ders notu_mekanik deneyler

7/25/2019 Ders Notu_mekanik Deneyler

1/124

METALK MALZEMELERE UYGULANAN MEKANKDENEYLER

(Ders Notlar)

HazrlayanProf. Dr. Genaa Prek

Trabzon, 2014


2/124

2

Giri

Belirli bir uygulama alan iin malzeme seimi o malzemenin mekanik zelliklerine balolduundan, bu zelliklerin llmesinde kullanlan standart deneyleri tanmak ve budeneylerden elde edilen sonular deiikparametrelere bal olarak deerlendirmek byk

nem tar. Bir malzemenin statik yklere dayanma kapasitesi ekme ve basma deneyleri ilebelirlenir. Kalc ekil deitirmelere kar diren hakknda bilgi statik deneyler ilesalanabilir. Bir malzemenin izilmeye ve anmaya kar direnci ise sertlik nedeniyle ile

belirlenebilir. Darbe deneyi malzemenin darbe eklindeki zorlanmalara dayanmn belirlemekiin kullanlr. Bu deneyler deiik scaklklarda yaplarak bir malzemenin snek-gevrek geiscaklklar belirlenebilir. Yorulma deneyi ile bir malzemenin deiken ve tekrarl zorlanmalaraltndaki davranlar ve bu etkiler altndaki faydal mr belirlenebilir. Srnme deneyleri,malzemenin yksek scaklkta uzun sreli yklemeler altndaki davranlarnn belirlenmesiamacyla uygulanr.

Bu ders notu ierik itibariyle mekanik deneylerle snrl olsa da, bu deneylerin ortayakard malzemenin mekanik davranlar da ele alnm ve neden sonu ilikileri ortaya

konulmaya allmtr. Aadaki blmlerde, metalik malzemelere uygulanan temelmekanik deneyler ve mekanik davranlar belli bir sra dahilinde incelenmitir.

1. ekme Deneyi

ekme deneyi, malzemelerin mukavemeti hakknda esas tasarmbilgilerini belirlemek vemalzemeleri zelliklerine gre snflandrmak amacyla yaplr. ekme deneyi, standartlaragre hazrlanm deney numunesinin tek eksende, belirli bir ekme hznda ve sabit scaklktakoparlncaya kadar ekilmesidir. Deney srasnda, standartlara gre hazrlanan ekmenumunesine uygulanan kuvvet ya da gerilme ile meydana gelen uzama deerleri kaydedilir.

ekme deneyi sonucunda numunenin temsil ettii malzemeye ait aadaki temel mekanikzelliklerbelirlenebilir:

Akma gerilmesi (Yield stress)

ekme gerilmesi (Tensile stress) Kopma uzamas (Elongation to failure) Kesit daralmas (Reduction in cross-section) Tokluk (Toughness)

Elastisite modl (Elastic modulus)

Rezilyans (Rezilyance)

1.1. ekme Numuneleriekme deneyine tabi tutulacak numuneler, temsil ettii malzemenin tm zelliklerini

tamaldr. Bu nedenle, numunenin alnd blgenin, aln ve hazrlan eklinin byknemi vardr. Numune hazrlanrken, temsil ettii malzeme zelliklerinde herhangi birdeiiklik olumamasna dikkat edilmelidir. retim srasnda ar scaklk oluumunlenmeli, ayrca deformasyondan kaynaklanan etkilerde elimine edilmelidir. ekmedeneyine tabi tutulacak numunenin ekil ve boyutlar standartlarda belirtilmitir. Bu nedenledeney sonularnn gvenilirlii ve karlatrlabilir olmas asndan deneyler standartlara

gre hazrlanm numuneler ile yaplmaldr. Aada standartlara uygun , dairesel vedikdrtgen kesitli numunelerin ekil ve boyutlar verilmitir.Alnacak malzemeye gre ekme


3/124

3

numunesinin kesiti, dairesel, kare, dikdrtgen ve halka eklinde ve hatta baz durumlarda zelprofil eklinde olabilir. Trk standartlar, TS 138-Ada ekme numunelerini ekil veboyutlarna gre standartlatrmtr. Aadaki ekilde standartta verilen numunelergsterilmitir.

d 0= Numune apd 1= Ba Ksmnn ap = 1,2 d 0L v= nceltilmi Ksmn ap = L0+ d 0L 0= l Uzunluu = 5 d 0L t= Toplam Uzunluk

h = Ba Ksmnn Uzunluu

(a)

d 0= Numune apd 2= Basamak Ksmnn ap = 1,2 d 0d 1= Ba Ksmnn ap = 1,75 d 0L v= nceltilmi Ksmn ap = L0+ d0

L 0= l Uzunluu = 5 d 0L t= Toplam Uzunluk

h = Basamak KsmnnUzunluu =d 0h= Ba Ksmnn Uzunluu = d 0+ 5mm

(b)

a = Numune kalnlb = l uzunluu iin l geniliiB = Ba ksmnn genilii: 1.2b+3L v= Daraltlm ksmn uzunluu: L0+

b

L 0= l Uzunluu: 5.65.A01/2

L t= Toplam Uzunluk

g = Ba Ksmnn Uzunluu:2b + 10mm

(c)

a = Numune kalnl (0.15mm


4/124


5/124


6/124

6

ekil 1.4. (a) Belirgin akma noktas gstermeyen ve (b) belirgin akma noktas gsterenmalzemelerin gerilme-uzama erileri.

ekme deney sonularn daha iyi yorumlayabilmek iin gerilme-uzama diyagramnyakndan incelemek ve meydana gelen mekanizmalar iyi bilmek gerekir.

a) Elastik ekil deitirme ve bu blgede geerli olan byklkler

Elastik deformasyon blgesinde malzeme ok kk ykler altndadr ve ykkaldrldnda malzeme ilk ekline geri dner. Elastik deformasyon esnasnda atomlararalarndaki ba koparmadan hareket ederler ve bu yer deitirme miktar uygulanan gerilmeile orantldr.

Gerilme/deformasyon oran=sabit

Bu iliki Hooke Kanunu olarak tanmlanr. Bu denklemdeki sabit malzemeninelastisite modldr. Elastisite modl, malzemenin rijitlii ile ilgili bir deer olup, bu deer

zelliklekonstrksiyon mhendisliinde ok nemlidir. Elastisite modl de gerilmeler gibiayn birimler cinsinden ifade edilir. Hooke ilikisi sadece deformasyon miktarnn ok kkolmas halinde uygulanabilir ki bu deer kristal yapl malzemeler iin %1in altndadr.

Hooke Kanunu: =E.e

E: Elastisite modl (kg/mm2veya N/mm2: Uygulanan gerilme (kg/mm2veya N/mm2)

e: Elastik ekil deiimi

Kayma gerilmesi ile elastik birim kayma arasnda ise,


7/124

7

G=/ eklinde bir iliki vardr. Burada, G kayma elastisite modl, kaymagerilmesi ve ise elastik birim kayma ekil deiimi olarak alnmaktadr.

=E.e ve =G.

Birim uzama ve birim kayma boyutsuz byklklerolduklarndan elastisite ve kaymamodllerinin birimi gerilmeninki ile ayndr. Bu byklkler malzemenin yay katsays olarakda dnlebilir.

ekil 1.5. Elastisite ve kayma modllerinin belirlenmesi

Elastisite modl atomlararas ba kuvvetini temsil eder ve malzemenin rijitliinin birsonucudur. Ba enerjisi yksek olan malzemelerin elastisite modl ve ergime scaklda yksek olur. Elsatisite modl ne kadar bykse malzemenin elastik uzamas da o

lde dktr. Aadaki tabloda baz malzemelerin elastisite modl ve Poisson saysverilmitir.

Tablo 1. 1. Baz malzemelerin Elastisite ve kayma modl ile Poisson oranlar

Malzeme Ekastisite Modl (E)[GPa]

Kayma

modl (G)[GPa]

Poisson Oran()

Alminyum 69 25 0.33Pirin 97 37 0.34

Bakr 110 46 0.34Magnezyum 45 17 0.29

Nikel 207 76 0.31

elik 207 83 0.30Titanyum 107 45 0.34

Tungsten 407 160 0.28


8/124

8

[Bowman]

Elastisite modl balca, kimyasal bileim, souk deformasyon miktar ve scaklkladeiir. Ayrca yap kusurlar ve ferromanyetik zellikler de elastisite modlne etki eder: Alam ilavesi ile eer ergime noktas ykseliyorsa bu durumda elastisite modlnn de

ykselecei sylenebilir. Elastisite modl anizotropik zellik gsteren malzemelerde veya souk deforme olmu

malzemelerde farkl kristalografik dorultularda farkl deerler alabilir. Elastisite modlnn deeri artan scaklkla azalr. Genellikle bu azalma ergime

scaklnn yarsna kadar dorusaldr. Bu noktadan sonra azalma artar. Ergime scaklnayaklaldnda atomlar ars ekim kuvveti olmadndan, elastisite modlnn deerisfra yaklar.

Malzemenin dayanmnn elastisite modl zerinde bir etkisi yoktur. rnein,sertletirilmi ayn bileime sahip eliin sert ve yumuak hallerinde ayn elastiklik modlgeerlidir.

Elastisite modlnn sabit kald dorusal elastikliin yannda kr dkme demirdeolduu gibi ender de olsa dorusal olmayan elastik davranlar grlr. Byle malzemeler iinHooke kanunu geerli deildir. Bu durumda elastisite modl gerilme ve dolaysyla birimekil deiimine baldr.

Tek eksenli gerilme altndaki bir malzeme gerilmeye dik dorultuda da ekildeitirmek zorundadr. Tek ynde ekme, bu yne dik ynlerde basma deformasyonunaneden olur. Dier bir ifade ile x=yolup iareti (-) dir.


9/124

9

ekil 1.6. Possion orannn belirlenmesi

=- enine/boyuna, =- x/z= - y/z

Poisson orannn deeri metalik malzemelerde 0.25-0.32 arasnda deimekte, ancakounlukla 0.30 deerini almaktadr.

Elastik byklkler arasnda aadaki bantnn geerli olduu sylenebilir.

E=2.(1+)G2,6.G

b) Plastik ekil deiimi blgesi Homojen deformasyon blgesi

Malzemeye akma dayanmnn zerinde bir gerilme uygulanmas durumunda plastikyani geri dnsz ekildeiimi balam olur. Bu durumda dislokasyonlar harekete geerekkayma mekanizmasn altrrlar ve plastik ekil deiimi balar. Bu blgede ekil deiimidevam ederken baz mekanizmalar sayesinde yeni dislokasyonlar meydana gelir ve uygulanandeformasyon ile beraber dislokasyon younlu da artar. Younlaan dislokasyonlar gerekkendileriyle ve gerekse baka engellerle (boluk, ara yer atomu, kelti, tane snr vb.)etkileerek, hareketleri daha g gereklemeye balar. Dier bir deile daha ileriki hareketi

iin daha yksek gerilmeye ihtiya duyulur. Buna deformasyon sertlemesi (strainhardening or work hardening) veya peklemead verilir. Bu nedenle homojen deformasyonblgesinde gerilme-birim ekil deiimi erisiartan deformasyon miktar ile birlikte srekliolarak ykselir.

Deney srasnda numune srekli uzad iin hacim sabitliine gre kesit srekli olarakazalr. Kesit daralmasuygulanan kuvvetin azalmasn, oluan pekleme ise artmasn gerekliklmaktadr. Bu blgede pekleme etkisi kesit daralma etkisinden daha etkili olduu iingerilme srekli artar. Ancak art oran giderek azalr ve le bir noktaya gelinir ki, buradakesit daralmas ile pekleme etkisi birbirini dengeler. Bu noktada elde edilen gerilme deeri omalzemenin dayanabilecek olduu maksimum gerilme deerini (ekme gerilmesi) verir.


10/124

10

Homojen olmayan deformasyon blgesiGerilmenin pik yapt nokta geildiinde, kesit peklemeye oranla ok byk bir hzla

daralmayabalar ve numunede boyun verme (necking)olay meydana gelir. Boyun vermeninbalad noktaya plastik kararszlk noktas denir ve bu nokta maksimum gerilmeyi yaniekme dayanmn verir. Tepe noktasndan sonra numune sadeceboyun blgesinde yerel

olarak deforme olur. Boyun blgesindeki kesitin srekli azalmas, uygulanan ykte dmeyeneden olur ve diyagram aa dner. Bu olay deney numunesinin kopmasyla son bulur.Kopmann meydana geldii gerilme deeri ise kopma mukavemetiolarak alnr.

2.3.1.1. ekme deneyi ile elde edilen temel byklkler

a) Elastik blgeden llen byklkler

Elastisite modl (E):ekme diyagramnn elastik blgesindeki dorunun eimiElastisite Modl veya Young Modln verir.

E=/e

Kayma modl

G=/

Poisson oran()

=-x/z= -y/z

E=2.(1+)G2,6.G

Orant snr: ekme diyagramnda Hooke yasasnn, yani =E.e bantsnngeerli olduu dorusal ksm snrlayan gerilme deeridir. Baka bir deile,uygulanan gerilmenin elde edilen uzamayla orantl olarak deitii, yaniaralarnda bir orant katsaysnn (E) bulunduu blgenin snrna karlk gelengerilme deeridir.

