Malzemelere Uygulanan Mekanik Testler Malzemelerdeki Mekanik Davran Analizi

Malzemelere Uygulanan Mekanik Testler

Malzemelerdeki Mekanik Davranış Analizi İçin Yapılan Mekanik Testler Çekme/Basma Testi (Tensile/Compression Test) Sertlik Testi (Hardness Test) Brinell Rockwell Vickers Ani Darbe Testi (Impact Test) Izod Charpy Yorulma Testi (Fatigue Test) Diğer Testler Eğilme Testi (Bending / Flexure Test) Burulma Testi (Torsion / Twisting Test) Bükülme Testi (Buckling Test) Sürünme Testi (Creep Test)

Çekme/Basma Testi (Tensile/Compression Test) (Özet-Bir önceki sunumda daha detaylı anlatıldı)

Çekme / Basma Testi (Tensile / Compression Test) Malzemenin statik kuvvetler altındaki dayanım bölgeleri ve şekil değişim durumu mekanik özelliklerinin test edilmesinde kullanılır.

Gerilme-Gerinim Eğrisindeki Bölgeler Elastik Bölge Elastik Deformasyon (Kalıcı olmayan şekil değişimi) Akma Bölgesi Pekleşme Bölgesi Plastik Deformasyon (Kalıcı şekil değişimi) Boyun Verme Bölgesi

Hook Kanunu Normal gerilme = Birim şekil değişimi E = Elastiklik modülü Kayma gerilmesi N/mm^2=MPa t = Kayma gerilmesi = Kayma birim şekil değişimi G = kayma modülü

Elastisite Modülü (Young Modülü) Elastik bölge içerisinde iken; Malzemeye uygulanan yük veya kuvvet kaldırıldığında malzeme orijinal boyutuna geri döner. Elastik deformasyon nedeni yok edildiğinde malzemedeki şekil değişimi yok olur. Bu bölgede Hooke Kanunu geçerlidir. Malzeme üzerinde sadece elastik şekil değişimi vardır. Hooke Kanunu

Elastisite Modülü (Young Modülü) Malzemenin karakteristik özelliğidir (malzemeden malzemeye değişir) E büyüdükçe malzeme daha rijit hale gelir. (Uygulanan gerilmeye karşı daha az şekil değişimi gösterir. ) E küçüldükçe malzeme daha elastik davranır. (Daha düşük bir gerilme uygulanarak daha büyük şekil değişimi meydana getirilebilir. )

Malzemenin Elastisite Modülü Üzerine Etki Eden Parametreler Kimyasal içerik Ortam sıcaklığı

Sertlik Testi (Hardness Test) Brinell Rockwell Wickers

Sertlik Testi (Hardness Test) Sertlik: Bir malzemenin yüzeyine batırılan sert bir batıcı cisme karşı gösterdiği dirençtir. Ölçüm Yöntemleri: Batıcı ucun geometrisine ve uygulanan kuvvet büyüklüğüne göre değişir. 1 - Makro Sertlik Testleri (Yük > 1 kg) Brinell sertlik ölçme metodu (İz Büyüklüğü ölçülür) (Batıcı Uç: Bilye) Vickers sertlik ölçme metodu (İz Büyüklüğü ölçülür) (Batıcı Uç: Elmas Piramit) Rockwell sertlik ölçme metodu (Batma Derinliği Ölçülür) (Batıcı Uç: Elmas Bilye veya Piramit) 2 - Mikro Sertlik Testleri (Yük < 1 kg) Knoop sertlik ölçme metodu (Batma Derinliği Ölçülür) (Batıcı Uç: Elmas Piramit) Vickers sertlik ölçme metodu (İz Büyüklüğü ölçülür) (Batıcı Uç: Elmas Piramit)

Batıcı Uç Optik Kamera Test edilecek malzeme Mikroskop görüntüsü (Test öncesi) Mikroskop görüntüsü (Test sonrası)

Brinell Sertlik Değeri (BSD) (Hardness Brinell – HB) 10 mm çaplı sert bilye ve 3000 kgf yük ile (sert malzemeler için) yüzeye bastırılır. Pratikte daha küçük yük/çap kombinasyonları mevcut. Yumuşak malzemeler için 500 -1500 kgf yükler de kullanılabilir. Yüzeyde bıraktığı iz dikkate alınır. İzin çapı ölçülür. Üst görünüş BSD D = F = d = = Brinell sertlik değeri Bilye çapı Uygulanan kuvvet izin çapı. Yan görünüş

400 BSD’ye kadar geçerli

Vickers Sertlik Değeri (VSD) Hardness Vickers (HV) Batıcı uç tepe açısı 136 o olan elmas piramit yüzeye bastırılır. Yüzeyde bıraktığı iz dikkate alınır: Kare şeklindeki izin köşegenleri mikroskopla ölçülür. Sert veya yumuşak tüm malzemelere uygulanabilir. Kuvvet seçiminde malzeme kriteri yoktur. VSD F = dort = = Vickers sertlik değeri Uygulanan kuvvet izin köşegen ortalaması.

