SERTLİK DENEYLERİ TS EN 10003-1 DIN 50133 TS EN 10109-1 22.03.2016 13:58 1
Sertlik; çoğunlukla bir maddenin bir başka cismin batırılmasına karşı gösterdiği direnç olarak tanımlanır Sertlik izafi bir ölçü olup, malzemelerin sürtünmeye, kesmeye ve kalıcı şekil değiştirmeye karşı direnci olarak tanımlanabilir. Sertlik, malzeme yüzeyinin kalıcı şekil değiştirmeye karşı göstermiş olduğu direnç olarak tanımlanabilir. Laboratuvarlarda özel cihazlarla yapılan muhtelif sertlik ölçme yöntemleri içinde en yaygın olanları, numune yüzeyinde elde edilen kalıcı izlere göre ölçüm yapan yöntemlerdir. Bu yöntemlerde ölçülen değer, malzemenin plastik deformasyona karşı gösterdiği dirençtir. 22.03.2016 13:58 2
Sertlik Deneyi Mekanik özelliklerin belirlenmesinde en yaygın kullanılan deneylerden biridir. Bunun nedenleri: Sertlik ölçme deneyinin basit oluşu ve malzemede daha az tahribata yol açması Malzemenin sertlik değeri ile diğer mekanik özellikleri arasında paralel bir ilişkinin bulunmasıdır. 22.03.2016 13:58 3
Cisimlerin en önemli mekanik özellikleri basınç, çekme, kesme ve eğilme dayanımlarıdır. İkinci derece önem arz eden bazı özellikler, çoğunlukla birinci derecedeki önemli özeliklere bağlıdır. Örnek: Basma dayanımı yüksek olan bir malzemenin çoğunlukla sertlik derecesi fazladır. Sert bir cisim, genellikle yumuşak olmayan ve başka bir cismin kuvvet altında a malzeme içine girmesine büyük direnç gösteren bir malzemedir. Sertlik ölçme genellikle, konik veya küresel standart bir ucun malzemeye batırılmasına malzemenin gösterdiği direnci ölçmekten oluşur. Uygun olarak seçilen sert uç, uygulanan uygun yük altında malzemeye batırıldığında malzeme üzerinde bir iz bırakır. Malzemenin sertliği, bu izin büyüklüğü ile ters orantılıdır. 22.03.2016 13:58 4
Bir cismin sertliğinin bilinmesinde ne gibi faydaları vardır: Malzemenin kökeni hakkında bilgi sahibi oluruz. Malzemenin diğer mekanik özellikleri hakkında bilgi sahibi oluruz. Sertlik ile işlenebilme özelliği arasında ters orantı vardır, sert malzemeleri işlemek zordur. Sertlik deneyi basit ve tahribatsız deneyler olduğundan, malzemenin diğer mekanik özellikleri hakkında malzemeyi elden çıkarmadan bilgi sahibi olunabilir, daha sonra örnek üzerinde diğer deneyler yapılabilir. 22.03.2016 13:58 5
Sertlik ölçümünde aşağıda verilen 4 temel yöntemden birisi seçilebilir. Parça yüzeyinin çizilmesi Parçaya bir cismin statik yükle batırılması Parçaya bir cismin darbeli yükle batırılması Parça yüzeyine düşürülen bir cismin geriye sıçraması 22.03.2016 13:58 6
Çizerek yapılan sertlik deneyi: Sert bir malzeme kendinden daha az sert olan bir malzemeyi çizer. Bu durum göz önüne alınarak bir seri MİNERAL sertliğine göre sıralanarak MOHS SKALASI (cetveli) adı verilen yarı kantitatif bir cetvel elde edilmiştir. 22.03.2016 13:58 7
Günümüzde MOHS SERTLİK SKALASI, sadece mineorolojide minerallerin sertliğinin belirlenmesinde kullanılır. 22.03.2016 13:58 8
1-TALK 2-JİPS-ALÇITAŞI 3-KALSİT 4-FLORİT 5-APATİT 6-ORTOKLAZ 8-TOPAZ 9- KORENDEN 7-KUVARS 10-ELMAS 22.03.2016 13:58 9
22.03.2016 13:58 10
22.03.2016 13:58 11
22.03.2016 13:58 12
22.03.2016 13:58 13
22.03.2016 13:58 14
22.03.2016 13:58 15
Sertlik ölçme genellikle, konik, piramit veya küresel standart bir ucun malzemeye batırılmasına karşı malzemenin gösterdiği direnci ölçmekten ibarettir. Batıcı uç, yumuşak veya akma mukavemeti düşük malzemelere daha fazla batar. Genel anlamda malzemenin sertliği uygulanan kuvvetin (F), batıcı ucun malzeme yüzeyinde oluşturduğu iz alanına (A) bölünmesiyle bulunur. Bugün laboratuvarlarda en yaygın olarak Brinell, Rockwell ve Vickers sertlik ölçme yöntemleri kullanılmaktadır. Bu yöntemlerden başka Mikrosertlik ölçme yöntemi ile endüstri tipi dinamik sertlik ölçme yöntemleri de kullanılmaktadır. 22.03.2016 13:58 16
Brinell Sertliği (HB, BSD) iz büyüklüğü ölçülür Vickers Sertliği (HV, VSD) Rockwell Sertliği (HR) batma derinliği ölçülür 22.03.2016 13:58 17
Vickers : 10 gf - 100 kgf Knoop : 10 gf - 1 kgf Brinell : 1 kgf - 3000 kgf Rockwell : 15 kgf - 150 kgf 1 kgf = 1000 gf = 1000 p = 9.81 N 22.03.2016 13:58 18
Vickers Brinell Rockwell B 22.03.2016 13:58 19
Rockwell C 22.03.2016 13:58 20
Önemli Sertlik Ölçme Metotları Statik Sertlik ölçme Yöntemleri Dinamik Sertlik ölçme Yöntemleri Özel Sertlik ölçme Yöntemleri 1. Brinell 1. Geri Sıçrama 1. Çizgi 2. Vickers 2. Poldi 2. Yufkaçlama 3. Rockwell 3. Darbeli 3. Sarkaç 4. Mikro 4. Tahribatsız Usuller 22.03.2016 13:58 21