Elastiklik snr: Malzemeye uygulanan kuvvet kaldrld zaman plastik uzamanngrlmedii veya yalnz elastik ekil deiiminin meydana geldii en yksek

gerilme deeridir. Hassas olarak belirlenen bu snrn orant snrndan daha yksekolmasna karn, uygulamalarda genellikle elastik snr orant snrna eit kabuledilebilir.

Rezilyans: Bir malzemenin elastik olarak ekil deitirdiinde absorbe ettiienerjiyi, ekil deiimi yapan kuvvetin kalkmasyla geri vermesi zelliinerezilyans denir. Rezilyans, rezilyans modl ile llr ve ekme erisinin elastiksnra kadar olan ksm altnda kalan alandr.

Rezilyans modl (UR) = a.e/2 = a2/2E

a=Malzemenin akma gerilmesie =Elastik uzama oran


11/124

11

E =Elastisite modl

Yukardaki bantdan da grlecei gibi, yksek akma gerilmesine ve dk elastisitemodlne sahip malzemeler (rnein yay elikleri) yksek rezilyans modlne sahiptir.Aadaki ekilde orta karbonlu bir elik ile yay eliinin rezilyans modllerini veren blgeler

gsterilmitir. Buna gre akma dayanm yksek olan yay eliinin rezilyans da yksektir.

ekil 1.7. Orta karbonlu bir yap elii ile bir yay eliinin ekme diyagramlarnnkarlatrlmas.

b) Plastik blgede llen byklklerAkma gerilmesi (a): akma dayanm, kaymann fark edilir ve etkili olduu durumdakigerilmedir. Dk karbonlu elikler gibi belirli bir ekilde akma gsteren malzemelerde akmagerilmesi akma yknn (Fakma) numunenin orijinal kesit alanna blnmesi ile bulunur.Butr malzemelerde kuvvetin ilk kez sabit kald veya dmeye balad gerilme, akma snrolarak alnr. nemli bir gerilme d varsa o zaman alt ve st diye ayrt edilen iki akmasnr sz konusudur. Alt akma snr sreksizliklerin sona erdii en kk gerilmedir. Bu tip

bir deiim daha ok arayer atomu ieren malzemelerde grlr. Kk arayer atomlar bublgede dislokasyonlarn etrafnda kmeleerek kaymay engeller ve akma noktasn ykseltir(st akma noktas). Kayma olay baladktan sonra dislokasyonlar kk atom kmelerindenuzaklar ve daha dk gerilme seviyelerinde (alt akma noktas) hzl hareket etmeye devameder. Bu blge homojen olmayan deformasyonlarla birlikte balar ve gzle grlen Lders

bantlar eklinde btn gvdeye yaylr. Bu konu ileride daha detayl bir ekilde elealnacaktr. Bu tip gerilme-uzama davran sergileyen malzemelerde akma dayanmkolaylkla belirlenir.

Akma gerilmesi (a)= Fa/A0 [kg/mm2veya N/mm

2]

A0=d02/4

A0: Deformasyon ncesi (orijina) kesit alan (mm2)

Fa: Akmaya neden olan kuvvet (kg veya N)


12/124


13/124

13

Kullanm esnasnda, uygulanan kuvvete dayanabilecek paralar tasarlanyorsa, parannplastik olarak ekil deitirmediinden emin olunmaldr. Motor iindeki krank milleribelirlenmi ekillerinin dnda ekil deiimine uratldklarnda kullanlamazlar. Bu nedenlebu tr yk tayc paralarn yapmnda yksek akma dayanml malzemeler tercih edilmeliveya uygulanan kuvvetin akma dayanmnn altnda gerilme salamas iin byk kesitli

paralar kullanlmaldr. Dier taraftan, ekillendirme veya ekil deitirme ilemi gerektirenuygulamalarda, uygulanan gerilme malzemenin akma dayanmnn zerinde olmaldr. Bu truygulamalarda ise ok yksek akma noktasna sahipmalzemeler pek tercih edilmez.

ekme gerilmesi (): Bir malzemenin kopmadan dayanabilecei maksimum gerilmeyemaksimum ekme gerilmesi veya ekme dayanm denir. Bu gerilme deeri numuneyeuygulanan maksimum ykn (F) orijinal kesit alanna (A0) blnmesiyle bulunur.

ekme gerilmesi ()= F/A0 [kg/mm2veya N/mm2]

Malzemenin sneklik deerleri yannda, akma dayanmnn ekme dayanmna oran (a/) da malzemenin ekillendirilme kabiliyetini gsteren nemli bir byklk olarakdeerlendirilmektedir. Sz konusu oran iyi ekillendirilebilen yumuak elikte yaklak 0.66iken, sz konusu zelliin ok yetersiz olduu malzemelerde (rnein sertletirilmi elikler)1e yakndr.

ekil1.10. ekme gerilmesinin belirlenmesi.

Kopma uzamas: Kopma uzamas, numunede ortaya kan toplam uzama miktarnnnumunenin orijinal l uzunluuna oran olarak tanmlanr.

Kopma uzamas (%)= L/L0x100=Lk-L0/L0x100

Maksimum yklemeye kadar numunenin boyunun uzamas homojendir. Baka bir deilebu blgede numune kesiti homojen olarak daralr. Bu noktadan sonra ise boyun teekkl

(numune kesitinin bir blgede hzl bir ekilde klmesi) balar ve bundan sonrakideformasyon numunenin uzunluu boyunca niform deildir. Bu nedenle, niform uzama


14/124

14

orannn belirlenmesi de sonularn irdelenmesi asndan nemlidir. niform uzama yzdesi,en byk kuvvetin (F) oluturduu orantsz uzamann balang l boyuna blnmesi ileelde edilir.

niform uzama (%)=L/L0x100=L-L0/L0x100

Peklemenin kesit daralmasna gre daha etkili oluuve srekli yk artna neden olan budavrann sona ermesiyle, uzama ve enine daralma deney parasnn sadece bir blmndedevam eder. Bzlme denilen bu yerel kesit daralmas srasnda kuvvet ve bunun balangkesit alanna blnmesiyle elde edilen anma gerilmesi der. niform uzama yzdesi

bzlmesiz ekillendirilebilmeiin bir snr deer olduundan retim asndan nemlidir.ekme deney numunesinde homojen deformasyon blgesinden sonra meydana gelen

uzama miktar numunenin l uzunluu boyunca deiir. Aadaki ekilde, boyun vermeblgesinin tam ortasnda (en ince kesit) en byk uzamann gerekletii gzlenmektedir.

ekil1.11. ekme deney numunesinde meydana gelen blgesel uzama [Dieter]

Kesit daralmas (%): Kesit daralmas, numunenin koptuktan sonraki kesit alanndakidaralmann, balangtaki orijinal kesit alanna orannn % olarak ifadesidir.

Kesit daralmas (%)=Ak/A0x100=A0-Ak/A0x100

Ak: Numunenin kopma blgesinin kesit alan

Yzde uzama ve yzde kesit daralmas malzemenin sneklii hakknda genel bir fikirelde edilmesini salar. Bu deerleri yksek olan malzemelerin deformasyon kabiliyetlerininde iyi olduu anlalr. te yandan sneklik, hem tasarmc hem de imalat iin nemlidir.Bir parann tasarmcs en azndan belirli bir sneklik sergileyen malzemeyi tercih eder.Bylece uygulanan kuvvet ok yksek olsa bile para krlmadan nce ekil deitirebilir.malatc iin snek malzemeler gereklidir. Bylece karmak biimler, ilenme srasndakopma ve/veya krlma olmakszn elde edilebilir.


15/124

15

ekil 1.12. Kesit daralmasnn gerilme-uzama diyagram zerinde ematik gsterimi

Tokluk: Bir malzemenin plastik deformasyon srasnda enerji absorbe etme zelliinetokluk denir. ekme erisi altnda kalan alan ekme iini verir ve bu deer tokluun birlsdr. Aadaki ekilde tokluu yksek ve dk iki malzemenin ekme diyagramverilmitir. Bu malzemelerden yksek karbonlu yay eliinin akma ve ekme mukavemetiorta karbonlu yap eliinin akma ve ekme mukavemetinden ok daha yksektir. Ancak,yap eliinin toplam % uzama miktar daha fazla yani, sneklii daha iyidir. Yap eliiiin ekme diyagram altndaki alan daha byk olduundan, yap elii yay eliine gredaha tok bir malzemedir. Buna gre tokluk, mukavemet ve snekliin her ikisini de iinealan bir zelliktir.

ekil 1.12. Gevrek ve snek(tok) iki malzemede tokluun gsterimi


16/124

16

Tablo 1.2. Bazmhendislik malzemelerinin oda scaklndaki baz temel mekanik zellikleri[Bowman]

1.3.2. Gerek gerilme-gerek uzama diyagram(true stress-true strain diagram)

ekme deneyi srasnda, numunenin kesiti srekli olarak azalr ve bu nedenlenumuneye etki eden gerek gerilme deerleri mhendislik gerilme deerine gre farkllkgsterir. Mhendislik gerilmesinin hesabnda, ekme kuvveti her seferinde numunenin orijinalkesit alanna blnd iin bu fark ortaya kmaktadr. Gerek gerilme, hesapland andakiekme kuvvetinin o andaki para kesitine blnmesiyle bulunur. Ayrca, ekme deneyisrasnda deney parasnda deformasyonun homojen olmamas nedeniyle, mhendislik birimekil deiimi l boyuna bal (l0) olarak deimektedir. Bu nedenle, mhendislik birimekil deiiminden farkl olarak gerek birim ekil deiimi tanmlanmtr. Gerek birimekil deiimi ise her an iin uzayan boya gre bulunur. Dolaysyla elde edilen mhendislikve gerek birim ekil deiimleri birbirinden farkldr. Aada, gerek ve mhendislikgerilme-birim ekil deiimini gsteren eriler bir arada verilmitir

Aadaki ekilden grld gibi, gerek ekme diyagram mhendislik ekmediyagram gibi bir maksimumdan gemez. Gerek ekme erisinin eimi (pekleme hz veyapekleme derecesi), d/d, gerek gerilme deerine eit olduu anda (d/d=g) ekmegerilmesi de maksimum deerini almaktadr.

Bu sonu, fiziksel bakmdan pekleme nedeniyle gerilme artnn, kesit klmesinedeniyle gerilmedeki dmeyi engellediini gsterir. ekme deneyi srasnda, ekmegerilmesinin etki ettii kesit srekliolarak azalmaktadr. Eer kesit azalmas olmasa, ekmegerilmesi plastik alanda peklemeye bal olarak srekli bir ekilde artacaktr. Buna karlk,eer pekleme olmasa kesit klmesi nedeniyle ekme gerilmesinin dmesi gerekecekti.ekme gerilmesinin maksimum olduu noktaya kadar, pekleme nedeniyle gerilmedeki art,kesit klmesi nedeniyle gerilmedeki dten fazladr. ekme diyagramlar incelenirse

plastik alanda pekleme derecesinin srekli olarak kld grlr. Pekleme derecesininklmesi ise, pekleme nedeniyle gerilmenin ykseltilmesi gereini azaltr. Sonuta, ekme


17/124


18/124


19/124

19

ekil1.13. Deformasyon sertleme ss (n) ve K deerlerinin tayini

Elde edilen dorunun eimi direk olarak deformasyon sertleme ss n deerini

verirken, gerek birim ekil deiimini 1 yapan gerilme deeri de dayanm sabiti olarak Kdeerini veriri. Metalik malzemelerde n deeri,

0 n 0.45 arasnda deerler almaktadr.

ekil 1.14. n deerinin deiimi

n deeri, malzemenin deformasyon sertlemesine urama ve deformasyondan dolaydayanm artrma kabiliyetini belirlemektedir. Malzemede peklemenin olmad durumlarda

(scak deformasyon artlarnda) n deeri sfra yaklar. Bir ok mhendislik malzemesi iinbu deer 0.15 ile 0.25 arasndadr. Deformasyon sertleme ss arttka niform birim ekildeiim miktar da artmaktadr. Dayanm sabiti K ise dorudan malzemenin dayanmhakknda fikir vermektedir. Dier bir deile K deerinin yksek olmas durumundamalzemenin dayanmnn yksek olduu anlalr.

K ve n deerleri malzeme sabitleridir. Ancak, gerekte bu deerler rneinmikroyaps sl ilemle deitirilebilen malzemeler iin tek bir deer deildir. rnein, %0.2C ieren bir elikten hazrlanan iki paradan biri tavlanm, dieri de ostenitletirilip yada suverilmi ise bu iki elik parann K ve n deerleri birbirinden farkldr. Benzer olarakzeltiye alnm ve yalandrlm 2024 alminyum alamnn K ve n deerleri aryalanm olanlardan farkldr. Aada eitli malzemelerin K ve n deerleri verilmitir.

Deformasyon sertlemesi ss (n) scaklktan etkilenen bir malzeme zelliidir. Scakln


20/124

20

ykselmesi n deerinin dmesine neden olur. Ayrca n deeri deformasyon hz ykseldikeklr.

