYA DAYANIKLILIK Doç. Dr. Halit YAZICI http://kisi.deu.edu.tr/halit.yazici/
AŞINMAYA DAYANIKLILIK Aşınma sürtünen yüzeylerden malzeme kaybı olarak tanımlanır. Aşınma miktarı malzemenin türüne, sürtünen yüzeylerin biçimine, sürtünme koşullarına ve çevrenin kimyasal etkilerine bağlıdır. Sürtünen hareketli parçaların bulunduğu aletler, üzerinden hareketli cisimlerin geçtiği yol, döşeme vb. malzemeler zamanla aşınma etkisine girerler.
AŞINMAYA DAYANIKLILIK Adezif Aşınma Cisimlerin yüzeylerine y mikroskopla bakıld ldığı zaman, gözle g çok düzgd zgün n görünen g yerlerin aslında girintili çıkıntılı olduğu u anlaşı şılır. Böylece iki cismin sürts rtünmesi ile cismin yüzeyindeki y belirli tepe noktalarda gerilme yığıy ığılmaları oluşur. ur. ekil değişimlerinin imlerinin ve sıcakls caklığın n artımı ile sürts rtünen iki cisimden kesme dayanımı küçük k olandan bazı parçalar alar kopar. Bu tip aşıa şınmaya adezif aşınma denir.
AŞINMAYA DAYANIKLILIK Abrazif Aşınma Sürtünen cisimlerden biri yumuşak diğeri sert ise, sert cisim yumuşak olanı çizerek ve kazıyarak aşıa şınmaya neden olabilir. Bu tip aşıa şınmaya abrazif aşınma denir. Endüstride üretim teknolojisinde taşlama ve parlatma işlemleri bu aşıa şınma türüne t dayanır. Çok iyi parlatılm lmış ve sertleştirilmi tirilmiş yüzeylerde abrazif aşınma en düşük d k düzeydedir. d Sertlik yanında nda malzemenin aşıa şınmasını etkileyen diğer faktörler, malzemeye uygulanan basınç ve aşıa şındırma süresidir. s
AŞINMAYA DAYANIKLILIK Korozif Aşınma iki cisim arasında suyun veya başka bir sıvının s bulunması,, bunlarla katı cisimler arasında bazı kimyasal reaksiyonların oluşmas masına neden olur. Bu reaksiyonlar sonunda oluşan maddelerin cisimlerden ayrılmas lması ile cisim aşıa şınır. Bu tip aşıa şınmaya Korozif aşınma denir.
AŞINMAYA DAYANIKLILIK Metallerde aşıa şınma olayı ve deneyi İnşaat MühendisliM hendisliğinde inde metallerde aşıa şınma olayına, demiryolu raylarında rastlanır. r. Metalik malzemelerin aşıa şınmaya dayanıkl klılık k deneyi zor bir deneydir. Genellikle deney belirli bir basınç ile malzeme yüzeyine y temas ettirilen ve bir eksen etrafında dönen d millerle yapılır. Malzeme örneği, deney öncesi ve sonrası tartılıp, ağıa ğırlıktaki azalma deney süresine bölünerek, b aşıa şınmaya dayanıkl klılık k g/dak cinsinden tanımlan mlanır.
AŞINMAYA DAYANIKLILIK Taş yapılı cisimlerde aşıa şınma olayı ve deneyi Yapı mühendisliğinde inde özellikle taş bünyeli elemanlar aşıa şınma olayının etkisinde kalırlar. Bu nedenle beton yol, hava meydanı,, merdiven basamakları,, döşemeler d gibi yerlerde kullanılan lan malzeme aşıa şınmaya dayanıkl klı olmalıdır.
AŞINMAYA DAYANIKLILIK Taş yapılı cisimlerde aşıa şınma olayı ve deneyi Bu tür t r malzemenin deneyi, bir düşey d eksen etrafında ve yatay düzlem d içinde i inde dönen d 60 cm çaplı madensel bir tabladan oluşan Dorry (Böhme)) aygıtı ile yapılır. Tablanın üzerine dönüşd sırasında belirli özelliklere sahip aşıa şındırıcı toz akıtılmaktad lmaktadır. Bu şekilde pürüzlp zlü yüzeyde, malzeme dönen d ağıa ğırlıkların n altında aşınır.
