1 Deneyin Adı Çekme Deneyi Deneyin Amacı Çekme deneyinin incelenmesi ve metalik bir malzemeye ait çekme deneyinin yapılması. Teorik Bilgi Malzemelerin statik (darbesiz) yük altındaki mukavemet özelliklerini ortaya çıkarmak için uygulanan mühendislik açısından çok önemli bir deneydir.deney sonucu bulunan malzeme özellikleri mühendislik hesaplamalarında doğrudan kullanılır. Çekme deneyi için önce test edilecek malzemeden standartlara uygun bir çekme numunesi hazırlanır.şekilde bir örneği görülen silindirik çubuk biçimindeki numunede l 0 ve A 0 değerleri deney açısından önemli boyutlardır. Standartlarda ayrıca yassı malzemeler için de değişik tipte numuneler mevcuttur. Bu numune iki ucundan özel çekme test cihazının çenelerine bağlanıp, gittikçe artan bir yükle kopuncaya kadar çekilir. Bu esnada uygulanan F yükü ile buna karşı malzemenin gösterdiği uzama ( l) ölçülür. Deney sonucu elde edilen yük ( F ) ve uzama ( l) değerlerinden yararlanarak (F l) diyagramı elde edilir. Bu diyagrama çekme diyagramı da denir. Şekil de de yumuşak bir çeliğin çekme deneyi sonucu elde edilecek çekme diyagramı görülmektedir. Burada; E: Elastiklik Sınırı A: Akma Noktası M: Maksimum Yük Noktası P max : Maksimum Çekme Yükü K: Kopma Noktası Daha sonra bu eğrideki değerlerden yararlanılarak her noktadaki gerilme (σ ) ve % uzama (%ε) değerleri hesaplanır. Gerilme : Birim alana etki eden yük olup, (σ) sembolü ile gösterilir ve ; P σ = ( N / mm ) formülleri ile hesaplanır. A 0 Birim uzama (ε) ve yüzde uzama ise ( %ε ) ise ; l- l 0 %ε = x100 bağıntıları ile hesaplanır. l 0 Her nokta için hesaplanan σ ve %ε değerlerinden yararlanılarak,mühendislik açısından büyük önem taşıyan gerilme-yüzde uzama diyagramı çizilir. Her nokta için hesaplanan σ ve %ε değerlerinden yararlanılarak, mühendislik açısından büyük önem taşıyan gerilme-yüzde uzama (σ - %ε ) diyagramı içilir. İlerleyen sayfalarda çekme deneyinde kullanılan teneke malzemesine ait σ - ε diyagramını görebilirsiniz. Bu eğri üzerinde daha önce belirtilen noktalara ait gerilme değerlerinin her biri, önemli birer malzeme özelliği olarak karşımıza çıkar. Bu değerler ; Elastik sınırı σ E akma mukavemeti σ A, çekme mukavemeti σ max, kopma gerilmesi σ K, elastisite modülü E ve % kopma uzaması % ε K formüller ve deney grafiği sonuçlarına göre ilerleyen sayfalarda hesaplanmıştır.
3 Şekil 1 Deney Numunesinin Ölçüleri Şekil - Deney Cihazının Resmi
4 Kuvvet ( KN ) 0,85 0,85 0,8 0,775 0,75 0,75 0,7 0,675 0,65 0,65 0,6 0,575 0,55 0,55 0,5 0,475 0,45 0,45 0,4 0,375 0,35 0,35 0,3 0,75 0,5 0,5 0, 0,175 0,15 0,15 0,1 0,075 0,05 0,05 0 0 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 Grafik 1 Kuvvet(Yük) Uzama (mm) Eğrisi ( F- L )
5 70 55 40 5 10 195 180 165 Gerilim (N/mm) 150 135 10 105 90 75 60 45 30 15 0 0 0,015 0,05 0,0375 0,05 0,065 0,075 0,0875 0,1 0,115 0,15 0,1375 0,15 Grafik Gerilim (N/mm Birim ) Birim Uzama Uzama Eğrisi (σ ε)
6 Deney Sonuçları 1. Akma Gerilmesi ( σ Ak ) Malzemenin elastik şekil değiştirmesinin sona erdiği noktadır. F a 700 σ Ak = = = 33,3 N / mm A 0 3. Çekme Dayanımı (Max Gerilme) Malzemeye uygulanan maksimum gerilmedir. F max 786,6 σ max = = = 6, N / mm A 0 3 3. Kopma Dayanımı ( σ K ) Numunenin koptuğu andaki gerilme değeridir. F K 483,33 σ K = = = 161,1 N / mm A 0 3 4. Elastisite Modülü Çekme deneyi olurken malzemede zorlanmadan dolayı bir gerilim oluşur ve malzeme bir miktar uzar. Malzemedeki bu uzama elastiklik sınırına kadar kalıcı olmayıp, gerilim kalkınca uzama olmaz. Bu uzamaya elastik uzama denir. Malzemedeki gerilimin birim uzamaya bölümü elastisite modülünü verir. Çekme deneyinde kullanılan parçanın malzemesinden dolayı yük altında farklı bir plastik deformasyon göstermiştir. Bu nedenle Elastisite Modülünün hesabında sağlıklı bir sonuç alınamamıştır. Doğal olarak lineer bir değişim gösterdiğini kabul ettiğimiz iki gerilim değeri arasında geçerli olan bir Elastisite Modülü hesaplanmıştır. Seçilen Aralık: σ 1= 100 N ε 1= 7,76.10-3 E 1 =16850 MPa σ = 150 N ε = 8,9.10-3 E =1880 MPa
7 5. % Kopma Uzaması ( %ε k ) Malzemenin ilk boyu ile kopma anındaki son boyu arasındaki farkın ilk boya bölünmesiyle çıkan sonucun 100 ile çarpılmasıyla bulunur. Aynı zamanda malzemenin sünekliliğinin bir ölçüsüdür. l l k - l 0 10,93 %ε k = x 1,00 = x 100= x 100 = 13,66 l 0 l 0 80 6. Tokluk Çekme kuvvetin, sıfırdan itibaren yavaş yavaş artmasıyla malzemenin kopmaya başladığı andaki değere ulaştığında ; malzemenin birim hacim üzerinde yapılan iş olarak tanımlanır. Tokluk malzemeyi koparmak için harcanan enerjinin bir ölçüsü olup σ - ε eğrisinin altında kalan alan ile bulunur. 7. Rezilyans Numunenin, kuvvet uygulandığında absorbe ettiği enerjiyi kuvvet kaldırıldığında geri verme özelliği olarak tanımlanır. Rezilyans çekme eğrisinin elastik sınırına kadar olan kısmın ε ekseni ile arasındaki alan ile ifade edilir. σ Ak x ε Ak 33,33x0.0156 U R = = = 1,8 N / mm 8. Deney Süresi ( t ) 10,93 x 60 t = = 131,16 saniye 5