Tablo 1. 2. Tavlanm durumdaki eitli malzemelerin oda scaklndaki deformasyonsertlemesi ss (n) ve mukavemet katsays (K) deerleri

Malzeme n K [MPa]

1008 elii (%0.08C) 0.25 6001015 elii (%0.15C) 0.18 6201045 elii (%0.45C) 0.12 950302 paslanmaz elik 0.3 1300410 paslanmaz elik 0.1 960Bakr 0.33 450Pirin (Cu-30Zn) 0.41 500Pirin (Cu-40Zn) 0.5 8001100 Alminyum 0.25 1402017 Alminyum 0.15 3805052 Alminyum 0.13 2107075 alminyum 0.17 400

Gerilme-birim ekil deitirme arasndaki ilikiyi veren g=K. nbants, homojen

plastik deformasyon blgesi iin geerli olup, =0 deeri iin g=0 deerini vermektedir. Bunedenle Holloman denklemine akma gerilmesi (a) ilave edilerek bulunan ve ok skkullanlanLudwig denklemi,

g= a+ K n

eklinde ifade edilir.

Homojen deformasyon blgesinde, deformasyon sertleme ss (n) her zaman sabitbir tek bir deere eit olmayabilir. zellikle ok kk ve ok byk ekil deiimlerindefarkl n deerlerinin olduu, g = K

nbantsna gre izilen lng-ln grafiinde farkleimlerin bulunmasndan anlalr. Bu durumda plastik deformasyon blgesi iin Swiftdenklemi olarak bilinen,

g= K(0+ )n

bantsn kullanmak daha uygundur. Burada;

0: Malzemeye deney ncesi uygulanan deformasyon miktar ile ilgili bir sabit. Budeer tavlanm malzemelerde 0=0, souk ilem grm malzemelerde ise 0n deerlerindeolmaktadr.

Bu bant ile ilk deformasyon sertlemesinin etkisi, ilave birim ekil deiimi ilebirletirilerek elde edilmitir. Burada, 0deerinin ilk souk ilemin neden olduu birim ekil

deitirme, deerinin ise daha sonra yaplan souk ilemin neden olduu birim ekildeitirme olduu ortaya kar.


21/124

21

1.4. Belirgin akma (sreksiz akma) olayve deformasyon yalanmasBaz metalik malzemeler elastik ekil deiiminden plastik ekil deiimine geerken

akma olayn belirgin bir ekilde gerekletirirler. Bu malzeme grubuna en iyi rnek yumuakdurumdaki (tavlanm) dk ve orta karbonlu eliklerdir. Bu durum zellikle HMK yapl arayer kat zeltisi ieren metalik malzemelerde grlmektedir. Bu malzemelerde, elastik

deformasyon blgesi ile homojen plastik deformasyon blgesini birbirinden ayran, dar birhomojen olmayan plastik deformasyon blgesi gzlenmektedir. Bu tr malzemelerde, gerilme

belirli bir noktaya kadar elastik olarak artar, sonra aniden der ve malzeme bir sre bugerilme civarnda homojen olmayan deformasyona urar. Daha sonra plastik deformasyonhomojen gerilme artmile devam eder. Bu tip akma olayna sreksiz akma ad verilir.

ekil1.15. Belirgin akma noktas gsteren malzemelerin gerilme-uzama erisi

Bu durum zellikle C veN gibi ara yer atomu ieren dk ve orta karbonlu eliklerdegrlr. Arayer elementi ieren dier kat zeltilerde (rnein; N ieren -princi, Cd ve Zn)de bu tip akma grlmekle birlikte akma blgesi elikteki kadar ak deildir. Sreksiz akmaolay arayer atomlarnn mevcudiyetine dayanlarak aklanmaktadr.Nitekim C ve N gibi arayer atomlarndan tamamen arndrlan bir elikte belirgin akma olay gzlenmemitir.Deformasyon srasnda C ve N gibi ara yer atomlar dislokasyon olan blgelere yerleerekdislokasyonlarn nnde bir atmosfer oluturmakta ve bu sayede onlarn hareketinizorlatrmaktadr. Bu oluuma, ilk defa 1948de Cottrell tarafndan akland iin Cottrell

Atmosferi ad verilmitir. Byle bir malzemede plastik deformasyonu balatabilmek iin,

dislokasyonlar sz konusu atmosferden kurtararak serbest hale geirebilecek veya yenidislokasyonlar oluumuna neden olacak olduka yksek bir gerilmeye ihtiya vardr. Bugerilme st akma gerilmesi olarak tanmlanmaktadr. lk akmann gerekletii kayma

bandnda hemen pekleme meydana geldii iin burada deformasyonun ilerlemesi durur vedier blgelerde akma olay gereklemeye balar. st akma noktasndan sonra gelien testeredii grnmndeki blge kayma bantlarnda akmann gerekletiini belirtir. Oluan bu

bantlaraLders Bantlar,gerekleen uzamaya daLders uzamas denir. Bu bantlar genellikleekme eksenine 45eimle oluur. Atmosferden kurtulan dilokasyonlar hareket ettirmek iingerekli gerilme daha dk olacandan, st akma noktasndan sonra gerilme der. Dengerilmenin alt deeri ise alt akma noktasn temsil etmektedir. Bu durumda st akmagerilmesinin Lders bandnn ekirdeklenmesini, alt akma gerilmesinin ise numune boyuncailerlemesini salayan gerilme olduu sylenebilir. Bu olay tamamlannca malzeme homojenolarak peklemeye balar.


22/124

22

ekil 1.16. Az karbonlu elikte sreksiz akma olay ve lders bandlarnn oluumu. (a)Tavlanm, (b) deforme edilmi, (c) tekrar tavlanm.

Sreksiz akma olay grlen malzemelerde, deformasyonun balamas devametmesinden ok daha gtr. Sreksiz akma halinde uzama, Lders bantlarnn numuneboyunca ilerlemesi sonucunda meydana gelir. Numuneyi tutan enelerdeki gerilmeler,numune yzeyindeki przle, gerilme konsantrasyonuna neden olur ve Lders bantlarnnolumasna neden olur. Lders bantlarnn numune boyunca ilerlemesi srasnda aadakiekilde grld gibi balca blge meydana gelir. Bunlar;

a) Bandn arkasnda kalan deforme olmu blge (A blgesi) Bu blge deformasyonsertlemesine uram olup, deformasyonun ilerlemesi halinde nemli lde deformeolmayan blgedir.

b) Bandn nnde yer alan deforme olmamblge (D blgesi)

c)

Lders band blgesi (B blgesi). Bu blgede toplam uzama miktar bandn snrndanitibaren sfrdan balayarak bandn arkasnda toplam Lders uzamasna ular. Byleceuzama profili, deformasyonun, numune boyuna kyasla olduka dar bir blgede yeraldn gstermektedir. Deformasyon, Lders bantlarnn ilerlemesi ile devamettiinden genellikle uygulanan ykte nemli bir deiim olmaz ve ekme erisiLders blgesinde yatay gider. Bu nedenle Lders blgesinde deformasyonsertlemesinin olumad varsaylrsa da bu kabul tamamen yanltr. nk yknsabit kalmasna ramen, bant snrndaki uzama miktarna bal olarak kesittemeydana gelen azalma, gerilmenin bant boyunca deiimine neden olur.

Lders uzunluu uygulanan yke, deformasyon sertlemesi karakteristiklerine venumunenin geometrisine baldr. Lders bant snr yaklak olarak maksimum kaymagerilmesinin yer ald dzlemde uzanr. niform sreksiz uzama gsteren malzemelerdeakmann balangcnda oluan ani yk dmesi, Lders bant snr hznn dmesi ileaklanmaktadr. nk bant saysnn ve mevcut bantlarn uzunluklarnn aniden artmas budmeye neden olur ve ksa bir sre sonra baz bantlar bir araya gelerek deformasyonunilerlemesi iin gerekli yk miktar tedricen artar. ki Lders band zt ynde hareket ettiindeher ikisinin karlamalar halinde genellikle bunlar tam olarak birbirine paralel olmadndanaralarnda deforme olmam bir blge kalabilir.


23/124

23

ekil 1.17. Lders bantlarnn uzamas ve uzama profili. A: deforme olan blge, B: Ldersband, C: Lders bant snr, D: henz deforme olmam blge. X: Lders bant snrnnarkasnda kalm blge, eL, xlnin neden olduu Lders uzama oran.

ekme deneyi, akma blgesinden sonra durdurulup yk boaltldktan hemen sonra

numune tekrar ekme deneyine tabi tutulursa, yeni izilen gerilme-birim ekil deitirmeerisinde alt ve st akma noktas grlmez. Akma olaynn tekrar olumas iin Cottrellatmosferinin tekrar olumas gerekir. Bu ise sl aktivasyon gerektirir. Souk ekil deitirmi

belirgin akma zellii gsteren bir malzemeye sl aktivasyon verilirse (elik iin 100-200 Cyeterlidir) belirgin akma olay yeniden ve daha yksek gerilme seviyelerinde meydana gelir.Buna statik deformasyon yalanmas (strain ageing) ad verilir. Bu olay, n deformasyonlaoalan dislokasyonlarn yalanma srasnda eriyen atomlar tarafndan tekrar kilitlenmesisonucunda meydana gelir. Deformasyon yalanmas bu bakmdan yer alan ve ara yeratomlarnn dislokasyon blgelerine yaynmasna baldr.

Sreksiz akma gsteren malzemelerde, deney scakl oda scaklnn altna dtkeakma gerilmesi (zellikle st akma gerilmesi), akma dmesi ve akma uzamas artmaktadr.

Oda scaklnn zerine kldka genellikle akma gerilmesi azalr ve sreksiz akma olaykaybolur. Ancak yalanabilen dk karbonlu eliklerde, pirin ve Cu-Al alamlar gibi bazmalzemelerde belirli scaklklarda dinamik deformasyon yalanmas nedeniyle ekmeerisinde zig-zaklar meydana gelir. Bu durum Portevei-Chatelier olay olarak bilinir. Buolayn meydana geldii scaklkta, eriyen atomlar hareket halindeki dislokasyonlara yaynmayeteneine sahiptirler. Deformasyon annda, dislokasyonlarn hareketi zaman zaman bu eriyenatomlar tarafndan nlenir. Bylece, dislokasyonlarn kilitlenip tekrar serbest hale gelmesiekme diyagramnda zig-zaklara neden olur. Yumuak eliklerde, 150-250C arasndakiscaklklarda yaplan deformasyon srasnda grlen ve mavi gevreklikad ile tannan olaydinamik deformasyon yalanmasnn en tannm rneidir. Dinamik deformasyon

yalanmas, yumuak eliklerin dnda -pirinci ve eitli Al alamlar gibi demir dmalzemelerde de grlmektedir. Bu olay genellikle 0.3-0.5Tm scaklk aralnda ve 10-1s-1gibi tipik deformasyon hzlarnda meydana gelmektedir. Dk karbonlu eliin mavigevreklik blgesindeki deformasyonunda ekme erisinde zig-zag tipi deiimin olumasnaLders bantlarnn zaman zaman kilitlenmesinin neden olduu belirlenmitir. yle ki,deformasyon esnasnda hareket eden Lders band, deformasyon yalanmas nedeniyle birsre sonra durmakta ve yk artna neden olmaktadr. Fakat bu esnada baka bir blgedeteekkl eden Lders band ve bunun hareketi bu kez ykte azalmaya neden olmaktadr.Fakat, yine deformasyon yalanmas sonucu yk yeniden ykselmektedir. Neticededeformasyon heterojen bir ekilde devam etmekte ve ekme erisi testere dii grnmnalmaktadr.


24/124

24

ekil1.17. eliklerde dinamik deformasyon yalanmas

Sreksiz akma olaynn n deformasyona uram ve beklemeden ekme deneyine tabitutulmu malzemelerde grlmemesinin nedeni yle aklanabilir. n deformasyondahareket eden dislokasyonlarn younluu (serbest dilokasyon younluu) artm olacandan,

bundan sonraki deformasyonda nemli bir dislokasyon oalmas olmayacak ve sreksizakma olay grlmeyecektir. Zamanla bu tr malzemelerde znm ara yer atomlardislokasyonlara yaynma yoluyla yerletiklerinde, onlar kilitlerler ve hareketlerine engelolurlar. Bylece, bu tr bekletilmi malzemelerde, scakla bal olarak zamanla sreksizakma olay tekrar grlr.

Yumuatma tavna tabi tutulmu dk karbonlu elik saclar, oda scaklnda ekmedeneyine tabi tutulduklarnda tipik bir sreksiz akma gsterirler. Bu malzemelerin dvlme,derin ekme ve svama ile ekillendirilmeleri srasnda sreksiz akma nedeniyle yzeyde

przler meydana gelir. Boyama ve kaplama gibi nihai ilemler gerektiren paralar iin bu tryzey hatalar kusur saylr ve kalite kontrolnden gemez. nk bu etken boya vekaplamalarn iyi tutmamasna, tutsa bile gzel grnmemesine neden olur. Bu etki ancak

parlatma gibi nihai ilemler gerektirmesi ilave iilik ve masraf demektir. Dk karbonlu

eliklerde sreksiz akma olayn nlemek iin birka yol mevcuttur. Bunlar;a) Malzeme yumuatma tavna tabi tutulduktan sonra dk oranlarda souk ndeformasyon ilemine tabi tutulur. Uygulanan bu ileme temper haddesi denir. Temperhaddesinde, ok dk ezme oran (%5) gibi) ile haddelenen dk karbonlu sac tekrar ekmedeneyine tabi tutulursa, yeni ekme diyagramnda sreksiz akma blgesi grlmez. ndeformasyona uram (veya souk ekillendirilmi) malzemelerde sreksiz akma blgesininortadan kalkmas, n deformasyon ile malzemede dislokasyon younluunun artmasnedeniyledir. ekme srasnda dislokasyonlarn hzl oalmay akma dmesine izinvermemektedir. Malzeme tavlandnda ise dislokasyon younluu azalmakta ve ara yeratomlar bu esnada yaynma imkan bularak dislokasyonlar tekrar kilitlemektedir. Sonuolarak tipik akma noktas yeniden ortaya kmaktadr.

b) Sreksiz akmaya ve deformasyon yalanmasna neden olan olay N ve C gibi arayeratomlarnn dislokasyon blgelerine yaylmas ve onlarn hareketini engellemesidir. Bunedenle, C ve N gibi ara yer atomlarnn uygun alam elementleri ile balanmas veyatamamen artlmas sonucu sreksiz akma ve deformasyon yalanmas gzkmez.