AŞINMAYA DAYANIKLILIK Taş yapılı cisimlerde aşıa şınma olayı ve deneyi Tabla dakikada 28-30 devirlik hızla döner. d 440 devir sonra malzeme tartılarak veya hacmi ölçülerek aşınma miktarı saptanır. Bu deneyin ıslak yapıld ldığı cihazlarda vardır. r. Bu tip deneyler daha çok karo plak gibi yüzeysel y elemanlar üzerinde yapılır.
AŞINMAYA DAYANIKLILIK Taş yapılı cisimlerde aşıa şınma olayı ve deneyi Ahşap, linolyum, plastik gibi döşeme kaplamalarının n aşıa şınma miktarı Taber aleti ile bulunur. Bu deneyde, dönen d yatay bir tabla üzerine tespit edilen deney numunesi üzerine malzeme türüne t göre g seçilen bir çift aşıa şındırıcı disk belirli bir yükle y bastırılır. r. Yatay tabla döndd ndürülerek belirli bir süre s sonunda ağıa ğırlık k kaybı ölçülür. Birim mesafede aşıa şınan miktar aşıa şınma direnci olarak tanımlan mlanır.
AŞINMAYA DAYANIKLILIK Taş yapılı cisimlerde aşıa şınma olayı ve deneyi Yollarda kullanılan lan beton veya asfalt gibi kaplama malzemelerinin iskeletini oluşturan çakıl l veya kırmataşların aşınma deneyleri için i in ise Los Angeles deneyi uygulanır. İçerisinde bir raf bulunan standart boyutlardaki bir silindirik tamburun içine ine belirli ağıa ğırlıkta (P) ve tane dağı ğılımında deney örneği i konulur. Tamburun içine i ine ayrıca deney örneği i tipine bağlı olarak belirli sayıda çelik küre yerleştirilip, silindir kapatılır.
AŞINMAYA DAYANIKLILIK Taş yapılı cisimlerde aşıa şınma olayı ve deneyi Tambur dakikada 30-33 33 devirlik hızla 500 devir döndd ndürülür. r. Kürelerin ağıa ğırlığı ve dinamik etkisi ile parçalanan alanan malzeme 12 no lu elekten elenir. Bu eleğin üstünde kalan malzeme P u ağırlığında ise, aşıa şınma yüzdesi U şöyle bulunur: U = P P P u 100
AŞINMAYA DAYANIKLILIK Taş yapılı cisimlerde aşıa şınma olayı ve deneyi Hesaplanan aşıa şınma yüzdesi y (U) ne kadar küçük üçük k ise, agreganın n aşıa şınma dayanımı o kadar yüksektir. y ASTM standartlarına na göre g bu kayıp p yüzdesinin y beton agregasında 100 devir için i in % 10 u, 500 devir için i in % 50 yi, yol agregası için in 500 devirde % 30 u u geçmemesi istenir.
ĐŞLENEB LENEBĐLĐRLĐK
ĐŞLENEB LENEBĐLĐRLĐK Metalik Malzemelerde İşlenebilirlik Bazı malzemeler yapıda kullanılmadan lmadan önce bazı mekanik işlemlere tabi tutulabilir. Örneğin, betonarmede kullanılan lan donatının, n, betona yapış ışmasının (aderansın)) sağlanmas lanması amacıyla uçlaru larına kanca yapılır. Eğer deney örneği i bu işlemler i sırass rasında, çatlıyorsa veya düktilite, dayanım m gibi özelliklerini kaybediyorsa, o malzemeyi yapıda kullanmak sakıncal ncalı olabilir. Mekanik işlemler i sonucunda, malzemenin özelliklerinde önemli bir değişiklik iklik olmaması haline işlenebilme i özelliği i denir. Metalik malzemenin bu özelliği pilyaj deneyi sonucunda belirlenir
TOKLUK ve DARBEYE DAYANIKLILIK
TOKLUK ve DARBEYE DAYANIKLILIK Tokluk Ve Darbeye Dayanıkl klılık Tokluk bir malzemenin kırılmadan k önce sönümlediği i enerjinin bir ölçüsüdür. Bir malzemenin kırılmadan k bir darbeye dayanması yeteneği i söz s z konusu olduğunda unda önem kazanan bir mühendislik özelliğidir. idir. Tokluğun un en basit ölçme yöntemlerinden y birisi darbe deneyidir.