Sertlik ölçüm yöntemleri iki grupta incelenebilir: Statik Sertlik Ölçüm Yöntemleri (laboratuvarda yapılan sertlik ölçüm yöntemleri)-(brinell, Vickers, Rockwell ve Mikro Sertlik Ölçüm Yöntemleri) Dinamik Sertlik Ölçüm Yöntemleri (Endüstriyel sertlik ölçüm yöntemleri)-(poldi çekici, Shore Skoleroskobu vb.) 22.03.2016 13:58 22
Genel anlamda malzemelerin sertliği ; F/A F : Uygulanan Kuvvet (kgf) veya (N) A : Malzeme Yüzeyinde Oluşan İzin Alanı (mm 2 ) Batıcı uç, yumuşak ve akma gerilmesi (σ Akma ) düşük malzemelere daha fazla batar. Bütün sertlik değerleri birimsiz olarak verilir. Birim yerine söz konusu deneyin kısa işareti yazılır. 22.03.2016 13:58 23
Sertlik ölçme yapılırken kullanılan yöntem ne olursa olsun, numunelerin üzerinde birkaç (en az üç) ölçme yapılıp ortalaması alınmalıdır. Çok farklı değerler ortalamaya dahil edilmeyip, raporda ayrıca belirtilmelidir. Ölçülen izler arasında en az 2.5-3.0 iz çapı kadar mesafe olmalıdır. Ayrıca izler kenarlardan da 4 iz çapı kadar içeride olmalıdır. Sertlik ölçülecek yüzeyler düzgün olmalıdır. 22.03.2016 13:58 24
22.03.2016 13:58 25
Numune Yüzeyini Mekanik Yolla Temizleme ve Parlatma Sertlik deneyinde ilk işlem olarak sertliği ölçülecek malzemenin yüzeyini ölçüm yapmaya elverişli hale getirmek gerekmektedir. Sertliği ölçülecek malzeme yüzeyinin oksitlerinden, girinti ve çıkıntılardan arındırılmış olması gerekmektedir. En önemlisi yüzeyin pürüzsüz ve parlak olması istenir. Parça yüzeyine göre aşağıdaki temizleme yöntemlerinden biri kullanılarak parça yüzeylerinin temizleme işlemi yapılır. Yüzey oksitlenmeleri, kirler ve benzeri yabancı maddeler tel fırçalarla temizlenmelidir. Girintisi ve çıkıntısı fazla olan, parlak ve düzgün olması istenilen yüzeyler zımpara taşında taşlanmalı ve parlatılmalıdır. Bu işlem için zımpara taşı veya taşlama makineleri kullanılır. Girintili ve çıkıntılı yüzeylerin, yukarıda açıklanan yöntemlerle temizlenmesinin güç olduğu durumlarda kum püskürtme vb yöntemler kullanılabilir. 22.03.2016 13:58 26
Zımparalama 2 aşamada gerçekleştirilir. 1. aşamada; kaba taşlama yapılır. Bu işlem sonucunda parça yüzeyi düzgün hale getirilir. 2. aşamada kaba taşlamadan dolayı yüzeyde meydana gelen çizilmeler veya izler ince taşlama yapılarak giderilir. 22.03.2016 13:58 27
BLOKLAR VEYA MASTAR Tüm sertlik ölçen ölçüm cihazlarında standart sertlikleri üzerinde yazılı sertleştirilmiş BLOKLAR bulunur. Sertlik ölçme cihazları işleme başlamadan önce bu bloklar ile kalibrasyonu yapılır, ondan sonra sertlik işlemine geçilir. BLOKLAR VEYA MASTAR 22.03.2016 13:58 28
Batırılarak yapılan sertlik deneyi: Malzeme endüstrisinde genellikle Rockwell, Brinell ve Vickers sertlik deneyleri kullanılmaktadır. Bu deneyler belirli bir sürede belirli bir yük altında deforme olmayan bir bilya veya koninin malzeme içine batma derinliğinin ölçülmesi ile yapılır. Farklı malzemeler için farklı deney yöntemleri olup, bunlardan elde edilen sonuçlar farklı olabilir. Bundan dolayı bir malzemenin sertliğinden bahsederken, o deney yönteminin de belirtilmesi gerekir. 22.03.2016 13:58 29
Brinell sertlik deneyi TS EN 10003-1 Vickers sertlik deneyi TS EN ISO 6507-1 Rockwell sertlik deneyi TS EN 10109-1 22.03.2016 13:58 30
22.03.2016 13:58 31
22.03.2016 13:58 32
Brinell Sertlik Ölçme Yöntemi Normen: ASTM E10 / ISO 6506 / JIS Z 2243 TS EN ISO 6506-2 :2007; 22.03.2016 13:58 33
Brinell Sertlik Ölçme Yöntemi Brinell sertlik ölçme yöntemi yumuşak veya orta sertlikte malzemeler için ve en çok 450 HB değerine kadar kullanılır. Brinell sertlik ölçümünde uygulanan standart yöntem, 10 mm. çapındaki bir bilyeyi P yükü ile malzemenin yüzeyine batırarak meydana gelen izin kısmi küresel yüzey alanının d iz çapının ölçülmesinden ibarettir (Şekil 2.1.). Brinell sertlik değeri (BSD), yükün malzeme yüzeyinde elde edilen iz alanına bölünmesiyle elde edilir. 22.03.2016 13:58 34
Erläuterung HBW 2.5/187.5: Brinell 2.5 mm Wolframkarbidkugel und 187.5 kgf Prüfkraft. HBW 5/750: Brinell 5 mm Wolframkarbidkugel und 750 kgf Prüfkraft. 22.03.2016 13:58 35
Brinell sertlik deneyinin prensip şeması. 22.03.2016 13:58 36
Kalibrasyonlu bir cihaz kullanılır. Belirli bir miktarda yük seçilir. Yük, belirli bir çapta küresel sert bir uç ile malzemeye uygulanır. Oluşan iz çapı ölçülür ve uygulanan kuvvetle ilişkilendirilir. 22.03.2016 13:58 37
22.03.2016 13:58 38
22.03.2016 13:58 39
22.03.2016 13:58 40
22.03.2016 13:58 41
22.03.2016 13:58 42
22.03.2016 13:58 43
22.03.2016 13:58 44
22.03.2016 13:58 45
22.03.2016 13:58 46
Hesaplanan HB-BSD değeri yanında BİLYA ÇAPI/YÜK/ YÜKLEME SÜRESİ(mm/kgf/s) sırası ile verilmesi gerekir. 99 BSD 5/500/30 Brinell deneyinde kullanılan batıcı uç diğer deneylerde kullanılanlara kıyasla daha büyük bir alanı kapsar. Bu nedenle lokal heterojenliklere daha duyarlı olan küçük izlere göre malzemenin sertliğini genel olarak daha iyi temsil eder. 22.03.2016 13:58 47
