Kopma Dayanımı

Bu deneyler,
makine elemanlarının kalite
kontrolü için çok önemlidir
Tahribatlı Deneyler
ve
Tahribatsız Deneyler
olmak üzere ikiye ayrılır.
Tahribatsız deneylerle
malzemenin hasara
uğramasına neden
olabilecek hatalar
malzemeye hasar vermeden
tespit edilir.
•Gözle Muayene
•Radyografi
•Penatrasyon
•Manyetik Deney
•Ultrasonik Deney
Yüzey çatlakları, yüzeydeki
artıkları, yüzey gözenekleri,
çarpılma ve burulma, kalıba
uygun olmayan şekilde
döküm gibi hatalar
tanımlanabilir.
Malzeme içinden geçen
X ısınlarının film üzerinde
yaptığı etkiyle malzeme
içindeki çatlak belirlenir
Penatran sıvısıyla yüzey
üzerindeki çatlaklara
nüfuziyetiyle hatalar
belirlenir.
Ferromanyetik
malzemelerin yüzeyinde
veya yüzeye çok yakın
bulunabilecek çatlak,
boşluk vs. gibi hataları
belirlemek için kullanılır.
Ultrasonik ses dalgalarının
malzeme içinden geçirilerek
malzeme hataları tespit
edilir.
Çekme deneyi niçin yapılır ?
 Nasıl yapılır ?
 Hangi tip özellikler belirlenir ?
 Bu özellikler nerede kullanılır?

Çekme Deneyi
Malzemelerin ekseni doğrultusunda çekmeye zorlandığı
zaman göstermiş olduğu davranışları belirlemek için
yapılır.
Nasıl yapılır?
Çekme Deneyi Grafiği ve Cihazı
Hangi tip özellikler belirlenir ?
Malzemenin mekanik özellikleri belirlenir.
Bu özellikler ;
 Akma Sınırı
 Çekme Dayanımı
 Elastisite Modülü
 Kopma Uzaması
 Kopma Büzülmesi
 Kopma Dayanımı
 Tokluk
 Rezilyans
 Poisson Oranı

i.
Akma Sınırı (Akma Dayanımı) :
R ya da
e
ii.

Ak
olarak gösterilir.
Çekme Dayanımı:
R ya da
m
ç
ç = F
max
olarak gösterilir.
/ A0 (N / mm2)
i.
Elastisite Modülü : E ile gösterilir.
E=
ii.
/
Kopma Uzaması : A ile gösterilir.
A = [(Lu – L0 ) / L0 ] * 100
[%] olarak

Kopma Büzülmesi : Z ile gösterilir
Z =[ (S0 – Su ) / S0 ]*100 [%] olarak

Kopma Dayanımı : k ile gösterilir
 =F /A
k
k
0
(N / mm2)

Tokluk :
UT = [ ( Re + Rm ) / 2 ] *A (yak. olarak)

Rezilyans :
UR =[(Re * )/ 2]
i.
Poisson Oranı :
v = - x / y
Elde edilen değerler nerede kullanılır ?
Elde edilen değerler mukavemet hesaplarında kullanılmaktadır.

zor
<=
em
Eşitliğin sol tarafı mukavemet ,sağ tarafı ise çekme deneyi sonucunda
elde ettiğimiz akma sınırı ya da çekme dayanımı değerini
yazarak emniyet hesabı yapılmaktadır.
Gerçek eğri , Mühendislik eğrisi
Gerilme – şekil değiştirme diyagramı
elde edilirken kuvvet ilk kesite
bölünmüştür. Bu eğri Mühendislik
eğrisidir. Kuvvet gerçek kesite bölünür
ise Gerçek eğri elde edilir.
Kuvvet numunenin ekseni
doğrultusunda fakat basma
yönünde uygulanır.
Sünek malzemenin basmada akma sınırı;
akma olayının meydana geldiği andaki
kuvvetin ilk kesit alanına bölümüdür.
Gevrek malzemeler akma sınırı
göstermezler.
Sünek malzemenin basma dayanımı çatlamanın
oluştuğu gerilme olarak alınır. Gevrek malzemelerin
basma dayanımı değerleri; numunenin kırıldığı andaki
kuvvetin ilk kesit alanına bölümüdür.
Numune gevrek ise şekil değiştirmeden kırılır, sünek
ise fıçı şeklini alır.
Malzemeler üzerinde yapılan en genel deney,
sertliğinin ölçülmesidir. Deney basittir ve
diğerlerine oranla numuneyi daha az tahrip eder.
Bir malzemenin sertliği ile diğer mekanik
özellikleri arasında paralel bir ilişki vardır.
Bugün laboratuarlarda uygulanan sertlik ölçme
yöntemleri şunlardır:
•
Brinell sertlik ölçme yöntemi,
•
Rockwell sertlik ölçme yöntemi,
•
Vickers sertlik ölçme yöntemi,
•
Mikro- sertlik deneyi.
Standart bir bilye P yükü ile
malzeme yüzeyine batırılır,
oluşan izin çapı ölçülür.
P yükü oluşan S yüzey
alanına bölünerek Brinell
sertlik sayısı elde edilir.
HB Brinell sertliğin boyutu
kgf/mm2 dir.