25/124

25

Akma blgesine aada saylan temel faktrler etki eder. Bunlar:

a) Kimyasal bileim: Kat eriyik halindeki alamlarda genellikle, znen atom miktararttka akma gerilmesi de artar. Ayrca, alam elementinin yer alan veya ara yer atomueklinde znmesi akma blgesineetki eder. yle ki, akma dmesi eriyen atomun arayer

atomu olmas halinde daha fazladr. Dk karbonlu eliklerde, C ve N miktarlarnn azalmasile akma gerilmesi ve Lders uzamas azalr. Ayrca, Cve Nu balayan elementlerin ilaveside benzer olaya neden olur.

b) Deney scaklnn etkisi: Deformasyon scakl dtke, st akma noktas ve Ldersblgesi bariz bir ekilde artmaktadr. Ayrca akma dmesi ve Lders uzamas da artmaktadr.Scaklk ykseldike sreksiz akma blgesi tedricen kaybolur ve baz malzemelerde belirliscaklkta ekme erisinde zig-zaglar (dinamik deformasyon yalanmas) meydana gelir.c) Deformasyon hznn etkisi:Deformasyon hz da sreksiz akma blgesinin ekline etkietmektedir. Deformasyon hz arttka st ve alt akma noktas biraz ykselmekte ve akmadmesi miktar artmaktadr. Ayrca akma uzamas da artmaktadr.d) Tane boyutunun etkisi:Tane boyutu, akma blgesine bariz bir ekilde etki etmekte olup

tane boyutu kldke st ve alt akma noktalar ekme diyagramnda yukar kaymaktadr.Tane boyutunun akma mukavemetine etkisi genellikle Hall-Petch bantsna uymaktadr.Ayrca, taneler kldke akma dmesi de artmaktadr. Ayrca, yap inceldike Ldersuzamasnn da artt saptanmtr.e) eitli n ilemlerin etkisi: Malzemenin yorulmas iin uygulanan devir says arttkaakma uzamasnn azald ve akma dayanmnn dt grlmtr. Benzer durumnumuneye ekme deneyinden nce hidrojen yklendiinde de elde edilmitir. eliklereuygulana lk ilem sonras yapda alt tane oluumu ile akma mukavemetinin ykseldii vedeformasyon esnasnda sreksiz akma olaynn meydana gelmedii saptanmtr.

2.5. Gerilme-birim ekil deitirme erisine etki eden parametrelerFarkl malzemelerin ekme diyagramlar farkl olmasna ramen ayn malzemeninde

ekme diyagramlar farkl olabilir. Bu farkllk genel olarak, uygulanan deformasyonhzndan, deformasyon scaklndan ve malzemenin i yapsndaki farkllklardan (tane

boyutu, safszlklar, yap kusurlar vb.) ileri gelmektedir.

a) Deformasyon hznn ekme erisine etkisi

Malzemeye uygulanan deformasyon hz aadaki ekilde grld gibi, gerilme-birim ekil deitirme erisinin ekline eti eden nemli bir faktrdr. Bu nedenle, ekmedeneyi sonularn verirken, ekme hzn veya deformasyon hzn da vermek gerekir. Aksitakdirde elde edilen sonular yorumlamak gleir. Deformasyon hz daha ok HMK yaplmetaller zerinde etkili olmaktadr. Genel olarak, deformasyon hz arttka malzemeninmukavemeti artmakta dier bir ifade ile ekme erisi yukar doru kaymakta ve kopmauzamas deerleri ise dmektedir. Deformasyon hznn akma gerilmesine etkisi, ekmedayanmna etkisinden daha fazladr.


26/124

26

ekil 1.18. Malzemelerde gerilme-birim ekil deitirme erisine deformasyon hznn etkisi

Deformasyon hz, birim ekil deitirmede olduu gibi mhendislik deformasyon hz

(.

e) vegerek deformasyon hz (.

)olmak zere iki ekilde ifade edilebilir.

Mhendislik deformasyon hz (.

e ), ekme deneyinde cihazn ene hz ile orantlolup;

.

e = de/dt=d[(Li-L0)/L0]/dt=1/L0.dLi/dt=v/L0

bantsyla ifade edilir.

Gerek deformasyon hz ise,

.

= d/dt=d[lnLi/L0]/dt=1/Li.dLi/dt=v/Li

bants yardmyla bulunur.

Gerek deformasyon hznn, numune boyu ve ene hz ile ilikisini veren bantyagre, ene hz v sabit iken, numune uzadka gerek deformasyon hznn azalaca grlmektedir. Gerek deformasyon hz numune boyunun etkisini gsterdiinden,

mhendislik deformasyon hzna gre daha doru sonu vermektedir. Buradan daanlalabilecei gibi, ekme deneyinde gerek deformasyon hznn sabit kalabilmesi iindeney sresince v ene hz uygun ekilde artrlmaldr. Sz konusu deformasyon hzlararasndaki iliki ise,

.

= v/Li= L0/Li. d.

e /dt =.

e /1+e

eklindedir.

Deformasyon hznn mukavemete etkisi aadaki ekilde gsterildii gibi, scaklk

ykseldike artar. Bu ekilden grld gibi oda scaklnda deformasyon hznn etkisi


27/124

27

nispeten az, yksek scaklklarda olduka byktr. HMK yapl metaller, deformasyon hznakar dier metalik malzemelerden daha duyarldr.

ekil1.19. eitli scaklklarda bakrn ekme mukavemetine deformasyon hznn etkisi.

Yksek scaklklarda (T0.5Tm) deformasyon hznn malzemenin mukavemetine etkisiok fazla olup, sabit scaklk ve birim ekil deitirme miktar iin;

g= C.

m

bantsnn geerli olduu belirlenmitir. Burada;

g: Uygulanan gerilmeC: Malzeme sabiti

m: Deformasyon hz duyarllk ss dr.

Deformasyon hz duyarllk ss (m) log-loggrafiinin eimine eittir. Byle birgrafik, sabit scaklkta ancak farl deformasyon hzlarnda yaplan ekme veya basmadeneyleri sonucunda izilebilir.

ekil 1.20. Farkl deformasyon hzlarnda yaplan ekme deneylerinden m deerinin

belirlenmesi.


28/124


29/124


30/124


31/124

31

ekil1.22. AISI 1040 eliineait gerilme-birim uzama diyagramna sl ilemin etkisi

2.6. ekme diyagram tipleri

ekme diyagramlarn balca 4 grupta toplamak mmkndr. Bunlar srasyla;

1. Elastik ve plastik deformasyon gsteren snek malzemeler,2. Plastik deformasyon gstermeyen malzemeler. Bu malzemeler elastik

deformasyondan sonra krlrlar (ok gevrek malzemeler)

3.

Ar elastik deformasyon gsteren malzemeler.4.

Ar plastik deformasyon gsteren malzemeler.

Metaller, elastik ve plastik deformasyon gsteririler. Bununla birlikte farkl metallerinekme diyagramlar da farkldr. rnein yumuak elik, elastik deformasyondan plastikdeformasyona geite aadaki ekilde grld gibi sreksiz akma noktas gsterir. HMKmetallerin ou bu tip ekme diyagramna sahiptir. Seramik, dkme demir ve yksekmukavemetli malzemelerde genellikle plastik deformasyon olumadan, elastikdeformasyonun sonunda kopma oluur. te yandan, baz malzemeler ise ar oranda homojen

plastik deformasyona urarlar.


32/124

32

ekil 1.24. Farkl malzemelerde grlen tipik ekme diyagramlar

2.6. dealletirilmi Gerek gerilme-gerek ekil deitirme diyagramlarAadaki ekilde idealize edilmi gerilme-ekil deitirme erileri verilmitir.

ekil 1.25ada tam elastik idealbir malzemenin gerek gerilme-gerek ekil deitirmediyagram ve dinamik modeli grlmektedir. Cam, seramikler ve baz dkme demirler gibigevrek malzemelerin davran bu tr bir eri ile gsterilebilir. Kopma uzamas ok kk

(%1-2 kadar) olan ve elastik snr ald taktirde ok az bir uzamadan sonra bzlmegstermeden ekme kuvveti etkisi ile kopan gevrek malzemelerde elastiklik snr ekmedayanmna yakndr. Ayrca gevrek malzemelerin ekme diyagramlarnda kopmanoktasndaki gerilme deeri ile ekme dayanm akr.

ekil 1.25bde rijit, tam plastik ideal bir malzemenin gerek gerilme-gerek ekildeitirme diyagram ve dinamik modeli grlmektedir. Bu tr bir malzemeden (E deerisonsuz) bir ekme deneyi ubuu, ekme gerilmesi akma gerilmesine eriinceye kadartamamen rijittir (elastik ekil deiimi sfrdr). ekme gerilmesi akma noktasna eritii anda,

plastik ekil deiimi balar ve sabit gerilme altnda (pekleme olmadan) devam eder.ekil 1.25cde rijit, lineer pekleenbir malzemenin gerek gerilme-gerek ekil

deitirme diyagram ve dinamik modeli verilmitir. Byle bir malzemede, ekme gerilmesi

akma snrna eriinceye kadar ekil deiimi grlmez. ekme gerilmesinin akma snrnaeit olmas ile birlikte plastik ekil deiimi balarsa da, ekil deiimini artrmak iin gerilmede srekli olarak ykseltilmektedir. Gerilmenin plastik ekil deiimi ile artmas (pekleme)dorusaldr. Rijit tam plastik malzemede olduu gibi burada da ekil deiiminin elastik

bileeni plastik bileen yannda ihmal edilmektedir.ekil 1.25d, elastik tam plastik bir malzemenin gerek gerilme-gerek ekil

deitirme diyagram ile dinamik modelini, ekil 1.25e ise elastik lineer pekleen birmalzemenin gerek gerilme-gerek ekil deitirme diyagram ile dinamik modelinigstermektedir.


33/124


34/124

34

ekil 1.26. Deformasyon sertleme ss n deerinin gerek gerilme-gerek ekil deitirmeerilerine etkisi.[apan]

2.6. ekme deneyinde krlma tipleri

Krlma atlak oluumu ve ilerlemesiyle meydana gelen ve numunenin gerilme altndaiki veya daha ok paraya blnmesiyle sonulanan bir olaydr. Krlmann karakterimalzemeden malzemeye deiir ve genellikle uygulanan gerilmeye, scakla ve deformasyonhzna baldr. Krlma, krlma anndaki deformasyon miktar, krlma yzeyininkristalografik grnm ve krk yzeyin makro grnm gibi eitli kriterlere gresnflandrlr.

Atomik seviyede krlma, krlma dzlemi boyunca atomlar aras balarn koparak yeniatlak yzeyi ortaya karmas sonucu meydana gelir. Buna gre, krlma dzlemine dik

balarn kopmas sonucu klivaj krlma, dier bir deile ayrlma krlmas meydan gelir.

Kayma krlmas ise atom dzlemlerinin kaymas srasnda atom balarnn kopmas ilemeydana gelir. Klivaj krlma klivaj dzlemleri olarak bilinen baz kristalografik dzlemlerboyunca meydana gelmektedir. YMK yapl metallerde klivaj dzlemi bulunmad iin klivajkrlma gzlenmez.

Aada mikroskopik ve makroskopik seviyede atlak ilerlemesi sonucu meydana gelenkrlma tipleri verilmitir.


35/124

35

(a) Temel krlma mekanizmalar [Bowman]

(a) Tam snek, koni-anak tipi ve tam gevrek krlmalarnematik gsterimi


36/124

36

(b) Koni-anak tipi krlmann meydana gelii

(c) Koni-anak tipi ve gevrek krlmagsteren numunelerin krk yzey fotoraflar

ekil1.27. Krlma tipleri.