Rockwell Sertlik Değeri (RSD) Hardness Rockwell (HR) Batıcı uç olarak sertleştirilmiş çelik bilye veya elmas piramit kullanılır. Ucun yüzeye battığı derinlik dikkate alınır. Uç/yük kombinasyonu malzemeye göre seçilmelidir. Plastik malzemelerin ölçümü de yapılabilir: Malzemeler, Rockwell sertliğine bir çok skalası mevcuttur. Örneğin; C skalası; sert metaller için kullanılır: 150 kgf yük ve tepe açısı 120 o olan elmas koni uç kullanılır. B; 100 kgf yük ve 1/16” çapında sert bilye kullanılır.

Ani Darbe Testi (Impact Test) Izod Charpy

Ani Darbe Testi (Çentik Darbe Testi) (Impact Test) Normal şartlarda malzemeler; Üç eksenli yükleme Düşük sıcaklık Kuvvetin aniden uygulanması (darbe) durumlarında plastik şekil değişimine imkan bulamaz ve gevrek davranış gösterirler. Ani darbe testi; malzemeyi gevrek davranmaya iten şartlar altında yapılır. Belirli bir yükseklikten bırakılan çekiç kütle ile malzemenin kırılması sağlanır. Malzemenin dinamik tokluğunu ölçmek için yapılır. İki çeşittir: Charpy Izod

• Belli bir potansiyel enerjiye sahip kütle V-çentik açılmış numuneye çarptırılır. • Numunenin kırılması için gereken enerji “Darbe Enerjisi - Ek” saptanır. Potansiyel enerjinin korunumu

24 24

Yorulma Testi (Fatigue Test)

Yorulma Testi (Fatigue Test) Malzeme dinamik zorlanmaya maruz bırakılır. Dinamik koşullar altındaki malzemenin dayanımı tespit edilir. Malzemede yorulma meydana gelmesi için malzemeye uygulanan yük; Küçük değerlerde (Akma dayanımından daha küçük seviyeler), Tekrarlı, Değişken (Uygulanan kuvvetler birbirine zıt yönlü olmalı) durumda olmalıdır (Yorulma oluşması için gereken 3 temel kural). Yorulma Kırılması: Küçük seviyeli, tekrarlı ve değişken yükler altındaki bir malzemede zamanla meydana gelen hasara bağlı kırılmadır. Malzemenin kırılma yüzeyi düzgündür. Malzeme sünek de olsa, gevrek de olsa, yorulma kırılmasında «Gevrek Kırılıma Yüzeyi» meydana gelir. Yorulmaya maruz kalan malzemedeki yorulma kırılması, malzemenin akma dayanımından daha düşük seviyede meydana gelir.

Constant amplitude stress history b) Variable amplitude stress history Stress a) One cycle 0 Time 0

Wöhler Eğrisi (S-N Eğrisi) Yorulma testlerini ilk uygulayan kişi: August Wöhler S-N eğrisindeki eksenler S: Belirli bir ortalama gerilme genliği (Stress, σ) N: Uygulanan yükün tekrar sayısı Daha büyük gerilme uygulanırsa daha az sayıda salınım ile yorulma meydana gelir. Yorulmanın daha geç oluşması için (Yorulmanın oluşacağı salınım sayısını artırmak için); Malzemenin mekanik dayanımını artırmak gerekir. Yorulma meydana getirecek yüklerin düşük seviyede olması gerekir. Yorulma oluşturan yükün, malzemede rezonansa oluşturmayacak değerde bir frekansa sahip olmalı

• Çekme Dayanımı (Ultimate Strength): Malzemede tek seferde gözle görülür seviyede bir bozulma için uygulanan gerilme • Akma Dayanımı (Yield Strength): Malzemede kalıcı deformasyonun (bozulmanın) başladığı nokta • Dayanım Sınırı (Endurance Limit): Uygulanan sürekli yükler bu değerin altında olduğunda, malzeme yorulmadan dolayı kırılmaz (Sonsuz ömür). • Sonsuz ömür pratik koşullarda mümkün değildir, ancak bu şekilde oluşturulan bir yorulma kırılmasının tespit edilmesi için çok uzun yılların geçmesi gerekmektedir. Bu durum; malzemenin ömrünün çok uzun olması anlamına geldiğinden sonsuz ömür

Diğer Mekanik Testler Eğilme (Bending/Flexure) Burulma (Torsion/Twisting) Bükülme (Buckling) Sürünme (Creep)

Diğer Mekanik Testler Eğilme Testi (Bending / Flexure Test) Burulma Testi (Torsion / Twisting Test)

Diğer Mekanik Testler Bükülme Testi (Buckling Test) Sürünme Testi (Creep Test)