Çekme dayanımı testi, esas olarak metal malzemelerin germe işlemi sırasında hasara karşı koyma yeteneğini belirlemek için kullanılır ve malzemelerin mekanik özelliklerinin değerlendirilmesinde önemli göstergelerden biridir.
1. Çekme testi
Çekme testi, malzeme mekaniğinin temel prensiplerine dayanır. Malzeme örneğine belirli koşullar altında çekme yükü uygulanarak, örnek kırılıncaya kadar çekme deformasyonuna neden olur. Test sırasında, farklı yükler altında deneysel örneğin deformasyonu ve örnek kırıldığında maksimum yük kaydedilir, böylece malzemenin akma dayanımı, çekme dayanımı ve diğer performans göstergeleri hesaplanır.
Stres σ = F/A
σ çekme dayanımıdır (MPa)
F çekme yüküdür (N)
A, numunenin kesit alanıdır
2. Çekme eğrisi
Germe işleminin çeşitli aşamalarının analizi:
a. Küçük yük altındaki OP aşamasında uzama yük ile doğrusal ilişkidedir ve Fp düz çizgiyi korumak için gereken maksimum yüktür.
b. Yük Fp'yi aştıktan sonra, çekme eğrisi doğrusal olmayan bir ilişki almaya başlar. Numune ilk deformasyon aşamasına girer ve yük kaldırılır ve numune orijinal durumuna geri dönebilir ve elastik olarak deforme olabilir.
c. Yük Fe'yi aştıktan sonra yük kaldırılır, deformasyonun bir kısmı geri yüklenir ve kalan deformasyonun bir kısmı tutulur, buna plastik deformasyon denir. Fe'ye elastik sınır denir.
d. Yük daha da arttığında, çekme eğrisi testere dişi gösterir. Yük artmadığında veya azalmadığında, deneysel numunenin sürekli uzama olayına akma denir. Akma sonrasında, numune belirgin plastik deformasyona uğramaya başlar.
e. Numune, aktıktan sonra deformasyon direncinde, iş sertleşmesinde ve deformasyon güçlendirmesinde artış gösterir. Yük Fb'ye ulaştığında, numunenin aynı kısmı keskin bir şekilde küçülür. Fb, mukavemet sınırıdır.
f. Büzülme olayı numunenin taşıma kapasitesinde azalmaya yol açar. Yük Fk'ye ulaştığında numune kırılır. Buna kırılma yükü denir.
Verim Gücü
Akma dayanımı, bir metal malzemenin dış kuvvete maruz kaldığında plastik deformasyonun başlangıcından tam kırılmaya kadar dayanabileceği maksimum gerilim değeridir. Bu değer, malzemenin elastik deformasyon aşamasından plastik deformasyon aşamasına geçtiği kritik noktayı işaret eder.
Sınıflandırma
Üst akma dayanımı: Numunenin ilk kez akmaya başladığında kuvvetin düşmesinden önceki maksimum gerilimini ifade eder.
Düşük akma dayanımı: Başlangıçtaki geçici etki göz ardı edildiğinde akma aşamasındaki minimum stresi ifade eder. Düşük akma noktasının değeri nispeten sabit olduğundan, genellikle akma noktası veya akma dayanımı adı verilen malzeme direncinin bir göstergesi olarak kullanılır.
Hesaplama formülü
Üst akma dayanımı için: R = F / Sₒ, burada F, akma aşamasında kuvvetin ilk kez düşmesinden önceki maksimum kuvvettir ve Sₒ, numunenin orijinal kesit alanıdır.
Daha düşük akma dayanımı için: R = F / Sₒ, burada F, başlangıçtaki geçici etkiyi göz ardı ederek minimum kuvvet F'dir ve Sₒ, numunenin orijinal kesit alanıdır.
Birim
Akma dayanımının birimi genellikle MPa (megapaskal) veya N/mm²'dir (milimetrekare başına Newton).
Örnek
Örnek olarak düşük karbonlu çeliği ele alalım, akma sınırı genellikle 207 MPa'dır. Bu sınırdan daha büyük bir dış kuvvete maruz kaldığında, düşük karbonlu çelik kalıcı deformasyona neden olur ve eski haline döndürülemez; bu sınırdan daha düşük bir dış kuvvete maruz kaldığında, düşük karbonlu çelik orijinal durumuna geri dönebilir.
Akma dayanımı, metal malzemelerin mekanik özelliklerini değerlendirmek için önemli göstergelerden biridir. Malzemelerin dış kuvvetlere maruz kaldığında plastik deformasyona direnme yeteneğini yansıtır.
Çekme dayanımı
Çekme dayanımı, bir malzemenin çekme yükü altında hasara direnme yeteneğidir ve özellikle çekme işlemi sırasında malzemenin dayanabileceği maksimum gerilim değeri olarak ifade edilir. Malzeme üzerindeki çekme gerilimi çekme dayanımını aştığında, malzeme plastik deformasyona uğrar veya kırılır.
