İmalat Yöntemleri - II Çekme Deneyi Testi İMALAT YÖNTEMLERİ II Prof.Dr. İrfan AY 1 ÇEKME DENEYİ TESTİ ÇEKME DENEYİ EĞRİSİ : Plastik şekil verme en iyi çekme deneyi eğrisi ile açıklanır. 1)-Numune hazırlama 2)-Çekme deneyinin yapılışı 3)- Çekme deneyi eğri çizimiİMALAT YÖNTEMLERİ II Prof.Dr. İrfan AY 2 4)- Değişik (Al) alaşımları için çekme deneyi eğrileri 5)- Kesit azalmasının eğri çizimi ile gösterilmesi MÜHENDİSLİK EĞRİSİ ÇİZİMİ : Bu eğri, yüklerin ilk kesite A 0 ‘ a bölünmesi ile çizdirilir.İMALAT YÖNTEMLERİ II Prof.Dr. İrfan AY 3 Çekme eğrisinin bölümleri : ELASTİK BÖLGE ÖNEMLİ UYARI !!!!! ELASTİK BÖLGE : ANELASTİCİTY (Elastik deformasyonun zamana bağımlılığı) • Şimdiye kadar metal malzemeler için elastik deformasyon zamandan bağımsız farzedildi. Oysa gerçekte, elastik deformasyon zamana bağlıdır.İlk yüklemeden sonra yükte gevşeme olur.Malzemenin bu davranışına ANELASTİSİTE adı verilir. • Anelastisite’nin etkisi metallerde normalde çok küçüktür. Fakat plastikler için çok çok önemli olabilir. • Buna VİSCO-ELASTİK DAVRANIŞI denir. % 0,2 AKMA MUKAVEMETİ (Proof strength) Akması belli olmayan malzemeler için kullanılan mukavemet terimidir. İMALAT YÖNTEMLERİ II Prof.Dr. İrfan AY 4 AKMA OLAYI VE AKMA MUKAVEMETİ Düşük “C” lu bir çelik te bir üst akma, bir alt akma noktası gösterir. Akma gerilmesi olarak enalt akma gerilmesini esas alır.Akma olayın da inip çıkmalar dislo kasyon hareketlenmesi ve engellenmelerin aşıl ması sebebiyledir. ? ak = F ak / A o AKMA OLAYI VE AKMA MUKAVEMETİ Yumuşak çelik ve Al-Mg alaşımları gibi malzemelerde,numune gerilmeye uğradığı zaman,”C” ve”N” atomları dislokasyonların hareketini sınırlayıp engel olurlar.Dislokasyonlar hareket etmek ister,fakat engel sebebiyle daha fazla gerilmeye ihtiyaç duyarlar.Dislokasyonlar uygulanan yük ekseni ile 45-500 lik açı yapacak şekilde tırmanırlar.Engel aşılınca aniden boşluğa düşerler.İnce saç’larda bu durum yüzeyde kabarık şeklinde görünür.Bu olay AKMA BAŞLANGICI’nda görülür. Bunlar BÖLGESEL homojen olmayan düzensiz akma sebebiyle oluşurlar.Ve genellikle ; LÜDERS BAND’ları, HARTTMAN ÇİZGİ’leri , PİOBERTÇİZGİ’leri,STRETCHER ÇİZGİ’leri olarak adlandırılırlarİMALAT YÖNTEMLERİ II Prof.Dr. İrfan AY 5 ELASTİK OLARAK İYİLEŞME=(Elastic strain recovery) Bu olay saçların şekillendirilmesin de geri yaylanma olarak bilinir.Pekleşme katsayısı (n) ile alakalıdır. PLASTİK BÖLGE :İMALAT YÖNTEMLERİ II Prof.Dr. İrfan AY 6 Çekme mukavemeti Çekme deneyi eğrisini 3 farklı iş için kullanırız.Kullanılan bölgeler aşağıda gösterilmiştir. ÇEKME DENEYİ EĞRİSİNDEN FAYDALANARAK YAPILAN HESAPLAMALAR Maximum çekme mukavemeti : ? max = F max / A 0 Kopma mukavemeti : ? kop = F kop / A 0 % Kesit daralması : ? % = (A – A 0 ) / A 0 * 100 % Uzama miktarı : % ? = (L – L 0 ) / L 0İMALAT YÖNTEMLERİ II Prof.Dr. İrfan AY 7 FARKLI MALZEMELERİN MEKANİK ÖZELLİKLERİ Normal ve tırtıklı akma terimleri : Aşağıda normal ve tırtıklı akma arasındaki farkı göreceksiniz. Normal ve tırtıklı akma terimleri : Diyagramlarda normal ve tırtıklı akma arasındaki farkı görmektesiniz.Tırtıklı akma,homojen def.nun olduğu bölgede oluşmaktadır. ”PORTEVİN-LE- CHATELİER” kısaca (PLC) etkisi ola rak bilinir.Düşük “C”lu çelik ve oda sıcaklığında zorlama ile çatlak oluşturmaya meyilli (Al- %2,5 Mg) alaşımlarının belli deformasyon hız ve belli sıcaklıklarda şekil değiştiri lirken homojen def. Bölgesinde bir çeşit PLASTİK HOMOJENSİZLİK görülür.Buna “PLC etkisi” denir.