Tek eksenli gerilme halinde atlak ekme ynne dik olarak ilerlediinden klavajkrlma tipi dz bir krlma yzeyi gsterir. ok taneli metallerde, klivaj dzlemlerinin ynher tanede farkl olup, bir taneden dier taneye geildike ekme dorultusunu dik olmaz. Bunedenle bir tane boyutundan daha byk mesafelerdeki klivaj krlmas dz grnmgstermez, tane deitike yn deitirir. ok gevrek malzemelerde klivaj krlma bir taneden

dierine klivaj dzlemleriboyunca srekli olarak ilerleyebilir. Fakat az karbonlu elikler gibibaz malzemelerde makroskopik olarak gzlenen klivaj krlma, mikroskopik seviyede srekli


37/124

37

deildir. ou tanelerde klivaj krlma meydana gelirken, baz tanelerde bunlar birletirecekekilde kayma krlmas da meydana gelmektedir. Klivaj tipi gevrek krlmaya neden olanatlaklar, orijinal malzemede bulunmayp, deformasyon srasnda ortaya kmaktadr. Klivajkrlma; i) dislokasyon ylmalarna neden olan plastik deformasyon, ii) atlak oluumu veiii) atlak ilerlemesi olmak zere aamada meydana gelmektedir.

Atomik balarn kopmas ile oluan kayma krlmas, yerel olarak meydana gelen birplastik deformasyon prosesidir. Bilindii gibi plastik deformasyon, kaymaya kar direncin azolduu kayma dzlemleri olarak bilinen atom dzlemlerinin kaymas ile meydana gelir.Kayma sadece bir paralel dzlem takm zerinde ilerleyerek olutuunda eimli krlmameydana gelirken, iki tarafl olarak geliirse noktasal krlmaoluur.

ok taneli malzemelerde kayma atlaklar maksimum kayma gerilmelerininbulunduu ksmlarda ilerleme eilimi gsterir.

atlan izledii yol ykleme ekline, i gerilmeleri meydana getiren faktrlere vematris yapsna baldr. atlak bymesi, boluklarn olumas ve daha sonra yerel plastikdeformasyon ile oalmas sonucu meydana gelir. Kayma krlmas, kaln levha ve yuvarlakekme numunelerinde, malzemenin merkezinde (boyun vermi blgede) balar ve darya

doru ilerler. Makroskopik olarak krlma yzeyi ekme eksenine diktir. Mikroskopikseviyede ise, atlak ekme eksenine 30-45lik eime sahip eitli dzlemler zerinde kaymakopmas (boluk oalmas) gelitiinden krk yzey olduka przldr. Bu tip krlma dikkopma (krlmann izledii yol ekme eksenine dik olduundan) veya lifli krlma (krk yzeylifli grnmde olduundan) olarak isimlendirilir. Koni-anak tipi krlma, merkez blgededik kopma ile balar ve ekme ekseni ile 45lik eimli dzlemler zerinde kayma kopmasile sona erer. Krlma yzeyi daha az przldr. Bu tip krlma dik kopmadan daha hzloluur. Benzer olarak ince saclarda klivaj olmayan krlma kayma kopmas eklinde olur veeimli krlmaya benzer.

Baz durumlarda ok taneli malzemelerde, tane snrlar eitli nedenlerden dolay,tanedeki krlma dzlemlerinden daha zayf durumda bulunur. Bu durumda krlma tanesnrlar boyunca (intergranler) meydana gelir. rnein eliklerin tane snrlarnda sementitgibi gevrek bir fazn znmesi durumunda krlma tane snrlar boyunca ilerler. Tanesnrlarnda oluan segregasyon da taneler aras krlmay tevik etmektedir.

Krk yzeyin grnm kriter olarak alndnda, krlma lifli ve kristalin olmak zereiki genel gruba ayrlabilir. Klivaj krlma tane ii dzlemler boyunca meydana geldiindenkristalin bir grnme sahiptir. Klivaj krlmada genellikle tanelerin ekli bozulmaz veyzeyin grn dzdr. Krma yzeyi ok iyi yanstr ve parlak olarak grlr.Kayma krlmas sonucu ortaya kan krlma yzeyi ise gri ve lifli bir grnme sahiptir.

Malzemenin krlncaya kadar urad plastik deformasyon miktar gz nnealndnda krlma snek ve gevrek olmak zere iki gruba ayrlabilir. Gevrek krlan

malzemede ok az plastik deformasyon oluur. Camlar, seramikler ve gri dkme demir gibimalzemeler gevrek olarak krlrlar. Gevrek klmla srasnda ok az bir ekil deiimiolutuunda, krlma sonras paralar birletirildiinde numunenin yaklak krlma ncesiekli elde edilebilir. Gevrek krlmada malzeme krlncaya kadar ok az enerji (gerilme-birimekil deitirme erisinin altnda kalan alan) absorbe etmektedir. Kristalografik adan gevrekkrlma klivaj krlma eklinde olumaktadr. Gevrek krlmada bir atlan hi veya pek az

plastik deitirmeyi izleyerek ok hzl yaylmas sonucu oluur. Gevrek krlma, ayrlmadzlemleri yerine tane snrlar boyunca da ilerleyebilir. Buna taneler aras krlma denir vetane snrlarnda kelen krlgan filmlerin varlndan ileri geldii sylenebilir. Her iki haldede gevrek krlma uygulanan ekme gerilmesine dik ynde oluur.

Snek krlmada ise, krlma ncesi malzeme nemli lde plastik deformasyona urar.

Bu nedenle krlan paralarn birletirilmesiyle elde edilen ekil orijinal numune eklinden okfarkldr. Snek krlmada parada byk lde kesit daralmas (bzlme) meydana gelmekte


38/124


39/124

39

bilinen boyun verme, maksimum yk (veya maksimum mhendislik gerilmesi) noktasndabalar.

Plastik kararszl inceleyebilmek iin F kuvveti etkisiyle numunenin bir kesitin dierblgelerden biraz daha plastik deformasyona uradn dnelim. Boyun blgesinin kesitidaha kk olduundan, bu blgedeki gerilme dier ksmlardan daha fazladr. Eer

deformasyon sertlemesi akma mukavemetini yeteri kadar arttrm ise, daralm kesit Fkuvvetini tayabilir. Aksi halde plastik deformasyon boyun blgesinde olur ve malzemeburadan kopar.

ekil 1.29. Tek ynde ekme kuvveti uygulanan silindirik bir numunede boyun oluumu[Bowman]

A alan ve gmukavemet ise, numunenin herhangi bir kesiti A.gykn tayabilir.A.g deeri, deformasyon miktarna bal olarak artarsa numune kararldr, fakat azalrsa

numune kararszdr ve boyun verir. Malzemenin boyun vermesi iin kritik koul;

A.g= F =sbt

Buradan,

dF = A.g+g

dA = 0 veya (dg/ g) = -(dA/A) bulunur.

Plastik deformasyon sresince hacim sabit kaldndan,

V = A.L = sbt

-dA / A = dL / L = d

(dg/ g) = d

(d

g/ d

) =

gbulunur.

Bu bant, gerek gerilme-gerek birim ekil deitirme erisinde boyun vermeninveya homojen olmayan deformasyonun balad noktann, erinin eiminin, yanideformasyon sertleme hznn (dg

/ d) gerek gerilmeye eit olduu nokta olduunugstermektedir. (dg

/ d) > g ise boyun verme olmaz, deformasyon homojendir. Buradan,

plastik deformasyon srasnda homojen olmayan deformasyonun balamasnn deformasyonsertlemesi tarafndan engellenecei anlalmaktadr.

Mhendislik ekme diyagramnda boyun verme kriteri ise dm/de = 0 olup, homojenolmayan deformasyon maksimum gerilme noktasnda balar.

Boyun vermenin balamasna kadar olan niform birim ekil deitirme miktar (u),karaszlk kriterini belirten denklem ile Holloman denklemi kullanlarak,


40/124

40

(dg/ d) = K n u

n-1

(dg/ d) = g =K u

n

K n un-1= K un

n = u

Bu sonu deformasyon sertleme ssnn niform birim ekil deitirmeye eitolduunu, deformasyon sertleme ss arttka homojen olmayan deformasyona neden olankesit daralmasnn gecikerek niform birim ekil deitirme miktarnn artacangstermektedir. Buna gre malzemede oluturulan birim ekil deiimi miktar malzemenindeformasyon sertleme ss n deerin eit olduunda bzlme balamaktadr. Bu nedenle, ndeeri ne kadar bykse malzemenin boyun vermeye kar direnci de o oranda yksekolmaktadr. Bu bant, malzemelerin deformasyon kabiliyetinin bir ls olarak niformdeformasyon orannn kriter olarak alnd souk ekil verme ilemlerinde, deformasyonsertleme ss (n) deeri byk olan malzemelerin tercihen kullanlacan da gstermektedir.

1.8. ekme diyagramna ait rnekler

ekil 1.30. Baz snek karakterli malzemelerin oda scaklndaki mhendislik gerilme-uzamadiyagramlar [Bowman]


41/124


42/124

42

2.7.zml Problemler

1. Balang l boyu 152 mm olan bir ubuun ekme deneyinde l boyu 203 mm

olduunda ekme dorultusundaki birim ekil deitirme ve gerek ekil deitirme

deerlerini hesaplayn. l boyu daha sonra 304 mm uzunluuna ulatnda ek birim ekil

deitirme ve gerek ekil deitirme miktar ne olur? Her admda oluan birim ekil

deitirme ve gerek ekil deitirme deerlerinin toplanabilir olup olmadklarn gsterin.

zm

Birinci admda 336,0152

152203

0

0

1

L

LLe

i

289,0152

203lnln

0

1

L

Li

kinci admda 498,0203

203304

0

0

2

L

LLe

i

404,0

203

304lnln

0

2

L

Li

ekil deiimi bir admda gerekletirildii takdirde

1152

152304

0

0

L

LLe

i

693,0152

304lnln

0

L

Li

e1 + e2= 0,336 + 0,498 = 0,834 1 buna karlk

1 + 2= 0,289 + 0,404 = 0,693 =

2. ap 6,35 mm olanbir ubua 8,96 kN deerinde bir ekme kuvveti uygulandnda

ubuun ap 5,08 mm olmaktadr. ekil deiimini niform ve ubuk hacminin sabit

kaldn kabul ederek nominal gerilme, birim ekil deitirme, gerek gerilme ve gerek ekil

deitirme deerlerini hesaplayn. Bu ubua 345 MPa deerinde gerek ekme gerilmesi


43/124

43

uygulandnda ap 5,99 mm olduuna gre nominal gerilme ve birim ekil deitirme

deerlerini bulun.

zm

8,96 kN ekme kuvveti etkisinde ubuktaki nominal gerilme

MPan 2834/)35,6(

89602

bulunur. Hacim sabitlii nedeniyle l/l0 = A0/A olduundan birim ekil deitirme iin

11 0

0

A

A

L

Le i ifadesinden

563,01

)08,5(

)35,6(2

2

e

elde edilir. Gerek gerilme ve gerek ekil deitirme deerleri ise

Mpa4424/)08,5(

89602

446,008,5

35,6lnlnln

2

0

0

A

A

L

Li

Not : ln (1 + e) = ln (1 + 0,563) = 0,446 olduuna gre = ln (1+e) ifadesi

salanmaktadr.

Gerek ve nominal ekme gerilmeleri arasnda )1( en bants olduundan,

bu ifadede 1

2

0

d

de koyarak

MPad

dn

26735,6

59,5345

22

0

290,0159,5

35,6 2

e

bulunur.

3. ap 9,07 mm olan metal bir ubuk ekmeye zorlanmaktadr. ekme kuvveti 13,44

kN olduunda elastik davran son bulduuna ve bu anda yaplan lmeler sonucunda

ubuun ap 9,0576 mm bulunduunagre nominal ve gerek deerlerini kyaslayn.


44/124

44

zm

Nominal gerilme

MPan

2084/)07,9(

134402

Gerek gerilme

MPa7,2084/)0576,9(

134402

olduuna gre elastik alanda pratik olarak n

alnabilecei grlmektedir.

4. Bir ekme deney parasnn balang l boyu L0=50 mm, balang kesiti A0=

100 mm2 dir. Kopma, ekme kuvveti en yksek deerini aldnda meydana gelmektedir

(ekil deiimi niform, bzlme yok). L =60 mm, A=83,33 mm2 olduuna gre gerek

kopma uzamasn bulun.

zm

Gerek kopma uzamas

182,050

60ln f

dir. Bzlme olmad iin ayn sonuca, L/L0 = A0/A olmas nedeniyle,A

Af

0ln

ifadesiyle de ulalabilir

182,0

33,83

100lnln 0

A

A.

Not: Balangtaki hacim V0=A0.L0=100.50=5000 mm3, son hacim

V=A.L=83,33.60=5000 mm3olup, bu ekil deiiminde hacim deimemektedir.

5. Bir ekme deney parasnn balang l boyu L0 = 2 in. ve ap d0 = 0,505 in.

Deerindedir. Kopmadan nce bzlme olumaktadr. Kopmada l boyu L=2,780 in. ve

kopma kesitinde en kk ap d = 0,321 in. Olduuna gre nceki problemi tekrarlayn.

ekme ubuu stnde balangta aralarndaki uzaklk 1,4 in. olan iki nokta alnr ve

kopmada bu noktalarn uzakl 2,05 in. llrse, bu noktalara gre % kopma uzamas neolur? Bulduunuz sonucu irdeleyin.


45/124

45

zm

Gerek kopma uzamas, l boyu gz nne alnrsa

329,02

78,2ln f

kesitler gz nne alnrsa

906,0321,0

505,0ln2 f

bulunur. Bzlme olumas nedeniyle, bulunan f deerleri Problem 4 de olduu gibi eit

deildir. Yine bzlme nedeniyle son hacmin hesaplanma olana da yoktur.