Hesaplama formülü
Çekme dayanımı (σt) için hesaplama formülü şöyledir:
σt = F / A
Burada F, numunenin kırılmadan önce dayanabileceği maksimum çekme kuvveti (Newton, N) ve A, numunenin orijinal kesit alanıdır (milimetre kare, mm²).
Birim
Çekme dayanımının birimi genellikle MPa (megapaskal) veya N/mm²'dir (milimetrekare başına Newton). 1 MPa, metrekare başına 1.000.000 Newton'a eşittir, bu da 1 N/mm²'ye eşittir.
Etkileyen faktörler
Çekme dayanımı, kimyasal bileşim, mikro yapı, ısıl işlem süreci, işleme yöntemi vb. dahil olmak üzere birçok faktörden etkilenir. Farklı malzemelerin farklı çekme dayanımları vardır, bu nedenle pratik uygulamalarda, malzemelerin mekanik özelliklerine göre uygun malzemelerin seçilmesi gerekir.
Pratik uygulama
Çekme dayanımı, malzeme bilimi ve mühendisliği alanında çok önemli bir parametredir ve genellikle malzemelerin mekanik özelliklerini değerlendirmek için kullanılır. Yapısal tasarım, malzeme seçimi, güvenlik değerlendirmesi vb. açısından çekme dayanımı dikkate alınması gereken bir faktördür. Örneğin, inşaat mühendisliğinde çeliğin çekme dayanımı, yükleri karşılayıp karşılayamayacağını belirlemede önemli bir faktördür; havacılık alanında, hafif ve yüksek dayanımlı malzemelerin çekme dayanımı, uçakların güvenliğini sağlamanın anahtarıdır.
Yorulma dayanımı:
Metal yorgunluğu, malzemelerin ve bileşenlerin döngüsel stres veya döngüsel zorlanma altında bir veya daha fazla yerde kademeli olarak yerel kalıcı kümülatif hasar üretmesi ve belirli sayıda döngüden sonra çatlakların veya ani tam kırılmaların oluşması sürecini ifade eder.
Özellikler
Aniden meydana gelme: Metal yorulma hasarı çoğu zaman kısa bir zaman diliminde, belirgin bir belirti göstermeden aniden meydana gelir.
Konumsal yerellik: Yorulma hasarı genellikle stresin yoğunlaştığı lokal bölgelerde meydana gelir.
Çevreye ve kusurlara karşı hassasiyet: Metal yorgunluğu, çevreye ve malzeme içindeki küçük kusurlara karşı çok hassastır, bu da yorulma sürecini hızlandırabilir.
Etkileyen faktörler
Gerilme genliği: Gerilmenin büyüklüğü metalin yorulma ömrünü doğrudan etkiler.
Ortalama gerilme büyüklüğü: Ortalama gerilme ne kadar büyük olursa, metalin yorulma ömrü o kadar kısalır.
Döngü sayısı: Metal ne kadar çok döngüsel stres veya deformasyona maruz kalırsa, yorulma hasarının birikimi o kadar ciddi olur.
Önleyici tedbirler
Malzeme seçimini optimize edin: Daha yüksek yorulma limitlerine sahip malzemeleri seçin.
Gerilim yoğunlaşmasının azaltılması: Yuvarlatılmış köşe geçişleri kullanma, kesit boyutlarını artırma vb. gibi yapısal tasarım veya işleme yöntemleri yoluyla gerilim yoğunlaşmasının azaltılması.
Yüzey İşlemleri: Metal yüzeyinde oluşan yüzey kusurlarını azaltmak ve yorulma dayanımını artırmak amacıyla yapılan parlatma, püskürtme vb. işlemlerdir.
Muayene ve bakım: Çatlaklar gibi kusurları derhal tespit etmek ve onarmak için metal bileşenleri düzenli olarak inceleyin; aşınmış parçaları değiştirmek ve zayıf halkaları güçlendirmek gibi yorulmaya eğilimli parçaların bakımını yapın.
Metal yorgunluğu, ani olma, yerellik ve çevreye duyarlılık ile karakterize edilen yaygın bir metal arıza modudur. Gerilim genliği, ortalama gerilim büyüklüğü ve döngü sayısı, metal yorgunluğunu etkileyen ana faktörlerdir.
SN eğrisi: Malzemelerin farklı stres seviyeleri altındaki yorulma ömrünü tanımlar; burada S stresi, N ise stres çevrimi sayısını temsil eder.
Yorulma dayanımı katsayısı formülü:
(Kf = Ka \cdot Kb \cdot Kc \cdot Kd \cdot Ke)
Burada (Ka) yük faktörü, (Kb) boyut faktörü, (Kc) sıcaklık faktörü, (Kd) yüzey kalite faktörü ve (Ke) güvenilirlik faktörüdür.