TOKLUK ve DARBEYE DAYANIKLILIK Tokluk Ve Darbeye Dayanıkl klılık Bir yapı veya yapı elemanı statik denge konumundan uzaklaştırılarak larak bırakb rakıldığında bir titreşim im hareketi yapar. Dış bir zorlama olmadığı takdirde bu hareket doğal titreşim im hareketi olarak tanımlan mlanır. Bu harekette hareketin kendini bir kere tekrarı için in geçen en zaman doğal titreşim im periyodu olarak tanımlan mlanır.. Bir yapıya veya elemana uygulanan dışd yük, doğal titreşim im periyodunun üçte birinden daha kısa k zamanda uygulanır r ise bu yüklemeye y darbe denilir.
TOKLUK ve DARBEYE DAYANIKLILIK Tokluk Ve Darbeye Dayanıkl klılık Yapı malzemeleri bazı koşullarda, örneğin ağır r bir cismin düşmesi d ile darbe etkisinde kalırlar. Çok yüksek y hızla h uygulanan kuvvet malzemede ani büyük b k gerilmelere yol açmaktadır. Cisimlerin darbeye dayanıkl klılığıığı malzemenin atom bağlar ları (kohezyon dayanımı) ) ile yakından ilişkilidir. Malzemelerin darbeye dayanıkl klılıkları,, karmaşı şık k bir olgu olup, ancak özel deneylerle saptanabilir.
TOKLUK ve DARBEYE DAYANIKLILIK Tokluk Ve Darbeye Dayanıkl klılık Darbe etkisinde malzeme dışd kuvvetlerin yapmış olduğu u bir işi etkisinde kalmaktadır. Bu işi i i dengelemek için, i in, malzeme şekil değiştirerek içi iş oluşturur. Eğer bu şekil değişim im işi i i belirli bir kritik değeri eri aşarsa a arsa malzeme darbe tesiriyle göçg öçer. Bu tip göçg öçmelere daha çok köprk prü,, yol ve havaalanlarında nda kullanılan lan malzemelerde rastlanır. r.
TOKLUK ve DARBEYE DAYANIKLILIK Tokluk Ve Darbeye Dayanıkl klılık Malzemenin darbeye dayanıkl klılığına örneğin şekli ve boyutu, kuvvetin uygulama hızı, h gerilme yığıy ığılmasının şiddeti (çentik( derinliği i ve keskinliği) i) ve sıcaklık etki eder.
TOKLUK ve DARBEYE DAYANIKLILIK Çentik darbe deneyi (Charpy( Deneyi) Malzemelerin darbeye dayanımını belirlemek için i in çentik darbe deneyi olarak da adlandırılan deneyler kullanılmaktad lmaktadır. Deneylerde kullanılacak lacak örnekler üzerinde gerilme yığıy ığılmasını sağlamak üzere çentik açılır. Uygulamada metaller için i in en çok kullanılan lan darbeye dayanıkl klılık deneyi Charpy deneyidir.
TOKLUK ve DARBEYE DAYANIKLILIK Çentik darbe deneyi (Charpy( Deneyi) Charpy darbe deneyi, büyük b k ani bir darbe nedeniyle malzemenin absorbe ettiği enerjinin miktarını ölçer ve malzemenin gevrekliğini ini değerlendirmede erlendirmede kullanılır. Hatalı ısıl l işlem i veya başka nedenlerden doğan kırılganlk lganlığı çekme deneyi ile tespit etmek mümkm mkün n olamayabilir. Çentik darbe deneyi ile bu kırılganlk lganlık rahatlıkla gözlenebilir. g
TOKLUK ve DARBEYE DAYANIKLILIK Çentik darbe deneyi (Charpy( Deneyi) Deneyde belirli ağıa ğırlıktaki tokmaklı bir pandül l belirli bir h 2, yüksekliğinden inden serbest olarak daha aşağıa ğıda mesnet üzerine konmuş,, malzeme örneği üzerine düşürülür. r. Tokmak yörüngesi y üzerindeki örneği i zayıflat flatılmış kesitinden kırarak yoluna devam eder ve çarpma nedeniyle potansiyel enerjinin bir kısmk smını kaybettiğinden inden h 2 den küçük üçük k bir h 1 yüksekliğine ine çıkar.