Standart deney şartlarında uygulanan yük 3000 kg çelik bilye veya sert metalden yapılmış bilye çapı 10 mm yükün uygulanma süresi 10-15 sn dir. Ancak sünek malzemeler (genellikle demir dışı malzemeler) için yük 500 kg a kadar indirilebilir. Batıcı uç olarak sert çelik bilye veya sert metaller için metal karbür bir bilye kullanılır. Genel olarak bir malzemenin Brinell sertlik değeri, yük ve bilye çapına bağlı olarak değişir. Bu değişkenlere bağlı olarak aynı Brinell sertlik değerinin elde edilebilmesi için, malzeme yüzeyinde meydana getirilen izlerin geometrik benzerliği sağlanmalıdır. 22.03.2016 13:58 48
Bu benzerliğin sağlanabilmesi için yükleme derecesi C = P/D 2 oranının sabit kılınması, yani : (P 1 / D 12 ) = (P 2 /D 22 ) = (P 3 /D 32 ) = eşitliğinin temini gerekir. Genellikle çelik ve dökme demirler için yükleme derecesi C=30, bakır ve alüminyum alaşımları için C=10 veya 5, çok yumuşak metaller için C=2,5 veya 1,25 alınır. 22.03.2016 13:58 49
Yük derecesi N kp 0,102F F 30 10 5 2,5 1,25 D 2 D 2 Kullanım aralığı HB 67-450 22-315 11-158 6-78 3-39 Demir esaslı malzemeler ve yüksek dayançlı alaşımlar Demir Dışı Metaller HB sertlik yönteminin kullanıldığı malzemeler -yumuşak çelik -çelik -dökme çelik -temper döküm -titanyum alaşımları -Ni ve Co alaşımları -hafif metaller -döküm alaşımları -bakır -pirinç -bronz -nikel -saf alüminyum - magnezyum -çinko -dökme pirinç -yatak malzemeleri -kurşun -kalay -yumuşak metaller Ölçülen değerler, ancak muayene yükü ve küre çapının karesi arasında sabit bir oran varsa karşılaştırılabilrler. Bu orana yükleme derecesi adı verilir. 22.03.2016 13:58 50
Bilya çapı D (mm) 10 5 2,5 1 3000 750 187,5 30 Deney yükü F/D 2 yük derecesi kp olarak 30 10 5 2,5 1,25 1000 250 62,5 10 500 125 31,25 5 250 62,5 15,625 2,5 125 31,25 7,8125 1,25 Deney yükü seçim tablosu 22.03.2016 13:58 51
22.03.2016 13:58 52
Brinell sertlik değeri (HB), numuneye uygulanan yük değerinin oluşan izin yüzey alanına bölünmesi ile elde edilir. 22.03.2016 13:58 53
22.03.2016 13:58 54
Brinell Bilya Tipleri Kullanılan standart bilya çapı 10 mm ± 0,0045 dir. Maksimum yük numuneye uygulandığında, bilya çapındaki değişme tolerans değerini aşmamalıdır. BSD <450 şartını sağlayan malzemelerde sertleştirilmiş ve menevişlenmiş çelik bilyalar (850 BSD) kullanılır. BSD <630 şartını sağlayan malzemelerde metal karbür bilya kullanılabilir. BSD >630 ise Brinell sertlik ölçümü tavsiye edilmez. 22.03.2016 13:58 55
22.03.2016 13:58 56
Deneyde dikkat edilecek hususlar: Minimum malzeme (numune) kalınlığı S min = 17xbilyanın batma derinliği kadar olmalıdır. Numene yüzeyi parlak ve düzgün olmalıdır. Kalıcı iz çapı 0,2D den küçük ve 0,7D den büyük olmamalıdır. 0,2D < d < 0,7D Numune üzerinde kalan izin merkezinin parça kenarından ve bir diğer izin merkezinden uzaklığı iz çapının iki katı kadar olmalıdır (2d). İz çapı (d) 0,01 mm hassasiyetle ölçülmelidir. İz tam dairesel değilse birbirine dik doğrultudaki çaplar ölçülüp, ortalaması alınmalıdır. 400 HB ye kadar olan sertlikler için, sertleştirilmiş çelikten imal edilmiş bilyalar kullanılır. Sert malzemelerde karbürden yapılmış bilyalar tercih edilir. Bu sertlik ölçme yöntemi çok sert malzemelere ve ince yüzey tabakalarına uygun değildir. 22.03.2016 13:58 57
Kısa Gösterimler: 280 HB : Genellikle en fazla kullanılan standart şartlar söz konusu ise (10 mm çapında küre ve 3000 kg yük) ayrıca 10-15 sn bilyanın etkime süresini ifade eder. 300 HB 5/250/30 : Genel durum dışındaki muayene şartları arka arkaya belirtilir ve eğik çizgilerle birbirinden ayrılır. 300 rakamı brinel sertlik değerini 5 rakamı: Bilya çapını 250 rakamı: uygulanan yükü (kg) 30 rakamı: bilyanın etkime süresi (sn) gösterir. 22.03.2016 13:58 58
D= 2.5 mm, C= 30 (Çelik) için uygulanacak yük ne kadardır. P = C D 2 P = 30 2.5 2 = 187.5 Kgf 22.03.2016 13:58 59
22.03.2016 13:58 60
Metallerde BSD ile çek arasında 400 BSD ye kadar doğrusal ilişki vardır. 2 2 BSD( kgf / mm ) ç( kgf / mm ) 3 2 BSD( kgf / mm ) ç( MPa) 10 3 22.03.2016 13:58 61
22.03.2016 13:58 62
HB HB HB 22.03.2016 13:58 63
ÖRNEKLER 0,34 0,34 0,36 22.03.2016 13:58 64
Rockwell Sertlik Ölçme Yöntemi Normen: ASTM E18 / ISO 6508 / JIS Z 2245 TS EN ISO 6508-1 :2015; 22.03.2016 13:58 65