Balangta aralarndaki uzaklk 1,4 in. Olan noktalara gre % kopma uzamas,

4,46%100.4,1

4,105,2

fe

deerindedir. Buna karlk balang l boyu 2 in. Alnrsa % kopma uzamas

39%100.2

278,2

fe

bulunur. Balang l boyu kk alndka % uzamann bymesi bzlmenin yerel bir

oluum olmasnn doal sonucudur.

6. Plastik ekil deitiren silindirik bir ubuun kesiti % 40 azalmaktadr.

2,0690 (MPa) olduuna gre souk plastik ekil deiimi sonunda malzemenin akma

snr hangi deeri alr?

zm

Dairesel kesitli ubuklardad

d0

ln2 olduundan

51,04,01

1ln

buradan da

MPa603)51,0(690 2,0

bulunur.


46/124

46

7. Bir malzemenin deneysel olarak bulunan ekme dayanm 193 MPa dr. Bu

malzemenin ekme deneyinde elde edilen ve deerlerinin logaritmik koordinatlara

tanmasyla izilen doru iin )(345

25,0MPa

denklemi kabul edildii takdirde K ven deerlerinin uygun seildikleri sylenebilir mi?

zm

ekme erisinin maksimum noktasnda, dier bir deyile ekme dayanmna

ulaldnda n dir. Burada n = 0,25 seildiine gre malzemenin ekme dayanm

MPa

ee

19025,0

345345

25,0

olmaldr. Deneysel olarak bulunan ekme dayanm 193 Mpa olduuna gre K ve n deerleri

iin seim uygun olduu sylenebilir.

8. 13 mm apnda bir ekme numunesinin ilk l boyu 50 mm dir. %0.2 lik ofsete ait

yk 6800 kg dr ve maksimum yk 8400 kg dr. Kopmadan sonraki ap 8 mm ve l boyu

65 mm dir. Malzemenin ekme deneyinden elde edilen standart zelliklerini hesaplayn.2622

0 107,1327,132)13(4

mxmmA

2622 107,1323,50)8(4

mxmmAf

maksimum ekme gerilmesi MPaxA

Fmak 620

107,132

8,9.84006

0

% 0.2 ofsetli akma gerilmesi MPaxA

Fakak 502107,1328,9.6800

6

0

kopma gerilmesi MPaxA

Fkopmakopma 539

107,132

8,9.73006

0

kopma uzamas 30%100.50

5065

0

0

L

LLe

f

f

kesit daralmas 62%100.7,132

3,507,132

0

0

A

AA

A

f

f


47/124

47

9. Eer gerek gerilme-gerek birim ekil deitirme grafii 33,01400 olarak

verilirse malzemenin maksimum ekme gerilmesi nedir? ( MPa biriminde)

Maksimum ykte niform uzama 33,0

nmaksimum tr.

Maksimum ykte gerek gerilme MPau

971)33,0(1400 33,0 olur.

)1(

e

g

m

ve )1ln( e denklemlerinde ikinci denklemden )1( e i eker

)33,0exp()1( uee

, ilk denklemde yerine koyarsak ;

buluruz.

10. Ticari saf alminyum iinT

mC

,

.

)(

denklemindeki parametreler aada

verilmitir.

294 K 713 K

C : 70,3 MPa 14,5 MPam : 0,066 0,211

Her bir scaklk iin birim ekil deitirmenin ssel olarak 2 kademe bymesiyle

akma gerilmelerindeki deiimi hesaplayn.

294 K de, MpaC m

a 3,70)1(3,70)( 066,0

.

Mpab 3,95)100(3,70

066,0

35,1/

ab

713 K de, Mpaa 5,14)1(5,14 211,0

Mpab 3,38)100(5,14 211,0

64,2/ ab


48/124

48

2.8. zlecek problemler

1. 6 mm yarapndaki elik ubua 400Nluk ekme kuvveti uygulandnda,

ubuktaki gerilmemiktar ne kadar olur.

2. Al ekme ubuunda 40 mmlik l uzunluu iaretlendikten sonra ekme deneyine

tabi tutulmutur. ubuun boyu 42.3 mmye ulatnda ekil deitirme oran ne kadar olur.

3. Bir malzemenin mukaveti ile tokluunu tanmlaynz?

4. Scakln akma mukavemtine etkisi ne yndedir, nedenini aklaynz?

5. Yay malzemesi seiminde malzemenin hangi mekanik zellikleri nem tar, neden?

6. Snek bir malzemeye ait tipik bir mhendislik ekme diyagramnda, elastik blgeden

sonra, homojen deformasyonun yer ald blgede yk niin artmakta, buna karn heterojen

deformasyon blgesinde ise niin azalmaktadr?

7. 10 cm l uzunluundaki numuneye, 10 dak.-1 nominal ekme hz uygulanmak

istenirse, ekme cihaznn ene hz kac mm/dak. Olmaldr?

8. Bir malzemenin ierisinde katk ve/veya mikro-boluk olduu tahmin edilirse, bu

malzeme hangi mekanik deneylere kar daha duyarldr?


49/124

49

2. BASMA DENEY

Basma deneyi ilem itibariyle ekme deneyinin tamamen tersidir. Basma deneyi deekme deneyi makinelerinde yaplr. Basma gerilmesine maruz kalan malzemelerin temelmekanik zellikle genellikle basma deneyi ile belirlenir. Bu tr malzemeler, genellikle gevrek

yapl malzemelerdir. rnek olarak, gri dkme demir, yatak alamlar gibi metalikmalzemeler ve tula ve beton gibi metal d malzemelerin basma mukavemetleri ekmemukavemetlerine gre ok daha yksek olduu iin basma kuvvetinin uyguland yerlerdekullanlrlar.

Homojen bir malzemenin gerek gerilme-birim ekil deiimi iin ekme ve basmadurumlar ayndr.

Basma deneyi srasnda numunenin kesit alan srekli olarak byd iin boyunoluumu yoktur. Basma deneyi bilhassa gevrek ve yar gevrek malzemelerin snekl iininhassas bir ekilde belirlenmesinde kullanlr.

2.1. Basma numunesiBasma deneyinde, homojen bir gerilme dalm elde etmek iin genellikle silindirik

numuneler kullanlr. Ancak, zel durumlarda kare ve dikdrtgen kesitli numuneler dekullanlr. Basma numunelerinde nemli bir parametre, numunenin boy/ap orandr. Buorann ok byk olmas durumunda bklme problemi ortaya kar. Metalik malzemelerde

bu oran genellikle 2 olarak alnr. Ancak, daha kk ve byk oranlarda kullanlabilir. Ksanumuneler yatak alamlar iin, orta boydaki numuneler dier btn metalik malzemeler iin,uzun numuneler de elastisite modl tayininde kullanlr.

ekil2.1. Standart basma numuneleri

Basma deneyi, ekme makinelerinde basma plakalar arasna yerletirilen numuneyebasma kuvveti uygulanarak gerekletirilir.

2.2. Basma diyagram

Metalik malzemelerin basma ve ekme diyagramlarnn ekli genel olarak birbirinebenzer. Basma deneyinde de nce bir elastik blge (OA) grlr. A noktas elastik snrolarak tanmlanr ve bu noktadan sonra plastik deformasyon balar. Bu blge, ekmedeneyinde elde edilen blge ile tamamen ayndr. Plastik deformasyon blgesinin ilk ksm(AB) ekme diyagramnn plastik deformasyon erisinin ilk ksmna benzer bir eimledevam eder, fakat daha sonra basma erisinin eimi artar. Bunun nedeni, deney srasndanumunenin kesit alannn srekli artmasdr. Deneyin sonuna doru, kesit ok arttnda


50/124

50

gerilme de ani olarak ykselir. te yandan, numunenin gerek kesit alanna bal olarakhesaplanan gerek gerilme deeri ise mhendislik gerilme deerinden daha dktr.Basmave ekme deneylerinden elde edilen gerek gerilme-gerek birim uzama diyagramlar ayndr.

ekil2.2. ekme ve basma gerilme-birim ekil deitirme diyagram

2.3. Basma gerilmesi ve basma ekil deiimiBasma deneyi ile elde edilen ekil deiimi ve dayanm byklklerinin tanmlar

genellikle ekme deneyindekilere benzer. Basma deneyinde de basma yknn orijinal kesitalanna blnmesiyle mhendislik basma gerilmesi hesaplanr. Burada da akmaya neden olanykn numunenin deney ncesi orijinal kesit alanna blnmesiyle akma gerilmesi hesaplanr.

m,a= Fa/A0

ekme deneyinde olduu gibi belirgin akma noktas gstermeyen malzemelerin akmagerilmesi, mhendislik basma diyagram zerinde %0.2lik plastik deformasyona neden olangerilme deeri alnarak hesaplanr.Metalik malzemelerin ekme ve basma deneyleri ile eldeedilen akma gerilmesi deerleri birbirine eittir.

Basma deneyi srasnda gerek kesitin (Ai) giderek byd dikkate alnrsa, gerek basmagerilmesi (b,g), ekme deneyine benzer ekilde;

b,g = Fi/Ai

yardmyla bulunur.


51/124

51

Metalik malzemelerin gerek ekme ve basma diyagramlar birbirinin aynsdr.Ancak, mhendislik ekme ve basma diyagramlar, plastik blgede birbirinden farkldr. Bu

blgede mhendislik basma gerilme deerleri mhendislik ekme gerilmesi deerlerindendaha fazladr.

ekil 2.3. Metalik malzemelerde mhendislik ve gerek ekme ve basma diyagramlarnnkarlatrlmas.

Basma deneyinde, mhendislik ve gerek ekil deiimi oranlar ekme deneyinebenzer ekilde hesaplanr. Basma deneyinde mhendislik ekil deiimi (eb), numuneninyksekliindeki azalma miktarnn orijinal ykseklie orannn yzde olarak ifadesidir.

% basma ekil deiimi (% eb) = h1-h0/ h0x 100 = (h1/h01)x100

Burada;

h0=Numunenin deney ncesi (orijinal) yksekliih1=Numunenin deney sonras ykseklii

Basma deneyinde gerek ekil deitirme (b) oran da ekme deneyinde olduu gibihesaplanr.

10

1

0

0

1lnln

1

0

hhh

h

h

h

h

dh

h

h

b

Basmada gerek ekil deitirme oran da negatif deerdedir.

Gerek ve mhendislik basma gerilmesi deerleri arasnda da ekme deneyindeolduu gibi aadaki bant geerlidir.

b,g= b,m(1 + eb)

Yukardaki bantda basma mhendislik birim ekil deitirmenin negatif deerdeolduu unutulmamaldr.


52/124


53/124

53

2.4. Krlma ekilleriSnek malzemeler basma deneyi srasnda krlmadan deforme olur ve ime

gstererek ylrlar. Gevrek malzemelerde krlma, genellikle kayma ile numunenin ikiparaya ayrlmas eklinde olur. Pirin gibi yar snek malzemelerde ise koni eklinde krlma

meydana gelir.

ekil 2.5. Basma deneyinde karlalan balca krlma tipleri

2.5. Bauschinger Etkisi

Balangta ekme ve basma hallerindeki akma snr (a) olan bir malzemenin basitekme deneyinde, akma snrndan sonra, niform ekil deiimi blgesinde bir noktada yk

boaltldktan sonra deney paras tekrar fakat aksi ynde yani basmayla yklendii taktirde,basmadaki yeni akma snr ekmede akma snrnn pekleme nedeniyle ykselmi olduudeere kyasla dk bulunur. lk defa J. Bauschinger tarafndan gzlendii iin (1881)Bauschinger etkisi olarak adlandrlan bu olay aadaki ekilde gsterilmitir. Bu etki,

para nce basmaya sonra ekmeye zorland taktirde de grlebilir.


54/124

54

ekil 2.6. Baushinger etkisi. nce ekme gerilmesi altnda ekil deiimine urayanmalzemeye hemen ardndan basma gerilmesi uygulandnda akma gerilmesi dmektedir[Dieter].

Dislokasyon teorisiyle aklanabilen Bauschinger etkisi, gerilmenin srekli bir ekildeaksi olarak yn deitirdii plastik ekil deiimlerinde ihmal edilemeyecek kadarnemlidir.Bu olayn nedeni, ilk hareket ettii ynde engellere taklan dislokasyonlarn ters yndezorlandklarnda ok daha dk gerilme seviyesinde geri dnebilmesine dayandrlmaktadr.

Bu olaya daha detayl incelenecek olursa, bu durumun aada verilen iki nemli etkidenkaynakland sylenebilir.

a) Ksa aralk etkileri (short range effects): Hareket eden dislokasyonlar kendilerinehareket yn dorultusunda kolaylkla gidip gelebilecekleri dzlemleri yaparlar. lkhareket srasnda bunun iin harcadklar enerji ve bunu salayan gerilme dahayksektir. Ancak, geri dnleri srasnda doal olarak daha az enerji gerekecek vegerilme seviyesi decektir.

b) Uzun aralk etkisi (long range effects): Dislokasyonlarn gerek ormandislokasyonlar ve gerekse dier kilitler tarafndan hareketine engel olunmas ve buengellerde tpk skm bir yay gibi elastik ekilde birikmeleri, geriyklemede yay

eklinde biriken dislokasyonlarn boalma hareketi yaparak geri yndeki hareketlerinikolaylatrmalar nedeniyle yumuama grlmektedir.