TOKLUK ve DARBEYE DAYANIKLILIK Çentik darbe deneyi (Charpy( Deneyi) Zayıflat flatılmış kesitin (çentik)( derinliği, i, açısı deney sonuçlar larını etkilemektedir. Genellikle çentik 2 mm derinlikli ve 45º açılıdır. Çentik dibi eğrilik e yarıçap apı 0.25 mm dir dir. Tokmağı ğın çıktığı yükseklik yutulan enerji arttıkça a azalacaktır. Deney sırass rasında yutulan enerji birim alana düşen d enerji ile ifade edilir. Sünek malzemeler gevrek malzemelere kıyasla çok daha fazla enerji yutarlar.
TOKLUK ve DARBEYE DAYANIKLILIK Çentik darbe deneyi (Charpy( Deneyi) P ile pandülün n ağıa ğırlığı,, W ile malzemenin kırılmask lması için in harcanan iş gösterilirse ve sürts rtünme gibi diğer etkiler ihmal edilirse; P h 2 = P hp 1 +W W = P (h( 2 h 1 ) Deney aletindeki özel bir düzenek d ile W doğrudan doğruya ölçülür.
TOKLUK ve DARBEYE DAYANIKLILIK Çentik darbe deneyi (Charpy( Deneyi) Hazırlanan örnek darbe etkisi ile kırılırken k rken ; Bazen tamamen kopabilir. Bazen de tamamen iki parça a haline gelmez
TOKLUK ve DARBEYE DAYANIKLILIK İzod deneyi - Charpy Deneyi Benzer bir darbeye dayanıkl klılık k deneyi de İzod deneyidir. İzod ve Charpy deneyleri arasındaki fark, deney örneğinin boyutu, örneğin mesnetleniş ve yükleniy kleniş şeklidir.
TOKLUK ve DARBEYE DAYANIKLILIK Çentik darbe tokluğunun unun sıcakls caklıkla kla değişimi imi Malzemelerin (özellikle( hacim merkezli kübik k kristal yapılı cisimler) çentik darbe toklukları sıcaklıkla kla değişir. ir. Malzeme yüksek y sıcakls caklıklarda klarda tok iken, düşük d k sıcakls caklıklarda klarda gevrek hale gelir. Normal yumuşak (hacim merkezli kübik k kristal yapılı) çelik yapılar ların çentik darbe dayanımı genellikle atmosfer sıcakls caklığının altında aniden azalır. Örneğin tipik bir çeliğin in sünekliği sıcaklık k 27ºC C den - 40ºC düştüğünde çentik darbe dayanımı 95 Nm den 14 Nm e düşebilir.
TOKLUK ve DARBEYE DAYANIKLILIK Çentik darbe tokluğunun unun sıcakls caklıkla kla değişimi imi malzemenin tokluğunu unu kaybederek gevrekleşti tiği i sıcakls caklığa çentik darbe tokluğu u geçiş sıcaklığı denir. Düşük k sıcakls caklıklarda klarda çalışacak malzemeler için i in bu özellik önem kazanmaktadır. Örneğin, sıcak s iklim şartlarında kullanılacak lacak şekilde tasarlanmış bir petrol tankeri Kuzey Buz Denizinde dalgaların n veya rüzgarr zgarın n oluşturdu turduğu darbe etkisiyle hasar görebilirg
TOKLUK ve DARBEYE DAYANIKLILIK Çentik darbe tokluğunun unun sıcakls caklıkla kla değişimi imi Malzemelerin davranışı kesitlerinde ani bir değişiklik iklik olması durumunda farklıdır. r. Çentik hassasiyeti olarak bilinen bu davranışı ışın n incelenmesinde çentik darbe deneyi iyi bir metottur. Bazı malzemeler bu etkiye karşı daha duyarlıdır. r. Böylece farklı malzemelerin çentik hassasiyeti de bu deney ile kıyaslanabilir.
TOKLUK ve DARBEYE DAYANIKLILIK Çentik darbe tokluğunun unun sıcakls caklıkla kla değişimi imi Kırılma sonuçlar ları çıplak gözle g de incelenmelidir. Genellikle iki farklı bölge gözlenmektedir. g Düz z ipeksi bölgede b düktil kırılma başlam lamıştır. Kaba taneli bölgede b ise gevrek kırılma k oluşmu muştur
Dokuz Eylül Üniversitesi Đnşaat Mühendisliği Bölümü YAPI MALZEMESĐ I DERSĐ DĐĞER MEKANĐK ÖZELLĐKLER Doç. Dr. Halit YAZICI http://kisi.deu.edu.tr/halit.yazici/