SN eğrisinin matematiksel ifadesi:
(\sigma^m N = C)
Burada (\sigma) gerilim, N gerilim çevrimi sayısı ve m ve C malzeme sabitleridir.
Hesaplama adımları
Malzeme sabitlerini belirleyin:
m ve C değerlerini deneylerle veya ilgili literatüre başvurarak belirleyin.
Gerilim yoğunlaşma faktörünü belirleyin: Parçanın gerçek şeklini ve boyutunu, ayrıca filetoların, kama yuvalarının vb. neden olduğu gerilim yoğunlaşmasını göz önünde bulundurarak gerilim yoğunlaşma faktörü K'yi belirleyin. Yorulma dayanımını hesaplayın: SN eğrisine ve gerilim yoğunlaşma faktörüne göre, parçanın tasarım ömrü ve çalışma gerilim seviyesiyle birleştirildiğinde yorulma dayanımını hesaplayın.
2. Esneklik:
Plastisite, bir malzemenin dış kuvvete maruz kaldığında, dış kuvvet elastik sınırını aştığında kırılmadan kalıcı deformasyona neden olan özelliğini ifade eder. Bu deformasyon geri döndürülemezdir ve dış kuvvet kaldırılsa bile malzeme orijinal şekline geri dönmez.
Plastisite indeksi ve hesaplama formülü
Uzama (δ)
Tanım: Uzama, numunenin orijinal ölçü uzunluğuna kadar çekme kırılması sonrasında ölçü kesitinin toplam deformasyonunun yüzdesidir.
Formül: δ = (L1 – L0) / L0 × %100
Burada L0 numunenin orijinal ölçüm uzunluğudur;
L1, numune kırıldıktan sonraki ölçü uzunluğudur.
Segmental indirgeme (Ψ)
Tanım: Segmental redüksiyon, numunenin orijinal kesit alanına kırılmasından sonra boyunlanma noktasındaki kesit alanındaki maksimum redüksiyonun yüzdesidir.
Formül: Ψ = (F0 – F1) / F0 × %100
Burada F0 numunenin orijinal kesit alanıdır;
F1, numunenin kırıldıktan sonra boyunlanma noktasındaki kesit alanıdır.
3. Sertlik
Metal sertliği, metal malzemelerin sertliğini ölçmek için kullanılan bir mekanik özellik endeksidir. Metal yüzeyindeki yerel hacimde deformasyona karşı koyma yeteneğini gösterir.
Metal sertliğinin sınıflandırılması ve gösterimi
Metal sertliği, farklı test yöntemlerine göre çeşitli sınıflandırma ve temsil yöntemlerine sahiptir. Başlıca şunları içerir:
Brinell sertliği (HB):
Uygulama alanı: Genellikle malzeme daha yumuşak olduğunda, örneğin demir dışı metallerde, çeliklerde ısıl işlemden önce veya tavlamadan sonra kullanılır.
Test prensibi: Belirli bir test yükü büyüklüğü ile, belirli çaptaki sertleştirilmiş çelik bilye veya karbür bilye, test edilecek metalin yüzeyine bastırılır ve belirli bir süre sonra yük boşaltılarak, test edilecek yüzeydeki çentiğin çapı ölçülür.
Hesaplama formülü: Brinell sertlik değeri, yükün girintinin küresel yüzey alanına bölünmesiyle elde edilen bölümdür.
Rockwell sertliği (HR):
Uygulama alanı: Genellikle sertliği yüksek malzemelerde, örneğin ısıl işlem sonrası sertlikte kullanılır.
Test prensibi: Brinell sertliğine benzer, ancak farklı problar (elmas) ve farklı hesaplama yöntemleri kullanılır.
Çeşitleri: Uygulamaya göre HRC (yüksek sertlikteki malzemeler için), HRA, HRB ve diğer çeşitleri mevcuttur.
Vickers sertliği (HV):
Uygulama alanı: Mikroskop analizleri için uygundur.
Test prensibi: Malzeme yüzeyine 120 kg'dan daha az bir yük ve 136° tepe açısına sahip elmas kare konik bir girinti ucu ile bastırılır ve malzeme girinti çukurunun yüzey alanı yük değerine bölünerek Vickers sertlik değeri elde edilir.
Leeb sertliği (HL):
Özellikleri: Taşınabilir sertlik ölçüm cihazı, ölçümü kolaydır.
Test prensibi: Darbe bilyalı başlığının sertlik yüzeyine çarpması sonucu oluşan sıçramayı kullanın ve sertliği, numune yüzeyinden 1 mm uzaklıktaki yumruğun geri tepme hızının darbe hızına oranına göre hesaplayın.
Gönderi zamanı: 25-Eyl-2024