Rockwell Sertlik Ölçme Yöntemi Rockwell sertlik değeri, belirli bir yük ile malzemeye batıcı uç bastırıldığında meydana gelen izin derinliği ile ters orantılı bir sertlik değeridir. Bu sertlik ölçme yönteminde, bilye veya koni şeklindeki standart bir batıcı uç, önce küçük bir ön yükle (10 kg) bastırılarak malzeme yüzeyinde oluşan izin dip kısmı başlangıç noktası alınır. Daha sonra yük daha büyük belirli bir değere artırıldıktan sonra tekrar önceki ilk yüke dönülerek, başlangıçtaki ize göre meydana gelen iz derinliğindeki net artışla ters orantılı bir sayı olarak Rockwell sertliği belirlenir. 22.03.2016 13:58 66
Erläuterung: HRE (Rockwell E-Skala): 1/8 Ø Wolfram Kugeleindringkörper, 100 kgf Hauptprüfkraft HR30N (Superficial Rockwell 30N-Skala): Diamant Kegeleindringkörper, 30 kgf Hauptprüfkraft 22.03.2016 13:58 67
22.03.2016 13:58 68
22.03.2016 13:58 69
Rockwell sertlik ölçme yöntemi uygulamada en yaygın olarak kullanılan sertlik ölçme yöntemidir. Uygulamada Rockwell sertlik değeri belirli koşullarda elde edilen batma derinliği yerine ona karşı gelen boyutsuz bir sayı ile belirtilir. Değişik deney koşullarında elde edilen farklı düzeydeki sertlik sayıları R A, R B, R C... gibi simgelerle verilir. Bu sayılar 0 ila 100 arasında bir değer alır. En sert malzemelerin Rockwell sertliği konik elmas bir batıcı uçla 150 kg yük uygulanarak ölçülür ve sonuçlar R C ile belirtilir. 22.03.2016 13:58 70
Batıcı uç olarak 1,588 mm (1/16 inç) çapında çelik bilye kullanıldığında ise büyük yük 100 kg olarak alınır ve sonuçlar R B ile belirtilir. Bunlardan başka elmas konik uç veya farklı çaplardaki bilyeler ile farklı büyük yükler uygulanarak çeşitli Rockwell sertlik değerleri (R A, R D, R F v.s. gibi) belirtilir. Bunlar dışında küçük yüklerle (15 kg ila 45 kg arasında) Rockwell yöntemi ile yüzey sertliği ölçmeleri de yapılabilir. 22.03.2016 13:58 71
22.03.2016 13:58 72
22.03.2016 13:58 73
22.03.2016 13:58 74
22.03.2016 13:58 75
22.03.2016 13:58 76
22.03.2016 13:58 77
22.03.2016 13:58 78
22.03.2016 13:58 79
22.03.2016 13:58 80
22.03.2016 13:58 81
22.03.2016 13:58 82
22.03.2016 13:58 83
22.03.2016 13:58 84
22.03.2016 13:58 85
İşlem Aşamaları 1-Önce HRC veya HRB,HRA sertliği mi yapılacak ona karar verilir. Buna göre uç seçimi yapılır. Rockwell testinde iki farklı uç kullanılır. Bilya uç (HRB ölçümünde 1/16, 1/8, 1/4, 1/2 çaplarında) Elmas uç 120 (HRC ve HRA ölçümünde) 22.03.2016 13:58 86
2.Batıcı uç ile önce sabit bir ÖN YÜK uygulanır.bu yükü uygulamamızın sebebi, yüzeydeki olumsuzluklardan sertlik değerinin etkilenmemesi gerekir. 3.Daha sonra NORMAL YÜK uygulanır. RA=10+50=60 Kg Elmas konik uç RB=10+90=100 Kg 1/16 RC=10+140=150 Kg Elmas konik uç 4. Rockwel sertlik değeri pratik olarak direkt kadrandan okunur. Ancak teorik olarak bulunması: 0,2/100 = 0,002 derinlik = 1 Rockwel kabul edilir. HR= Rockwel sertlik değeri = 100- Batma derinliği/0,002 22.03.2016 13:58 87
1 HRA: Yüzey kaplaması yapılmış ince malzemelerin sertlikleri için kullanılır. 1HRB : Orta sertlikteki demir çelik,alüminyum ve bakır malzemelerin sertlikleri için kullanılır. 1 HRC : 100HRB den daha yüksek sertliğe sahip olan tüm malzemelerin sertlik ölçümünde kullanılır. Rockwel sertlik deneyinde kullanılan standartlar ASTM E18 Metal ISO 6508 Metal ASTM D785 Plastikler 22.03.2016 13:58 88
ÖRNEKLER 1. Bir deney numunesine elmas uç kullanılarak 150 Kg yük uygulanarak 0,084 mm batma derinliği ölçülmüş. Sertlik değerini bulunuz. HRC = 100 0. 084/0. 002 = 58 2. 1/16 çapında çelik bilya uç kullanılarak 100 Kg lık yük altında sertliği ölçülen bir metalik malzemede batma derinliği 0,098 mm ölçülmüştür. Metalik malzemenin sertlik değerini bulunuz. HRB = 100 0. 098/0. 002 = 51 22.03.2016 13:58 89
Numune yüzeyini Kimyasal yollarla Temizleme: Sertliği ölçülecek numunenin yüzeyinde kir, pas, yağ gibi yabancı maddeler bulunmaması gerekir. Bundan dolayı sülfürik asit, benzin, benzol, mazot, fosforik asit, sodyum hidroksit, potasyum hidroksit veya elektroliz gibi kimyasal metotlardan biri kullanılarak numune yüzeyi temizlenmelidir. 22.03.2016 13:58 90
KONİK UÇ KÜRESEL UÇ Malzeme cinsine göre kullanılan uç çeşitleri 22.03.2016 13:58 91
Numune malzemenin cihaza yerleştirilmesi ve yükün sıra ile uygulanması 22.03.2016 13:58 92
Sertlik Değerini Cihazdan Okuma: Ana yükün uygulanması ile ölçü saatindeki ibrenin hareketsiz hale gelmesi yaklaşık olarak 15-30 saniye beklenir. İbrenin durması ile ana yük kolu ters yönde çevrilerek ana yük kaldırılır. Ana yükün kaldırılması ile harekete geçen ölçü saatindeki ibre durduğunda ölçü bize malzemenin sertlik değerini verir. Son olarak ön yükün kaldırılması ile deney tamamlanmış olur. Ön ve ana yükün uygulanması Ana yükün kaldırılması Değerin okunması 22.03.2016 13:58 93