İşlem esnasında oynak olan dislokasyonların,diğer dislokasyon lar tarafından engellenmeleri sonucu “KESİK KESİK” hareket etmeleri sonucu oluşur.Bu tırtıllar gerilme çentikleri görünümündedirler.İMALAT YÖNTEMLERİ II Prof.Dr. İrfan AY 8 Sıcaklığın çekme eğrisi üzerindeki etkileri : • Artan sıcaklıkla : • Gerilme azalır. • uzama artar. • Tırtıklı akma azalır GERÇEK ÇEKME EĞRİSİ Gerçek eğri – Mühendislik eğrisi İMALAT YÖNTEMLERİ II Prof.Dr. İrfan AY 9 GERÇEK GERİLME-GERÇEK STRAİN EĞRİSİNİN ÖNEMİ : Gerçek eğri, mühendislik eğrisinden faydalanılarak çıkartılır.Bu eğrinin çıkartılışında yükler o anki ki gerçek kesitlere bölünür.Gerçek eğri pekleşme katsayısının ( n ) bulunması için gereklidir.Bu katsayı, parça serviste çalışırken malzemenin mukavemetli olmasına yol açan pekleşme ile ilgili bir malzeme özelliğidir. Dislokasyon karışıklıkları ve kitlenmeleri sonucu plastik deformasyonla mukavemette artış olur.Güçlü bir pekleşme olması,malzemenin uzamasının sınırını bilmemize yardımcı olur.Bundan dolayı şekil verme proseslerinde çok önemlidir.Pekleşme,plastik bölgenin homojen şekil değiştirmenin olduğu kısımda uygulanır. Pekleşme üsteli (n): : Dislokasyon hareketini,zorlaştıran engel olan herşey malzeme mukavemet artışına sebep olur. 0 A F müh ? ?İMALAT YÖNTEMLERİ II Prof.Dr. İrfan AY 10 Mühendislik Gerilmesi Mühendislik Birim Şekil Değiştirme Gerçek Gerilme Gerçek Birim Şekil Değiştirme ? ger ile ? müh Arasındaki İlişki Bulmuştuk Bulmuştuk İki nolu denklemde L/L 0 ’ ın yerine değeri yazılırsa Bulunur. Bulmuştuk Bulmuştuk Hacim sabitliği ifadesinden ( V 0 = V ) değerler yerine yazılırsa 0 A F müh ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 0 0 0 0 0 0 0 1 1 L L L L L L L L L L L müh müh ? ? g g ger A F ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 0 0 ln ln ln ln 0 0 L L L L L L dL L L L L g ? ? ? ? ? ? ? ? ? 0 1 L L müh ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 0 ln L L g ? ? ? 1 ln ? ? müh g ? ? 0 A F müh ? ? g g ger A F ? ? ? ? ? ? bulunur. 1 . Buradan olur. . . konursa yerine de 2 bulunur. degeri nin A' . . bölünürse ye L taraf iki Her olur. . . müh g 0 0 0 0 g 0 0 0 0 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? müh ? ? ? ? L L A F L A L F L A L L A L A L A LİMALAT YÖNTEMLERİ II Prof.Dr. İrfan AY 11 Mühendislik Uzaması ile Gerçek Uzama Arasındaki İlişkinin Matematiksel Olarak Tespiti ? müh 0.01 0.05 0.20 1 2 5 10 ? g 0.01 0.048 0.18 0.69 1.1 1.8 2.4 (? ger ) ile %? arasındaki İlişki Gerçek uzama ? ger = L n (L/L 0 ) şeklindedir.Hacim sabitliği ifadelerinden A 0 .L 0 = A . L , L/L 0 = A 0 / A olur.Yerine yazarsak ? ger = L n (A 0 / A ) olur. ? = (A 0 - A) / A 0 idi. ? = 1 - A/ A 0 yazılır. A/ A 0 = 1 – ? yazılır. A/ A 0 ters yazarsak A 0 /A = 1 /(1-?) olur. ? ger ‘ de değeri yerine koyar sak ; ? ger = L n ( 1 / (1-?)) yazılır. ( ? müh ) ile % ? arasındaki İlişki En son müh. uzamasını ( ? müh ) ile gerçek uzama arasındaki