Bu etki ok kristalli malzemelerde ortaya kan genel bir olaydr. Ard ardna yaplanekme-basma-ekme eklindeki yklemeler sonucunda yukardaki ekilde verilen mekanikhisterisiz dngs oluur. Bu dngnn altnda kalan alan akma gerilmesinin zerindeuygulanan ilk ekil deiimine ve evrim saysna baldr. Eer evrim ok sayda yaplrsa,yorulma hasar eklinde bir hasar meydana gelebilir.

Baushinger etkisi, metal ekillendirme yntemlerinde nemlidir. rnein, elikplakalarn krlmasnda uygulanan ters ynl gerilmeler malzemenin yumuamasna nedenolur.

Bauschinger etkisi sl ilem ile giderilebilir.


55/124

55

3. SERTLK DENEY

Yaplnnbasit olmas ve malzemeye hasar vermemesi nedeniyle malzeme zerindeyaplan en genel mekanik deneylerden biri sertlik deneyidir. Ayrca, bir malzemenin sertliiile dier mekanik zellikleri arasnda paralel bir ilikide bulunmaktadr ve bu sayede dier

baz zellikler hakknda fikir edinilebilmektedir. rnein eliklerde, ekme mukavemetisertlik deeri ile orantldr. Dolaysyla yaplan basit bir sertlik deneyi sonucunda omalzemenin mukavemet deerleri hakknda da fikir edinilebilir.

Sertlik izafi bir l olup, malzemelerin srtnmeye, kesilmeye, izilmeye ve plastikdeformasyona kar gsterdii diren olarak tarif edilir. Bilimsel anlamda ise malzemelerindislokasyon hareketine kar gsterdii diren olarak tarif edilir.

Sertlik lme genellikle, konik veya kresel standart bir ucun malzemeyebatrlmasna kar malzemenin gsterdii direnci lmekten ibarettir.

En genel sertlik lme deneyleri aada verilmitir. Bu ller arsndamatematikselilikiler mevcut olup bir deerden dierine gei yaplabilmektedir. Sertlik lmleriyaplrken, yntem ne olursa olsunnumune zerinde birka lm yaplp bunlarn ortalamas

alnmaldr.

a) Brinell sertlik lme yntemi,b)

Vickers sertlik lme yntemic) Rockwell sertlik lme yntemi,d)

Mikro-sertlik lme deneyi.

4.1. Brinell sertlik lme yntemi

Yzeye belirli bir ykn, belirli aptaki sert bir malzemeden yaplm bir bilyeyardmyla belirli sre uygulanmasndan ve sonu olarak meydana gelen izin apnnllmesinden ibarettir.

Birinel sertlik deeri (BSD): Belirli apta bir bilye ile bir malzemenin yzeyinebelirli bir sre bastrmak suretiyle meydana getirilen kalc izin bykl ile ilgili birdeerdir. Birinel sertlik deeri, bilye zerine uygulanan ykn numune yzeyi zerinde eldeedilen kresel yzey alanna blnerekbelirlenir.


56/124

56

ekil 3.1. Brinell sertlik deneyi

)(2 22

dDDD

FBHN

Burada:

F: uygulanan kuvvet (N,kg)

D: Bilya ap (mm2)d: z ap (mm2)

Standart deneylerde genellikle 10 mm apnda elik bilye, 300 kg yk ve 30 saniyebekleme sresi seilir. Dier deney artlar iin BSD iaretinin yanna bilye ap/yk/sresrasna gre bilgiler eklenir. rnein; 60BSD 5/500/30 eklinde bir gsterimde, deneyin 5

mm apnda bir bilye zerine 500 kg ykn 30 saniye sreyle tatbik edilmesi anlatlmaktadr.Ancak pratikte bu ykler ok byk olduu ve yzeyde byk ezilmeler yaratt iin dahakk yk-bilye ap kombinasyonlar kullanlmaktadr. Bu deneyin en nemli dezavantaj iseyk-ap kombinasyonlarnn malzemeye zel olarak seilmesi gereidir. rnein elik birmalzemenin sertlii llecekse, deneyde 2.5 mm apnda bir bilye kullanlrsa uygulanmasgereken kuvvet 187.5 kg.f dir. Ancak bir Al alamnn sertlii llecekse bu durumda 31.25kgflik bir kuvvet uygulanmas yeterli olmaktadr.

Batc u olarak kullanlan bilyeler sertletirilmi elikten imal edilmektedir. Deneysrasnda bilyenin de ezilebileceini dnerek, elik bilyelerle en ok 400 BSD deerinekadar sertlik llmelidir. 550 BSDye kadar sert metal (sinter tungsten karbr) bilyekullanlarak deney yapmak mmkndr. Daha yksek sertlie sahip metaller zerinde Brinelldeneyi yapmak uygun deildir. Bu durumda bilye ezilerek ap byr ve deformasyongeometrisinde yanl lmlerin yaplmasna neden olur.


57/124

57

3.2. Vickers sertlik lme yntemi

Bu yntemde, serlii llecek malzeme paras zerine, taban kare olan piramiteklindeki bir ucun belirli bir yk altnda batrlmas ve yk kaldrldktan sonra meydana

gelen izin kegen uzunluklarnn llmesi salanr.Meydana gelen iz taban, kegeni dolan bir kare piramittir ve tepe as batc ucun

tepe asnn (136) aynsdr. Vickers sertlik deeri kg olarak ifade edilen deney yknnmm2olarak ifade edilen iz alanna blmdr.

ekil3.2. Elmas-piramit Vickers ucu

22

8544.1)2/sin(2

d

P

d

PVSD

Burada: P=kgf cinsinden uygulanan yk=Tepe asd= Taban kegen uzunluu [(d1+ d2)/2]

ekil 3.3. Vickers sertlik deneyi


58/124

58

3.3. Rockwell sertlik deneyi

Rockvel sertlik deeri (RSD), malzeme zerine batc bir u yardmyla nce sabitbelirli kk bir ykle bastrldnda meydana gelen izin dip ksm balang notas alnarak,yk daha yksek bir deere artrlp daha sonra tekrar nceki yke dnmek suretiyle,

balangtaki ize nazaran meydana gelen iz derinliindeki net artla ters orantl bir saydr.Bu deney iin nce 10 kgf deerindeki kk yk (n yk) uygulanarak ilk yklemeyaplr. Bu suretle u, malzeme zerine oturur ve onu yerinde tutar. Ekran zerinde kadran bukonumda sfra ayarlanr. Daha sonra byk yk uygulanr. Bu byk yk uygulanacaktoplam yk olup, derinlik lm sadece kk ykten byk yke kadar arttan ileri gelenderinlik artna baldr. Byk yk uygulandktan ve kaldrldktan sonra, standart ilemegre kk yk hala uygulanr durumda iken, kadrann gsterdii deer okunur. Batc uolarak elik bilye kullanld zaman byk yk 100 kg olarak alnr. Kresel konik elmas ukullanld zaman ise bu deer 150 kg olarak seilir.

ekil 3.4. Rockwell sertlik deerinin belirlenmesi. 1: n yklemede ucun batma derinli i; 2:lave yklemede ucun batma derinlii; 3: lave yk kaldrldnda ucun batma derinlii; 4:Rockwell sertlii

Rockwell deneyi iin kullanlan batc ular, belirli aplardaki elik bilyeler ile, zelkonik elmas ulardr. Rockwell sertlik deeri daima bir sembol harfle gsterilir ki, bu sembolharf batc ucun tipini, kullanlan yk miktarn ve kadran zerinde okunacak blm belli

eder.Bu deneyde, sertlii llecek malzemenin sertlik deerine gre u seilmelidir. Bu

nedenle plastik malzemelerden metallere kadar ok geni bir uygulama imknn bize verenok deiik lm skalalarvardr. Bu skalalardan en ok kullanlanlar C ve B skalalardr. Cskalasnda genellikle sert metallerin sertlikleri llr. Bu skalada uygulanan yk 150 kgf,

batc u ise 120 tepe asna sahip elmas konidir. Batma derinlii sertlik deeri cinsindenkalibre edildiinden dorudan lm yapma imkan vardr. Daha yumuak metallere Bskalasnda deney uygulanr. Bu skalada 100 kgf deney yk 1/16 in apndaki sert bilyezerinden malzemeye tatbik edilmektedir.

Sertlik llecek yzeyin ok temiz ve dzgn olmas gerekmektedir. Ayrca izlerinbirbirlerine ok yakn baslmamas, kenarlara yakn lm yaplmamas ve en az deerinortalamas alnarak sertlik deerinin belirlenmesi gerekmektedir.


59/124

59

3.4. Mikro-sertlik deneyi

Bu deney, zellikle ok kk numunelerin ve ince saclarn sertliklerininllmesinde elverilidir. Sertletirilmi ve kaplanm yzeylerin sertlikleri de bu yntemle

belirlenebilir. Ayrca, malzeme i yapsnda bulunan eitli fazlarn ve blgelerin sertlikleri de

bu yntemle llr. Bu yntemde batma derinlii genellikle1 mikronu gemez.Mikro sertlik lm cihaz hassas bir cihaz olup, kontrol otomatik olarak yaplr.

Makro sertlik lm cihazlarndan fark, sistemin komple bir metal mikroskobu iermesidir.Sertlii llecek numune mikroskobun tablasna oturtulur ve oklerden net grnt

alncaya kadar tabla hareket ettirilir. Daha sonra, sertlik llecek blge seilir ve dmeye baslarak otomatik olarak ykleme yaplr. Bylece numune zerinde bir iz elde edilir. zinboyutlar genellikle el ile ayarlanan bir sistemle belirlenir.

Mikro-sertlik deneylerinde iki standart u kullanlr. Bunlardan biri 136tepe asnasahip taban kare olan piramit u (Vickers ucu) dur. Dieri ise, Knoop ucu olarak bilinen17230 lk piramit utur. Vickers ucu numune zerinde kare eklinde iz brakrken, Knoopucu e kenar drtgen eklinde bir iz brakr.

Mikro-sertlik cihazlarnda genellikle 1-10.000 g aras yk deerleri kullanlmaktadr. 1g altnda yk kullanan ultra-sertlik lm cihazlar da vardr. te yandan son yllardagelitirilen ve nano-sertlik lm cihazlar olarak bilinen cihazlarla N seviyelerinde yklerkullanlarak nm lsnde iz derinlikleri de elde edilebilmektedir.

ekil3.5. Knoop sertlik ucu ve elde edilen izin geometrisi

Knoop sertlii (KS)=14.229F/d2

Mikro-sertlik lm yaplacak numune yzeyinin metalografik olarak hazrlanmasgerekir. Yzeyin temiz, parlatlm ve genellikle dalanm olmas istenir.


60/124


61/124

61

sertletirilmi elik bilye veya kresel elmas u kullanlr ve bunlar den arln altyzeyine tutturulur. Srama miktarnn kolay llebilmesi iin gsterge zerinde hareketedebilen seyyar ibreler kullanlr. Srama esasna gre alan cihazlarn en ok tannanShore Skleroskobu dur. Bu tip cihazlarnen nemli avantaj, iz brakmadan sertlik lmesive ok geni bir yzeyde sertlik dalmn lebilme kolayl salamasdr.

Aadaki ekilde uygulanan temel sertlik lme yntemleri ve bu yntemlerin geneluygulan prensipleri verilmitir.

ekil 3. 7. Temel sertlik lme yntemleri

3.6. Sertlik deerini etkileyen faktrler

Deney sresi, yani statik ykn uygulama sresi llen sertlik deerini etkiler.zellikle srnme eilimi gsteren yumuak malzemelerde bu sre en az 30 saniye, diermalzemelerde 10-15 saniye arasnda seilmelidir.

Deney scaklnn etkisi statik ve dinamik dayanm byklklerine olan etki gibidir.Artan scaklk deeri sertlik deerinin dmesine neden olur.

Parann byklk ve boyutunun sertlik deerine etkisi, ancak deney yk nedeniyleparann eilmesi, ize gre lm yzeyinin ve para kalnlnn yeterli olmamas gibi

durumlarda grlr. Deney yzeyinin ok kk olmas veya ucun kenara ok yaknbaslmas malzemenin batmaya kar direncinin kk olmasna yol aar. Ayrca iki izarasndaki mesafe de az olursa izler birbirini etkiler. Numune kalnlnn batma derinliininen az 10 kat, hatta Birinell deneylerinde 17 kat olmaldr.

4.7. Sertlik-ekme dayanm ilikisiMetalik malzemeler iin sertlik deerleri ile ekme dayanmlar arasnda deneysel

olarak farkl kantitatif ilikiler bulunmasn ramen, btn metalik malzemelerde sertlikarttka ekme dayanmnn da aratt grlmtr. Aada, elik malzemelerde geerli olan

bantlar verilmitir.