Deney sonuçlarının güvenilir ve doğru olması için, deneyin numunenin en az üç farklı noktasına uygulanması gerekir. Ölçüm noktasının kenara uzaklığı iz çapının en az 2.5 katı ve izler arasındaki mesafe 2-3 mm olması gerekir. 22.03.2016 13:58 94
Sembol Batıcı uç Büyük Yük (kg) Kullanılan Bölümün Rengi Tipik kullanma Yerleri B 1.588 mm (1/16 inç) bilya 100 Kırmızı Bakır alaşımları, Pirinçler, yumuşak çelikler, alüminyum alaşımları, orta sertlikteki malzemeler, temper döküm v.s.. C Elmas konik uç 150 Siyah Çelik, sert dökme demirler, Perlitik temper döküm, titanyum Derin olarak yüzey sertleştirilmiş çelik ve rockwell B değeri 100 den fazla olan diğer malzemeler A Elmas konik uç 60 Siyah Sert metaller, ince çelik ve yüzeyi İnce tabaka halinde sertleştirilmiş Çelik D Elmas konik uç 100 Siyah İnce çelik,orta kalınlıkta yüzeyi sertleştirilmiş çelik ve perlitik temper döküm E 3.175 mm (1/8 inç) bilya 100 Kırmızı Dökme demir, alüminyum ve magnezyum alaşımları, yatak alaşımları F 1.588 mm (1/16 inç) bilya 60 Kırmızı Tavlanmış bakır alaşımları, yumuşak ince saç metaller G 1.588 mm (1/16 inç) bilya 150 Kırmızı Fosforlu bronz, berilyumlu bakır, temper dökümler, bilyanın yassılaşma ihtimalini gidermek için üst sınır G92 Rockwell sertliğidir H K L 3.175 mm (1/8 inç) bilya 3.175 mm (1/8 inç) bilya 6.350 mm (1/4 inç) bilya 60 150 60 Kırmızı Kırmızı Kırmızı Yatak metalleri ve diğer çok yumuşak veya ince malzeme. Altta bulunan mesnetin etkisini minimuma indirmek için en küçük bilya ile en ağır yük kullanılır. M 6.350 mm (1/4 inç) bilya 100 Kırmızı P 6.350 mm (1/4 inç ) bilya 150 Kırmızı R 12.700 mm (1/2 inç) bilya 60 Kırmızı S 12.700 mm (1/2 inç) bilya 100 Kırmızı V 12.700 mm (1/2 inç) bilya 150 Kırmızı 22.03.2016 13:58 95
Rockwell sertlik testinde kullanılan çeşitli numune parçalarını destekleyen ve sık kullanılan örs örnekleri 22.03.2016 13:58 96
Rockwell sertlik testinde kullanılan çeşitli numune parçalarının desteklenmesi ve ölçümü 22.03.2016 13:58 97
İnce yüzeyli silindirik bir parçanın Gooseneck adaptörü kullanarak Rockwell sertlik testinin yapılmasını sağlayan düzenek 22.03.2016 13:58 98
Geniş yüzeyli parçaların sertlik testi için kullanılan portatif Rockwell sertlik cihazı 22.03.2016 13:58 99
Özel olarak dizayn edilmiş büyük test parçalarının dikey destekler kullanılarak Rockwell cihazında sertliğinin ölçülmesi 22.03.2016 13:58 100
HRB Yöntemi Yumuşak çelikler, bakır alaşımları ve alüminyum alaşımlarına uygulanır. Yük : 10+90=100 kp B. Uç : 1/16 inç çelik bilya Süre : 20 sn HRC Yöntemi Çelikler, sert çelikler, sert dökme demirler, 100 HRB den daha sert olan malzemelere uygulanır. Yük : 10+140=150 kp B. Uç : 120ºlik elmas koni Süre : 20 sn 22.03.2016 13:58 101
Vickers Sertlik Ölçme Yöntemi - ASTM E384 Mikro-/makro Deney kuvvet alanı - ISO 6507 Mikro-/Makro Deney kuvvet alanı - JIS Z 2244 - TS EN ISO 6507-1 22.03.2016 13:58 102
Vickers Sertlik Ölçme Yöntemi Vickers sertlik deneyinin kullanım alanı oldukça geniştir. Vickers sertlik ölçme yöntemi ile; en sert malzemeler ve sinterlenmiş sert malzemeler de aralarında olmak üzere çok yumuşak ve her sertlik derecesindeki malzemelerin sertliği ölçülebilir. Aynı zamanda ince sert yüzey tabakaların da sertliği bu yöntemle ölçülebilir. Sertliğin sayısal değeri 3 HV (kurşun) ve 1500 HV (sert metal) arasında değişir. 22.03.2016 13:58 103
Vickers sertlik ölçümü tek bir standarda göre hazırlanmış tabanı kare ve tepe açısı 136 olan piramit şeklindeki elmas batıcı bir ucun değişken yükler altında malzeme yüzeyine batırılması işleminden ibarettir. Belirli bir yükte malzeme yüzeyine bastırılan batıcı uç Şekil de görüldüğü gibi bir iz oluşturur. Vickers Sertlik Değeri (VSD), uygulanan P yükünün (kg) iz alanına (mm 2 ) bölümüdür. İz alanının hesaplanmasında meydana gelen izin köşegenleri (d 1 ve d 2 ) ölçülüp ortalama iz köşegeni d = ( d 1 + d 2 ) / 2 belirlenir. Buna göre Vickers Sertlik Değeri (VSD), 22.03.2016 13:58 104
Muayene yükü: Vickers sertlik ölçümünde malzemenin sertliğine bağlı olarak, 1.96N ile 980N arasındaki değerlerde bir yük uygulanabilir. 1,96 N ile 49N arasındaki yükler küçük yük bölgesi, 49N ile 980N arasındaki yükler ise normal yük bölgesi olarak adlandırılır. Muayene yüzeyi çok küçük veya ince ve yüzeyi ince tabaka halinde sertleştirilmiş olan numuneler için veya yüzeyin çok az tahrip edilmesi gereken durumlarda küçük yük bölgesindeki yüklerin kullanılması tercih edilir. Yük darbesiz olarak yaklaşık 5 sn içerisinde en yüksek değerine ulaşmalı ve 10-15 sn etki etmelidir. 22.03.2016 13:58 105
