BURMA DENEYİ
Burma deneyinin çekme deneyi kadar geniş bir kullanım alanı yoktur ve çekme deneyi kadar standartlaştırılmamış bir deneydir. Uygulamada malzemelerin genel mekanik özelliklerinin saptanmasında çok seyrek olarak yapılması istenir. Burma deneyi metalik malzemelerin kayma elastiklik modülü (G), kayma akma gerilmesi ve kopma modülü gibi özelliklerini belirlemek amacıyla yapılır. Bununla beraber plastik deformasyonla ilgili teorik çalışmalarda ve birçok mühendislik uygulamalarında faydalı olan bir deneydir.
Bu deney takım çelikleri gibi yüksek mukavemetli gevrek malzemelerin mekanik özelliklerinin tespiti ve metalik malzemelerin dövülme özelliğinin saptanmasında yüksek sıcaklık burma deneyi seklinde endüstriyel uygulamalarda sık kullanılan bir deneydir. Aynı zamanda kullanım yerlerinde burma momentinin uygulandığı şaft, dingil, matkap ucu gibi ürünlere doğrudan doğruya uygulanan bir deneydir.
Burma Numuneleri Burma deneyi, gerilmelerin hesaplanmasında en basit bir şekil olan yuvarlak kesitli numunelerle yapılır. Burma deneyinde uygulanan burma momenti etkisiyle numunenin kesitinde oluşan kayma gerilmeleri numunenin merkezinden yüzeyine doğru doğrusal olarak artar, kayma gerilmeleri numunenin merkezinde sıfır, yüzeyinde ise maksimum değerdedir. Bu sebeple burma deneyinin ince et kalınlığındaki boru şeklindeki numunelerle yapılması tercih edilmelidir. Boru şeklindeki numunelerde kesitte daha uniform bir gerilme dağılımı sağlanır.
Burma numuneleri kullanılan deney cihazına uygun boyutlarda seçilir. Boru şeklindeki burma numunelerin de et kalınlığının az olması istenirse de çok ince boru numuneleri burma deneyinde burulmadan bükülüp şekli bozulur. Kayma akma gerilmesi ile kayma elastiklik modülünün tespitinde kullanılan numunelerde ölçü uzunluğunun (L) dış çapa (D) oranı, L/D 10 olmalıdır, ayrıca numune dış çapının (D), et kalınlığına (t) oranı ise D/t 8-10 olmalıdır.
Kopma modülünün saptanması amacıyla yapılan burma deneylerinde kullanılan numuneler boru şeklinde ise numunenin ölçü uzunluğu kısa olup, L/D 0.5 olmalıdır. Aynı zamanda numune çapı ile et kalınlığı arasındaki oranda D/t 10-12 olmalıdır
Burmada Mekanik Özellikler Burma deneyi, iki ucundan sıkıştırılmış numuneye bir ucu sabit kalırken, diğer ucundan burma momenti uygulayarak yapılır a) Silindirik bir numunenin burulması b) Elastik deformasyonda numune kesitindeki [kayma gerilmesi (τ) - kayma % şekil değişimi ( ) ]durumu. c) Plastik deformasyonda numune kesitindeki [kayma gerilmesi (τ) - kayma % şekil derişimi ( )] durumu.
Burma momenti etkisiyle numunede kayma gerilmeleri oluşur. Burma deneyinde cihazdan kaydedilen burma momenti ( M ), burma açısı ( ) diyagramından mekanik özellikler hesaplanabilir. Burma diyagramından ( M- ), kayma gerilmesi-kayma % şekil değişimi diyagramı elde edilebilir. Kayma gerilmeleri burma momentinden, kayma % şekil değişimi de burma açısından hesaplanır. Burma momenti - Burma açısı diyagramı.
Burma deneyinde silindirik bir numunenin kesitinde meydana gelen kayma gerilmeleri ( ) aşağıdaki bağıntıdan hesaplanır, σ = Ma j Burada; M : Burma momenti, a : Kayma gerilmesinin hesaplandığı kesitin herhangi bir noktasındaki yarıçap j : Polar atalet momenti.
Kayma gerilmesi, numunenin yüzeyinde maksimum olduğundan silindir şeklindeki numunelerde J= D 4 /32 olup, a = r = D/2 olarak alındığında numunenin yüzeyinde oluşan maksimum kayma gerilmesi şu bağıntıdan hesaplanır. σ = M D 2 D 4 /32 = 16M D 3 Burma numunesi boru şeklinde ise, borunun dış yüzeyinde oluşan kayma gerilmesi şu bağıntıdan hesaplanır. σ = 16MD 1 D 4 4 1 D 2 Burada ; M : Uygulanan burma momenti, D : Silindirik numunenin çapı, D 1 : Boru şeklindeki numunenin dış çapı D 2 : Boru şeklindeki numunenin iç çapı.
Kayma gerilmeleri etkisi ile numunede meydana gelen deformasyon, kayma % şekil değişimi ( ) olarak aşağıdaki bağıntıdan hesaplanır ; Kayma % şekil değişimi γ = tan θ = rθ L Burada ; : Burma açısı (radyan), r : Numunenin yarıçapı (mm), L : Numunenin ölçü boyu (mm).
Burmada elastik özellikler burma diyagramının lineer kısmından hesaplanabilir. Burma diyagramının elastik bölgesinde (lineer kısmında), kayma gerilmesi kayma % şekil değişimi ile orantılı olarak artar. Elastik bölgede kayma gerilmesinin ( ) kayma % şekil değişimine ( ) oranından kayma elastiklik modülü (G) hesaplanır. Kayma elastiklik modülü G = τ γ Burada ; : Elastik bölgede herhangi bir noktadaki kayma gerilmesi, : Elastik bölgede herhangi bir noktadaki kayma % şekil değişimi.
Kayma akma gerilmesi ise genellikle burma diyagramından / L= 0.002 derece/mm (0,001 rad/in) değerinden burma diyagramının lineer kısmına çizilen paralelin eğriyi kestiği noktadaki burma momenti (M) değerinden hesaplanır. Kopma modülü ise burma diyagramındaki maksimum burma momentinden hesaplanan maksimum kayma gerilmesidir. Burmadaki akma gerilmesi değeri aşıldığında, numunenin merkezinden yüzeyine doğru artan kayma gerilmesinin lineer dağılımı değişir.