Bilye veya koni şeklinde olan
standart bir uç belirli bir yük
altında malzeme
yüzeyine batırılır ve oluşan plastik
izin derinliği ölçülerek Rockwell
sertlik sayısı saptanır.
Pratik olması nedeni ile Rockwell
sertlik ölçme yöntemi
endüstride çok yaygın olarak
uygulanmaktadır.
Her türlü malzeme sertliğini
ölçer.
Batıcı uç olarak tepe açısı
136° olan elmas pramit uç
kullanılır.
Bu deney, özellikle çok
küçük numunelerin ve ince
saçların sertliklerini
ölçmede elverişlidir. Karbür
ize, dekarbürize ve azotla
sertleştirilmiş yüzeylerle,
elektrolitik olarak kaplanmış
malzemelerin sertlilikleri de
bu deney ile tespit edilebilir.
Bir projede kullanılacak
malzemelerin seçiminde
tokluk veya süneklik
özelliklerinin
belirlenmesinde kullanılır.
Çentik darbe deneyinde amaç,
malzemenin bünyesindeki
gerilimin konsantrasyonunun
(gerilim birikiminin) darbe
esnasında çentik tabanında
suni olarak teşkil ettirilip,
malzemenin bu durumda
dinamik zorlamalara karşı
göstereceği direnci tayin
etmektir.
Çentikli bir numune
zorlandığı zaman, çentiğin
tabanına dik bir gerilim
meydana gelir. Kırılmanın
başlaması, bu gerilimin etkisi
ile olur.
Deney esnasında, numune
kırılmadan önce çoğu
zaman plastik biçim
değiştirme meydana gelir.
Uygulanan kuvvet etkisi ile
normal (dik) gerilime ilaveten,
bununla yaklaşık olarak 45°
farklı bir kayma gerilimi etki
etmeğe başlar. Kayma
gerilimi, kayma dayanımını
(kritik kayma gerilimi) aştığı
an, elastik (esnek) özellik
sona erer ve plastik biçim
değiştirme başlar.
Çentikli darbe deneyleri
genellikle, iki türde
yapılmaktadır;
•
Charpy Darbe Deneyi
•
İzod Darbe Deneyi
Darbe deneyinde,
numunenin dinamik bir
zorlama altında kırılması
için gereken enerji miktarı
tayin edilir. Bulunan değer,
malzemenin darbe direnci
(darbe mukavemeti) olarak
tanımlanır.
Bu deneylerde,
Şekil'de şematik
olarak gösterilen
sarkaç tipi
cihazlardan
faydalanılır.
Sarkacın, numune ile temas haline
geldiği andaki potansiyel enerji ile
numune kırıldıktan sonra sarkaçta
kalan potansiyel enerji farkı, o
numunenin kırılması için gereken
enerjiyi başka bir deyimle, darbe
direncini verir.
Kırılma enerjisi = G (h - h 1 ) = G.L. (cosβ - cosα )
G = Sarkacın ağırlığı (kg)
L = Sarkacın ağırlık merkezinin, sarkacın salınım merkezine uzaklığı (m),
h = Sarkacın ağırlık merkezinin düşme yüksekliği (m),
hı= Sarkacın ağırlık merkezinin çıkış yüksekliği (m),
α = Düşme açısı (derece),
β = Yükseliş açısı (derece),
Malzemelerin gerilme altında
iki veya daha fazla parçaya
ayrılmasına kırılma denir.
Kırılmanın karakteri
malzemeden malzemeye
değişir ve genellikle tatbik
eden gerilmeye ve sıcaklığa
ve deformasyon hızına
bağlıdır.
Kırılma Olayı
üç safhadan oluşur.
•Çatlak Başlangıcı
•Çatlağın İlerlemesi
•Kırılma
Malzemelerin kırılması çeşitli
şekillerde sınıflandırılabilir.
1.
2.
3.
4.
Gevrek Kırılma
Sünek Kırılma
Sürünme Kırılması
Yorulma Kırılması
Mikroskobik açıdan
incelendiğinde; malzemeyi
meydana getiren bir tanenin
kırılması, kristallografik
düzlemler üzerinde veya
kristallografik düzlemleri
kesen atomlar arası bağın
kopması sonucunda olur.
1.
2.
a)
b)
Klivaj Kırılması
Kayma Kırılması
Taneler Arası Kırılma
Taneleri Keserek Kırılma
Kırılma tokluğuna etki eden
faktörler, malzeme ve
deney şartları ile ilgili
faktörlerdir.
Bunlar;
* Deformasyon Hızı,
* Sıcaklık,
* Akma Gerilmesi.
Aşınma sürtünen
yüzeylerde malzeme kaybı
olarak tanımlanır. Aşınma
miktarı malzemenin türüne,
sürtünen yüzeylerin
biçimine, sürtünme
koşullarına ve çevrenin
kimyasal etkilerine bağlıdır
Birbirine temas eden cisimlerin
gerçek temas yüzeyleri aslında
çok çok küçük olduğundan çok