Vickers sertlik değeri uygulanan yükle normal bölgede değişmez, yükün malzeme sertliğine bağlı olarak artırılması, daha büyük bir iz alanı hesaplanarak iz köşegenlerinin daha kolay ve doğrulukla ölçülebilmesi içindir. Küçük yük bölgesinde ise şekil değişimi içindeki elastik kısmın payı arttıkça (yük azaldıkça) sertlik değerinin arttığı görülür. Malzeme yüzeyinde meydana gelen iz tabanı, malzemenin termo-mekanik geçmişine bağlı olarak kusurlu kare şeklinde olabilir. Bu nedenle izin iki köşegeni ölçülerek ortalama iz köşegeni belirlenmelidir. Sertlik değerine BSD işaretinin yanında deney yükünün 0,102 ile çarpılmış sayısal değeri ve gerektiğinde yükleme derecesi (saniye) eklenir. 22.03.2016 13:58 106
22.03.2016 13:58 107
22.03.2016 13:58 108
22.03.2016 13:58 109
22.03.2016 13:58 110
Vickers sertlik deneyinin prensip şeması. 22.03.2016 13:58 111
22.03.2016 13:58 112
22.03.2016 13:58 113
22.03.2016 13:58 114
22.03.2016 13:58 115
22.03.2016 13:58 116
22.03.2016 13:58 117
22.03.2016 13:58 118
22.03.2016 13:58 119
22.03.2016 13:58 120
22.03.2016 13:58 121
22.03.2016 13:58 122
Örneğin: 450 VSD 50 : Vickers sertliği 450. Muayene yükü 50/0,102 =490N ve yükün etkime süresi 10-15 sn lik normal süre olduğunu gösterir. 22.03.2016 13:58 123
22.03.2016 13:58 124
VİCKERS SERTLİĞİ UYGULAMALARINDA YAPILAN HATALAR 22.03.2016 13:58 125
22.03.2016 13:58 126
22.03.2016 13:58 127
22.03.2016 13:58 128
22.03.2016 13:58 129
Mikro-Sertlik Ölçümü Normen: ASTM E384 / ISO 4545 / JIS Z 2251 22.03.2016 13:58 130
Mikro-Sertlik Ölçümü Çok küçük numuneler İnce sac malzemeler Karbürleme, dekarbürleme, nitrürleme yapılmış yüzeyler Elektrolitik kaplanmış malzemeler (kaplama malzemesinin sertlik değeri) Ayrıca; Alaşımlardaki fazların sertliği Cam, porselen, metal-karbür gibi çok kırılgan malzemeler 22.03.2016 13:58 131
Deney malzemesine uygun yük seçilir ve uç malzemeye 1 µm den fazla batmaz. Cihaz komple metal mikroskobu içerir. Uygulanacak yük miktarı ve tatbik süresi önceden ayarlanır ve otomatik olarak gerçekleşir. Numune mikroskop tablasına yerleştirilir. Net görüntü için odaklama yapılır. Yükün uygulanması için objektif kenara çekilir, batıcı uç numune üzerine gelir. Yük uygulandıktan sonra bu kez batıcı uç kenara geçer. Oluşan iz üzerinde ölçüm yapmak üzere tekrar ölçekli objektif setlik ölçülen bölgeye gelir. İzin boyutları tespit edilir. Cihaz gerekli hesaplamaları yaparak uygun sertlik değerini verir. 22.03.2016 13:58 132
Mikro-Sertlik Ölçme Yöntemi Bu yöntem, çok küçük numunelerin ve ince saçların sertliklerinin ölçülmesinde kullanılır. Diğer yöntemlerle karşılaştırıldığında mikrosertlik ölçümü numune hazırlanmasında çok daha fazla hassasiyet gerektiren bir yöntemdir. Mikro sertlik cihazı komple bir metal mikroskobu içerir. Numunenin metalografik parlatılması gerekir. Bu ölçme yönteminde iki farklı standart batıcı uç kullanılmaktadır. Bunlardan biri 136 lik tabanı kare olan piramit uç (Vickers ucu), diğeri ise Knoop ucu olarak bilinen 172 30 luk piramit uçtur. Knoop ucu ile mikro sertlik ölçümünde numune yüzeyinde meydana getirilen kalıcı iz tabanı baklava dilimi görüntüsündedir. 22.03.2016 13:58 133
Knoop ucu ve bıraktığı izin görüntüsü 22.03.2016 13:58 134
Mikro-sertlik değeri (MSD) uygulanan yükün (P) izdüşüm alanına (A P ) oranı olup; MSD = P A p bağıntısından hesaplanır. Knoop ucu kullanıldığında mikro-sertlik değeri P MSD = 0, 07028L 2 bağıntısından bulunur. Burada; L izin uzun köşegen uzunluğudur. Mikro-sertlik deneyinde 25 gr dan 10 kg a kadar yük uygulamak mümkündür. En uygun yükün seçiminde, meydana gelen iz köşegeninin kolayca görülebileceği bir uzunlukta olması esas alınır. 22.03.2016 13:58 135
22.03.2016 13:58 136
22.03.2016 13:58 137
22.03.2016 13:58 138
22.03.2016 13:58 139
22.03.2016 13:58 140
22.03.2016 13:58 141
22.03.2016 13:58 142
22.03.2016 13:58 143
22.03.2016 13:58 144
22.03.2016 13:58 145
Knoop-Vickers deneyinin yapılışı 1.Numune mikroskop tablasına oturtulur. 2.Net görüntü elde edilinceye kadar tabla hareket ettirilir. 3.Sertlik ölçülecek alana gelindiğinde düğmeye basılır. Uç otomatik olarak yüzeye 10-30 sn batar. 22.03.2016 13:58 146
4. Mikro sertlik ölçümünde iki standart uç kullanılır. 136 lik tabanı kare olan piramit uç (Vickers uç), malzeme üzerine kare şeklinde iz bırakır. 22.03.2016 13:58 147
Knoop ucu olarak adlandırılan 172 30 lik piramit uç, malzeme üzerine eşkenar dörtgen iz bırakır. 22.03.2016 13:58 148
5.Mikro sertlik ölçüm uygulamalarının bir çoğunda 10-1000gr arasında,bazı çalışmalarda 25-3600 gr yük uygulanması tavsiye edilmektedir. Uygulanan yükün oluşturduğu derinlik köşegenin 1/7 kadardır. 22.03.2016 13:58 149