ilişki ? ger = L n ( 1+ ? müh ) olarak bulmuştuk. ? ger = ? ger eşitlenirse L n ( 1+ ? müh ) = L n (1 / (1-?) yazılır. L n ’ler gider buradan ; 1+ ? müh = 1 / (1-?) = olur. ? müh ‘liği yalnız bırakırsak ? müh = 1 / (1-?) – 1 paydalar eşitlenirse ? müh = 1-(1- ?) /(1-?) = ? / (1-?) olur. ? müh = ? / (1-?) olarak bulunur. Gerçek Çekme Diyagramı Mühendislik Çekme Diyagramı Gibi Bir Maksimumdan Geçmez Dairesel kesitli çubuklarda gerçek şekil değiştirmenin çubuğun o anındaki çapının ölçülmesi ile hesaplanabileceği aşağıdaki denklemden görülür. GERÇEK EĞRİ İLE MÜHENDİSLİK EĞRİSİ ARASINDAKİ FARKLAR NELER ? 1)- Mühendislik eğrisi deformasyon işini gerçek anlamda göstermez.Çünkü kesit ilk ve son durum alınıyor. 2)- Mühendislik eğrisi YANILGIYA düşer.Şöyle ki ; Silindirik bir çubuğu çekelim ve ilk uzunluğun 2 katına çıkartalım.Uzama % 100 olur değil mi? ? müh = ( 2L o – L o ) / L o = 1.0 ) 1 .( müh g ? ? müh ? ? ? L A L A . . 0 0 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? D D A A L L g 0 0 0 ln 2 ln ln ?İMALAT YÖNTEMLERİ II Prof.Dr. İrfan AY 12 • Aynı büyüklükte (% 100) ? müh ‘ü ters yönde basma ile yapmak istesek ; İlk bakışta uzunluğun sıfıra inmesi akla gelir değil mi? ? müh = - ( L o – 0 ) / L o = - 1.0 • Oysa mantıklı olan ilk uzunluk basma yolu ile yarı-yarıya indirilirse aynı büyüklükte fakat ters işaretli olarak % 100 şekil değiştirme sağlanır. • Oysa gerçek eğride bu olay ; % 100 çekme işleminde ?ğer =Ln (2Lo /Lo) = Ln 2 olur. % 100 basma işleminde ?ğer =Ln ((Lo/2)/Lo) =Ln(1/2) = Ln(2-1) = - Ln 2 olur. Gerçek eğri yanılgı yapmaz. 3)- Gerçek eğri, her kademede yapılan birim şekil değiştirmelerin toplanabilir olduğunu gösterirken mühendislik eğrisi bu özelliği vermez.Nasıl mı? Şöyle ; Müh. eğrisinde ; L o (örnek 10 cm olsun) uzunluğunda bir çubuk 1.kez %20 uzatılsın. sonuç ne olur? 1.2 L o olur değil mi!! (yani 12 cm) 2.kez 1.2L o (12 cm’ lik) çubuğu %20 uzatılsın.sonuç ne olur?.. . 1.44 Lo olur,yani (14.4 cm).Her iki kademe sonunda toplam uzama % 44 değil mi ? Yani 10 cm ‘lik çubuk 14,4 cm olmuşsa % 44 uzamış demektir. Halbuki her kademede %20 + %20 = %40 olmalıydı . Aynı işlemi gerçek eğride yaparsak ; L o (örnek 10 cm olsun) uzunluğunda bir çubuk 1.kez %20 uzatılsın.sonuç ne olur? ? ger = L n (1,2 L o /L o ) = L n (1,2) =0,18 =%18 yani 1,18 L o = gerçekte %18 uzama ile ( 11,8 cm ) olur. 2.kez 1.18 L o (11,8 cm’lik) çubuğu %20 uzatılsın.sonuç ne olur? yani (14,16 cm) olur. 2.kez de gerçekte %18 uzamakla toplam : ? ger = L n (1,36 L o / L o ) = L n (1,36) =0,31=%31 Her iki kademe toplamı ; 0,18 +0,31 =0,49 olur. Bunun ilk çubuğa göre gerçek uzaması ise ; ? ger = L n (1,49 L o /L o ) =L n (1,49) ? ger = 0,40 bu ise % 40 uzatmayı sağlar. %20 + %20 = %40 sağlanır. 4)- Mühendislik eğrinin tasarımda kullanımı, gerçek eğriden daha kolay ve güvenilirdir.Şöyle ki? Tüm mühendislik hesaplamalarında emniyetli gerilme hesabı ya akma mukavemeti (2) ye bölünür ya da maksimum çekme mukavemeti (3) ‘e bölünür.Her iki değer de birbirine çok yakındır. Oysa aynı uygulamayı gerçek eğri için yaparsanız aynı katsayıları kullanamazsınız üstelik her durum için kesiti ölçüp hesaplayabilmelisiniz bu ise pratik değildir.