küçük yüklerde dahi yüksek
basınç altındadırlar. Bu durumda
malzemeler plastik deformasyona
uğrayarak birbirine gerçek temas
yüzeylerinden mikro kaynak ile
bağlanırlar. Bu sırada iki cisim
arasında devam eden izafi
hareket sonucu kaynak bağı
kopar ve sonuçta cismin birinden
malzeme eksilmesi oluşur.
Abrazyon aşınması, birbirine göre
izafi hareket yapan iki cisim
arasına çevre etkisiyle yabancı
sert parçacıkların girmesi ve bu
parçacıkların yumuşak yüzeye
gömülerek sert yüzeyden sanki
eğelercesine veya
zımparalarcasına malzeme
kaldırmasıyla kendini gösteren bir
aşınma türüdür.
Dişli çarklar, rulmanlı yataklar,
kam mekanizmaları gibi
birbirleriyle sürekli temas
halindeki yüzeylerde sıkça
görülen bir aşınma türüdür. Bu tür
makine elemanlarında temas
alanları küçük olduğundan temas
yüzeylerinde Hertz basınçları
meydana gelir.
Akım makinelerinin fanlarında
görülebilen bir sıvı erezyonu
türüdür. Kavitasyon buharlaşma
basıncının altına düşen
basınçlarda akışkan içinde lokal
buharlaşmaların vuku bulması,
daha sonra bu gaz boşluklarının
çevresindeki sıvıyla hızlıca
doldurulması ve bu sırada büyük
bir basınç dalgası oluşur.
Dişli çarklar, rulmanlı yataklar,
Yapılan araştırmalara ve tutulan
istatistiklere göre makine
elemanlarının ortalama %70'inin
hurdaya ayrılma sebebi aşınmadır.
Bunun sonucu olarak meydana gelen
malzeme kayıpları, aşınan parçaların
yenileriyle değiştirilmesi zorunluluğu,
makinelerin bakım-onarım faaliyetleri
için harcanan zaman ve emek ve bu
faaliyetler için istihdam edilen teknik
personel göz önüne alındığında her
yıl milli sermayeye oldukça büyük
yükler getirmektedir.
Malzemenin türüne, sürtünen
yüzeylerin biçimine, sürtünme
koşullarına ve çevrenin kimyasal
etkilerine bağlı olarak sürtünen
yüzeyden malzeme kaybını
öğrenebilmek için yapılır.
Sabit sıcaklıkta, uzun süreli sabit
çekme veya basma yükleri altında
meydana gelen plastik
deformasyondur. Bu kavrama
İngilizce karşılığı olan creep
kelimesinin birebir çevirisinden
kaynaklanan bir tutumla sürünme
denmektedir. Sürünme, bir
malzemenin akma gerilmesinin
altında, gerilme etkisiyle sürekli
ve yavaşça akması olayını
tanımlayan bir mühendislik
terimidir.
Bu deneyde de yine standartlara
göre hazırlanmış sürünme test
numuneleri kullanılır. Sürünme
test numunesi test cihazında
tutma başlarından tutturularak
yüksek sıcaklıkta sabit yük
uygulanır. Zamana bağlı olarak
her zaman diliminde numunede
meydana gelen uzama oranı
kaydedilerek Zaman-Uzama
grafiği elde edilir.
Malzemenin Sürünme
özelliklerine sıcaklık gerilme hızı
ve mikroyapıları daha çok etki
eder. Şekil de malzemenin
sürünmesine sıcaklık ve
gerilmenin etkisi gösterilmiştir
Tekrarlanan gerilmeler parçanın
statik dayanımından küçük
olmalarına rağmen, belirli bir
tekrarlanma sayısı sonunda
genellikle yüzeyde bir çatlama ve
bunu takip eden kopma olayına
neden olurlar. Bu olaya yorulma
denir.
Yorulma deneyi sonuçlarının bir
anlam verebilmesi için;
1. Malzeme özellikleri
2.Deney numunesinin şekil ve boyutları
3. Deney cihazının tipi, çalışma prensibi ve
deneyin yapılışı esnasında uygulanan
gerilme ile frekans.
4. Deneyin yapıldığı ortamın koşulları ve
sıcaklığı.
5. Bazı hallerde malzemenin diğer mekanik
özellikleri
Yorulma Ömrü: Yorulma ömrü, bir
malzemeye tekrarlı gerilim (σ)
uygulandığında malzemenin ne
kadar süreyle hizmet vereceğini
bildirir.
Yorulma Sınırı: Yorulma sınırı,
tercih bir kriter olarak yorulma ile
kopmanın asla olmadığı gerilimdir.
Yorulma Dayanımı:
• Süresiz Yorulma Dayanımı
• Süreli Yorulma Dayanımı
Çekme Deneyi Test Numunesi:
Yorulma Test Numunesi
Yorulma Test Numunesi (Devamı)