Gerçek mikro sertlik ölçüm izleri Malzemenin sertliğine göre seçilen uygun yükler için, batıcı ucun malzemeye girdiği derinlik 1 μm geçmez 22.03.2016 13:58 150
6. Uygulanan yük ile oluşan iz ölçülür ve aşağıdaki formül ile HK olarak hesaplanır. HK = Yük/Alan katsayısı HK = P/L 2 xk Burada ; P=Uygulanan yük L=İz in uzun eksen boyu (mm) k=katsayı 22.03.2016 13:58 151
22.03.2016 13:58 152
Malzemelerin sertliğini ölçmede kullanılan Brinell, Rockwell, Vickers ve Mikro-hardness sertlik ölçme yöntemlerinde kullanılacak numunenin kalınlığı ve ölçmelerin yapıldığı bölgelerin birbirinden uzaklığı ölçülen sertlik değerinin doğruluğunu etkileyen önemli faktörlerdir. Örneğin Brinell sertlik ölçümünde, numune kalınlığı iz derinliğinin 8 katından az olmamalıdır. İz merkezinin numune kenarından uzaklığı, iz çapının en az 2,5 katı, en yakın iki izin merkezleri arasındaki uzaklık iz çapının en az 4 katı olmalıdır. Bu değerlerden sertliği ölçülecek parçanın minimum boyutlarının ne olacağı hakkında fikir sahibi olunur. 22.03.2016 13:58 153
Endüstriyel Dinamik Sertlik Ölçme Yöntemleri Endüstriyel dinamik sertlik ölçme yöntemlerinde kullanılan değişik türdeki cihazları iki ana grupta toplamak mümkündür. Darbe etkisiyle sertlik ölçen cihazlar Sıçrama miktarıyla sertlik ölçen cihazlar 22.03.2016 13:58 154
Darbe etkisiyle sertlik ölçen cihazların en tanınmış ve en yaygın kullanılan Poldi çekiçli sertlik ölçme cihazıdır. Burada (a) mili ile (b) bilyesi arasında sertliği bilinen (c) mastarı vardır. (a) miline bir çekiç yardımı ile kuvvetli darbe indirildiğin de, aynı anda hem numune hem de (c) mastarı üzerinde izler oluşur. Mastarın sertliği bilindiğinden izlerin farkı ve yardımcı tablolardan faydalanarak numunenin sertliği ölçülür. Bu cihazların boyları küçük olup (genellikle 12 cm civarında) taşınması ve kullanımı kolaydır. 22.03.2016 13:58 155
22.03.2016 13:58 156
Poldi sertlik ölçme cihazı 22.03.2016 13:58 157
Sıçrama miktarı ile sertlik ölçen cihazlarda sertliği ölçülecek numune üzerine belirli bir yükseklikten düşürülen küçük bir ağırlık numune yüzeyinde daha çok elastik bir deformasyon yaparak geriye sıçramaktadır. Sıçrama miktarı sertlik ölçmede kriter olarak kullanılmaktadır. Yumuşak malzemelerde sıçrama daha az, sert malzemelerde ise daha fazla olacaktır. Bu cihazlarda batıcı uç olarak sert bir çelik bilye veya küresel elmas uç kullanılır ve bunlar düşen ağırlığın alt yüzeyine tutturulur. Sıçrama miktarını kolaylıkla ölçmek için gösterge üzerinde hareket eden serbest ibreden faydalanılır. 22.03.2016 13:58 158
Sıçrama miktarına göre sertlik ölçen cihazlar içinde en çok tanınan ve yaygın olan Shore Skleroskobu dur. Burada düşen 20 gr ağırlık (çekiç) bir tüp içinde belirli bir (h o ) yüksekliğinden itibaren düşürülmekte ve ağırlığın numuneye çarptıktan sonraki (h r ) sıçrama yüksekliği ölçülerek sertlik değerine geçilir. Tüm gösterge 130 birimden oluşup, 100 birim ötektoid bileşimdeki (% 0,8 C lu) çeliğin su verilmiş haldeki sertliğine eşdeğer seçilmektedir. Bu tip cihazların en önemli avantajı iz bırakmadan sertlik ölçme imkanını ve çok geniş bir yüzeyde sertlik dağılımını ölçebilme kolaylığını sağlamasıdır. 22.03.2016 13:58 159
Shore Skleroskobunun çalışma şeması 22.03.2016 13:58 160
22.03.2016 13:58 161
Sertlik değeri maksimum noktaya ulaştıktan(din standartlarına göre 3 sn, ISO standartlarına göre 1 sn)sonra,otomatik olarak ölçülür. Dijital Shore cihazları DIN 53505,ISO R 688,NFT 51109,ASTM D2240 VE BS 903 Part A26 Standartlarına uygun olarak ölçüm yapmaktadırlar. İbreli ve analog tipli cihazların en önemli avantajı iz bırakmadan sertlik ölçme imkanını ve çok geniş bir yüzeyde sertlik dağılımını ölçebilme kolaylığı sağlamasıdır. 22.03.2016 13:58 162
22.03.2016 13:58 163
22.03.2016 13:58 164
Batma derinliği esas alınarak yapılan shore sertlik ölçüm cihazı Plastiğin içine batmaya çalışan bir uç kullanılır. Ucun gerisinde bulunan yay lastiğin sertliğine göre gerilir ve yayın gerilmesine bağlı olarak lastiğin sertliği belirlenir. 22.03.2016 13:58 165
Lastiklerde ve bazı plastiklerde shore sertliği: Ancak burada elde edilen sonuçlar yalnız sertliğe değil malzemenin elastisite modülüne ve plastik şekil değişim yapabilmesine de bağlı olduğundan diğer deneylerden farklı sonuçlar verebilir. 22.03.2016 13:58 166
Kullanım alanları: Yumuşak kauçuk,elastomer ve doğal kauçuk malzemeler için Shore A Shore A dan daha sert elastomerler için Shore B Orta sertlikteki elastomerler için Shore C Sert elastomerler,plastikler ve güçlü termoplastikler için Shore D Yumuşak elastomerler ve tekstil dokuma kumaşlar için Shore 0 Köpük/Sünger/hücresel kauçuklar için Shore 00 22.03.2016 13:58 167