62/124


63/124

63

4. SRNME DENEY

Mhendislik uygulamalarnda, oda scaklnda alan cihaz ve aletler iinkullanlacak malzeme cinsinin seimi genellikle ekme deneyi sonular gz nnde

bulundurularak yaplr. rnein mukavemet hesaplarnda malzemenin akma dayanm belirli

bir emniyet katsaysna blnerek hesaplarda kullanlr. te yandan, yksek scaklklardaalan alet ve cihazlar iin malzeme seiminde malzemenin alma scaklndaki mekanikzelliklerinin bilinmesi gerekir. Yksek scaklk uygulamalarnda kullanlan makine vemakine paralarna rnek olarak:

a) Buhar trbinleri, kazanlar ve reaktr paralarb) Jet motoru paralarc) ten yanmal motorlard) termokupullar

e) Roket motorlar ve balistik fze gvde paralar gsterilebilir.

Metallerin yksek scaklklardaki zellikleri incelendiinde, scaklk seviyesinin yan srametallerin o scaklkta tutulma sresinin de gz nnde bulundurulmas gerekmektedir. Dier

bir deile, malzemenin yksek scaklklardaki dayanm, o malzemenin urad birim ekildeitirme hz ve o scaklktaki tutuma sresiyle yakndan ilgilidir. Metalik malzemelerinou bu artlar altnda viskoelastikmalzeme zellii gsteririler. Bu zellik ise metallerin birekme gerilmesi altnda Srnme (Creep) mekanizmasyla ekil deitirmesine neden olur.Bu olay benze scakln ok kaba olarak 0.5 veya zerindeki scaklklardagereklemektedir. Malzemelerin yksek scaklktaki mekanik davranlar srnme deneyiad verilen bir deneyle belirlenir.

Sabit bir scaklk ve sabit bir gerilme (veya yk) altnda, malzemede zamanla meydanagelen kalc deformasyona srnme (creep) denir. Srnme zamanla gelien bir plastikdeformasyon eklidir. Srnme deneyi iin srekli uzama deneyi terimi dekullanlmaktadr. Bu olay yksek scaklklarda daha hzl meydana geldii iin, srnme biryksek scaklk deformasyon mekanizmas olarak da bilinir.Metalik malzemelerde atomlarnscaklkla artan hareketlilii ile kristal kusurlarnn say ve davranna bal olan srnmede,yaynma arlkla sl ative yer deitirmeler etkin rol oynar.

Yksek scaklklarda iyapda ve malzeme zelliklerinde meydana gelen baz deiimleraada verilmitir. Bunlar;

a) Bo nokta younluu artar ve yaynma kolaylar,b) Dislokasyonlarn trmanmas ve apraz kaymas gibi yeni kayma sistemleri aktif hale

gelir,

c)

Mikroyapsal kararllk azalr. Souk ekil deitirmi malzeme yeniden kristalleir,kelme sertlemesine uram malzeme ar yalanr,d) Para yzeyi scakln da etkisiyle ortamla daha kolay reaksiyona girer ve korozyon

ve tufal sorunu ortaya kar.

Srnme deneyinde, standart olarak hazrlanm numune, sabit bir T scaklndaki birfrn ierisinde ekme veya basma gerilmesi altnda deformasyona uratlr. Deformasyonmiktar zamann bir fonksiyonu olarak belirlenir. Deney prensip itibaryla basit grnmesinekarn nemli laboratuar koullarnn salanmasn gerekli kldndan olduka zahmetli vemaliyetlidir. rnein, yk ve scakln ok uzun sreler boyunca sabit kalabilmesininsalanabilmesi gerekmektedir. Ayrca deneyler birka ay veya senelerce srebilir. Deney

sresini ksaltmak iin deneyler hzlandrlm koullarda (yksek scaklk ve yksek gerilmedeerlerinde) yaplr ve elde edilen deerlerden elverili diyagramlar izilir. Bu


64/124


65/124

65

deformasyon sertlemesi daha etkili olup srnme hz gittike der, yani malzemenindeformasyona kar direnci artar. Bu aamada yaynmann etkisi nemsizdir.

II. Srnme Blgesi(kararl srnme blgesi): Bu safha srnme hznn sabit kalddevredir. Bunun nedeni, bu blgede deformasyon sertlemesi ile kendine gelme (toparlanma)

hzlarnn birbirine eit olmasdr. Bu nedenle bu blgeye, kararl srnme (steady statecreep) blgesi veya vizkoz srnme (viscous creep) denilmektedir. Bu devrede,deformasyonun salad dayanm art (deformasyon sertlemesi), yapdaki toparlanma vegeveme mekanizmalarnn devreye girmesiyle dengelenerek srnme hznn sabit kalmassalanmaktadr. Srnme hznn kazand bu kararl deer ayn zamanda deney srasndaulalabilecek en dk deer olduundan bu blgedeki srnme hz en dksrnme hz(minimum creep rate) olarak isimlendirilir. Bu deer, srnmenin esas alnd tasarmlardaok yararlanlan bir zelliktir. Teknik uygulamalarda kararl srnme blgesi byk nemtar. nk ngrlen iletme koullar ve sresine gre I.blgede kalnmas ekonomikadan, III.blgeye girilmesi de krlmaya kar gvenlik azalaca iin istenmez. Bu blgedetemel mekanizma olan dislokasyonlarn trmanmas yardmyla engeller ve hareketsiz

dizlokasyonlar alarak ekil deitirmenin devam (srnme) salanr.Bir malzemede belirli bir scaklkta, genellikle %0.00001 veya %0.001 olarak kabul

edilen sabit bir kararl srnme hzna ( 57.

1010

1/saat) sebep olan gerilme srnmemukavemeti olarak isimlendirilir. Alternatif olarak srnme mukavemeti, belirli birscaklkta %1 birim ekil deiimine neden olan gerilme olarak da tarif edilebilir.

III. Srnme Blgesi: Bu blge numunenin boyun vermesiyle balar ve kopuncaya kadardevam eder. Bu devrede giderek artan srnme hz ksa zamanda krlmaya neden olur. Boyer oluumu ve tane snrlarndaki ekil deiiminin kuvvetlenmesi (tane snr atlaklar) hzartnn en nemli nedenidir. Bu safhada, parann tane snrlarnda atlaklar ve boluklar

olumaya balar ve bu da etkin yk tama kesitini azaltr. Parann bir yerinde bzlmebalar ve yk tayc gerek kesit alan azalr, sonra yumuama olay peklemeden dahayksek bir hzla ilerlemeye balar. Ayrca bu safhada, yapdaki keltilerin ar bymesi,yeniden kristalleme veya fazlar aras yaynma karakteristiinin deimesi gibi olaylarnvarl da grlmektedir.Bu blgenin sonunda, kesit yle bir noktaya gelir ki, artk uygulananyk tanamaz ve numune krlr.

Aadaki ekilde, deformasyon hznn deformasyon miktar ile deiimi verilmitir.Deformasyon hzndaki bu deiim yukarda aklanan yapsal deiimler ile ilgilidir.

ekil4.2. Srnme hznn toplam deformasyon miktar ile deiimi.


66/124

66

Aadaki ekilde karakteristik srnme erisinin ncl srnme blgesi dnda kalanblm ve bunu oluturan bileenleri verilmitir. Burada birincil bileen 0ile gsterilen anibirim ekil deiimidir ve bu malzemenin deney iin ilk yklendii anda meydanagelmektedir. kinci bileen ise geici srnme srasnda oluan ekil deiimi miktarnvermektedir. Son bileen ise viskoz srnme ile oluan sabit hzdaki srnme birim ekil

deiimini ematik olarak vermektedir. Her safhada gerekleen birim ekil deiimlerininsperpozisyonu neticesinde karakteristik srnme erisi elde edilmektedir. Bu erimatematiksel olarak Garafalo tarafndan aadaki ekilde ifade edilmitir.

ekil 4.3. Srnme erisinin blgelerine denk gelen uzama-zaman erileri

te str

t

..

0 )1(

Burada, t: geici srnmedeki birim ekil deitirme miktarr: bir malzeme sabiti

s

.

: kararl blgedeki srnme hz (en kk srnme hz)

Srnme erisi, uygulanan deney scakl ve gerilmeden nemli ldeetkilenmektedir. Aada, gerilme ve scakln srnme erisi zerindeki etkileri verilmitir.

ekil 4.4. Gerilme ve scakln srnme erisine etkisi


67/124


68/124

68

4.1. Srnme deney makinesiSrnme deneylerinin gerekletirildii makinelerde,

a) Bir scaklk ortam (elektrik direnli frn) ve scakln kontroln salayan kontrolsistemi,

b) Deney srasndameydana gelen uzamay srekli alglayacak sistem (ekstansometre ve

bilgisayar)c) Kuvvet uygulama sistemi

Aadaki ekilde tipikbir srnme deney makinesinin ematik resmi verilmitir.

ekil 4.6. Srnme deney sistemi

Frn ierisinde oksitlenmenin meydana gelmesi istenmiyorsa, sisteme vakum veya soy

gaz verme sistemi de ilave edilir. Frn iki ucundan kapatlarak havann dolam engellenir vebu sayede hem oksitlenme nlenir hem de frnn sabit scaklkta kalmas salanr.

Scaklk lmleri genellikle termokupl ile yaplr. Ortam scakl, termokupl ilellen scakln bir kontrol nitesi ile ilenmesi sayesinde scaklk sabit tutulur.

Kuvvet mmkn olduu kadar numune ekseninde uygulanr ve yk deiimleri %1mertebelerinden fazla olmamaldr.

4.3. Deney NumuneleriNumuneler, i yap ve zellikler asndan kullanlacak malzemeyi tam yanstmaldr.

ekme deneyi iin kullanlan numuneler srnme deneyi iin de uygundur. Dier boyutlarayn kalmak artyla, l kesiti ile ba ksmn birleme yerlerinde kavis yerine uygun

llerde koniklik bir ksmda bulunabilir. Ba ksmn kesit alan dier ksmn kesit alnndan%50 daha fazla olmaldr. Bylece zellikle entik duyarll yksek olan malzemelerin baksmdan kopmalar nlenir. Dairekesitli numunelerin eneler tarafndan daha iyi kavranmasiin numunenin ba ksmlarnda vida almas veya basamaklar yaplmas yararl olabilir.


69/124


70/124

70

ekil 4.8. Bir disokasyona etki eden trmanma kuvveti

Aadaki ekilde dislokasyon dzlemi altndaki atomlarn difzyonun etkisiyleoradan ayrlmas ve bu sayede dislokasyonlarn trmanarak engelleri amas gsterilmitir.Ayrca, kenar dislokasyonunun trmanmas ile srnmenin meydana gelii ematik olarakverilmitir.

Ashby, . 19.2, s: 188

ekil4.9. Difzyonun dislokasyonlarn trmanmasna neden oluu

ekil4.10. Srnmenin dislokasyon trmanmas ile meydana gelii

Srnme olaynn gerilmeye ball trmanma kuvvetinden kaynaklanmaktadr.Gerilme arttka trmanma kuvveti de artmakta ve birim zamanda daha fazla dislokasyonserbest hale gelerek kayar ve bylece srnme hz da artar.

c) Yaynma SrnmesiYksek scaklklarda tanelerin kenarlarnda bulunan atomlarn ekme gerilmesinin

olaya yn verip hz kazandrmas ile bu gerilme ynnde hareket etmeleri ve tanelerin st vealtndaki boluklar doldurmas ile gerekleir. Bylece tane boyutu ekme gerilmesi ynnde

byyerek bu ynde malzemenin plastik olarak ekil deitirmesine neden olur. Taneler


71/124

71

arasndaki boluklarn olumas iin bu ileme, tane snrlarnn kaymas katkdabulunmaktadr.

ekil4.11. Yaynma etkisi ile meydana gelen srnme

c) Tane Snr Kaymas: Tane snrlarnda kayma, tane snr ynnde oluan kaymagerilmeleri neticesinde meydana gelmekte olup, taneler bu srada birbirlerine gre hareketetme durumundadr. Scakln yksek derecelere kmas ve birim ekil deiim hznndk olmas durumunda grlr.d) Alt tane oluumu: Srnme srasnda tane snrlarna yakn blgelerde kenar

dislokasyonlarnn st ste ylmalar neticesinde eilebilir ve kk al tane snrlaroluabilir. Bylece boyutu kstl da olsa kristal yapda plastik ekil deiimi meydana gelir.

4. 5. Srnme hasar ve srnme krlmasSrnme olaynda hasar, i boluklarn oluumu ile oalr. Hasar ncelikle srnme

erisinin III. Blgesinde balar ve artan bir hzla ilerler. Boluklar bydke numuneninkesiti de daralr ve sabit yk altnda gerilme artar. Metallerin dk scaklklardan yksekscaklklara doru gidildike tane ii krlma karakteri taneler aras krlma karakterinednmektedir. Tane ii krlma, kristalin kayma dzlemlerinin tane snrlarna gre dahazayf olmas durumunda ortaya kmaktadr. Ayn ekilde taneler aras krlma da tanesnrlarnn kayma dzlemlerine gre daha zayf olma durumunda ortaya kmaktadr. Budurum aada ematik olarak verilen e ballk scakl (equi-cohesive temperature)kavramyla aklanmaya allmaktadr.


72/124

72

ekil4.12.Krlma tipinin scakla bal olarak deimesi

lk ekilde grld gibi e ballk scakl (EBS) tane snr ile tanelerin kaymadzlemlerinin dayanmlarnn eit olduu scaklk olarak tanmlanmaktadr. Bu noktadannce, dayanm asndan taneler daha kri

ders notu_mekanik deneyler

Documents