22.03.2016 13:58 168
Shore cihazları için test blokları ve kalibre aletleri 22.03.2016 13:58 169
6 mm den kalın lastik ve plastikler için 22.03.2016 13:58 170
Shore sertlik ölçme deneyinde kullanılan standartlar; The International Rubber Hardness Degrees (IRHD) için; ASTM D1415 ISO S 48 22.03.2016 13:58 171
Bu dinamik sertlik ölçme yöntemlerinin dışında endüstride farklı prensiplerle çalışan sertlik ölçme yöntemleri de vardır. Bunlar içinde önemli bir yöntem, bilinen sertliklerde uçlar taşıyan bir seri kalemle sertlik tayin etmektedir. Bu yöntem genellikle sert malzemelere uygulanır. Kalemler artan sertlik sırasına göre numune yüzeyine sürtülüp malzemenin çizilip çizilmediği kontrol edilir. Malzemenin sertliği, numuneyi çizen ilk kalemle ondan önceki kalemin sertliği arasındadır. Endüstriyel tipteki cihazlarda sertlik ölçümü laboratuvar tipi statik sertlik ölçme cihazlarına oranla daha kabadır, bu cihazlarla ölçüm yapılırken hatalar yapılabilmektedir. 22.03.2016 13:58 172
22.03.2016 13:58 173
22.03.2016 13:58 174
Sertlik dönüşüm tablosu Çeşitli sertlik ölçme yöntemleri kabul edilebilir hata payı içinde birbirlerine dönüştürülebilir. Ayrıca Sertlik ile çekme dayanımı arasında da kaba da olsa bir bağıntı vardır. Bu bağıntı sertlik deneyinden yola çıkarak malzemenin çekme dayanımını tahmin etmemizi sağladığından oldukça önemlidir. Aşağıdaki tablo çeşitli sertlik ölçüm değerlerinin birbirlerindeki karşılıkları ve yaklaşık olarak o sertliğe karşılık gelen çekme mukavemetini göstermektedir. 22.03.2016 13:58 175
Brinell Rockwell A Rockwell B Rockwell C Vickers Çekme dayanımı (Mpa) 745 84.1 65.3 840 682 82.2 61.7 737 653 81.2 60 697 627 80.5 58.7 667 601 79.8 57.3 640 578 79.1 56 615 555 78.4 54.7 591 2055 534 77.8 53.5 569 1986 514 76.9 52.1 547 1889 495 76.3 51 528 1820 477 75.6 49.6 508 1737 461 74.9 48.5 491 1669 444 74.2 47.1 472 1586 429 73.4 45.7 455 1510 415 72.8 44.5 440 1462 401 72 43.1 425 1393 388 71.4 41.8 410 1331 375 70.6 40.4 396 1269 363 70 39.1 383 1220 352 69.3 37.9 372 1179 341 68.7 36.6 360 1131 22.03.2016 13:58 176
Brinell Rockwell A Rockwell B Rockwell C Vickers Çekme dayanımı (Mpa) 331 68.1 35.5 350 1096 321 67.5 34.3 339 1062 311 66.9 33.1 328 1027 302 66.3 32.1 319 1007 298 65.7 30.9 309 972 285 65.3 29.9 301 951 277 64.6 28.8 292 924 269 64.1 27.6 284 896 262 63.6 26.6 276 876 255 63 25.4 269 848 248 62.5 24.2 261 827 241 61.8 100 22.8 253 800 235 61.4 99 21.7 247 786 229 60.8 98.2 20.5 241 765 223 97.3 234 744 217 96.4 228 724 212 95.5 222 703 207 94.6 218 689 201 93.8 212 676 22.03.2016 13:58 177
Brinell Rockwell A Rockwell B Rockwell C Vickers Çekme dayanımı (Mpa) 197 92.8 207 655 192 91.9 202 641 187 90.7 196 621 183 90 192 614 179 89 188 600 174 87.8 182 586 170 86.8 178 572 167 86 175 558 163 85 171 545 156 82.9 163 524 149 80.8 156 503 143 78.7 150 490 137 76.4 143 472 131 74 137 448 126 72 132 434 121 69.8 127 414 116 67.6 122 400 111 65.7 117 386 22.03.2016 13:58 178
Sertlik-Mukavemet İlişkileri Bazı metalik malzemelerin sertlik değerleri ile çekme özellikleri arasında deneysel bağıntılar sağlanmış bulunmaktadır. Metalik malzemelerde sertlik arttıkça çekme mukavemeti de artmakta, süneklik ise azalmaktadır. Çelikler için, Brinell Sertlik Değeri (BSD) veya Rockwell C (R C ) sertlik değerlerinden faydalanarak, çekme mukavemeti ; 22.03.2016 13:58 179
Çekme mukavemeti ( kg/mm 2 ) = 0, 35 BSD (kg / mm 2 ) Çekme mukavemeti ( kg/mm 2 ) = 3,5 R C bağıntılarından yaklaşık olarak hesaplanabilir. Metalik malzemelerde akma gerilmesi ile Vickers sertlik değeri ( VSD) arasında; Akma gerilmesi ( kg /mm 2 ) = VSD 3 0,1n bağıntısının bulunduğu deneysel olarak saptanmıştır. Burada; n = Deformasyon sertleşmesi üssüdür. 22.03.2016 13:58 180
22.03.2016 13:58 181
22.03.2016 13:58 182
22.03.2016 13:58 183
22.03.2016 13:58 184
22.03.2016 13:58 185
22.03.2016 13:58 186
22.03.2016 13:58 187
22.03.2016 13:58 188
22.03.2016 13:58 189
22.03.2016 13:58 190
22.03.2016 13:58 191
22.03.2016 13:58 192
22.03.2016 13:58 193
22.03.2016 13:58 194
10 mm çapında küre ile 3000 kg yükleme yapılarak çelik üzerinde Brinnel testi uygulanmıştır. Test sonunda çeliğin yüzeyinde 3,2 mm çapında iz ölçülmüştür. a) çeliğin HBN sertliğini b) çekme dayanımını c) dayanım sınırını hesaplayınız 22.03.2016 13:58 195
22.03.2016 13:58 196
a) HBN = 363 kg / mm 2 b) Çekme dayanımı = 3,45 x 363 = 12520 MPa c) Yorulma sınırı = 0,5 x çekme dayanımı = 0,5 x 1252 = 625 MPa 22.03.2016 13:58 197