Rapor No : Tarih :

Hazırlayan : Kontrol Eden:

:

İmza : İmza :

ÇALIŞMANIN AMACI

Çekme deneyi en yaygın olarak kullanılan tahribatlı malzeme muayene yöntemidir.

Çekme deneyi malzemelerin statik yük altında elastik ve plastik davranışları ile mukavemeti

hakkında tasarım bilgilerini belirlemek ve malzemelerin mekanik özelliklerine göre

sınıflandırılmasını sağlamaktır.

ÇALIŞMANIN KONUSU

Kuvvet – Uzama verileri ile elde edilen diyagramla Gerilme – Birim Şekil Değiştirme

diyagramı elde edilerek bu diyagram yardımıyla malzemeye ait akma gerilmesi,maksimum

gerilme,kopma gerilmesi,elastise modülü,yüzde uzama ve yüzde kesit daralmasının

belirlenmesi.

DENEY DÜZENEĞİ

DENEYDE KULLANILAN CİHAZLAR

FİZİKSEL VERİLER PARAMETRELER

t=2,1 mm(et kalınlığı) w=9,32 mm(genişlik) l0=92,05 mm Çekme hızı=2mm/dak

TEORİK BİLGİMalzemelerin, sabit hızda uygulanan kuvvet karşısında kopmaya karşı gösterdikleri

dayanıma çekme dayanımı denir. Deney elektronik olarak desteklenen bir program yardımıyla çalışan makine yardımıyla yapılır.

Çekme deneyi için önce test edilecek malzemeden standartlara uygun bir çekme numunesi hazırlanır.

d0= Numunenin çapıD= Baş kısmının çapıh= Baş kısmının uzunluğuL0= Ölçü uzunluğuLv= İnceltilmiş kısmın uzunluğuLt= Numunenin toplam uzunluğu

Elektronik bilgisayar programı sayesinde numuneye uygulanan kuvvet ve kopana kadar olan yüzde uzama ölçülür. Bu veriler bilgisayarda tabloya aktarılarak gerilme- şekil değiştirme eğrileri elde edilmiş olur. Çekme deneyi sabit hızla yapıldığı için statik bir yükleme söz konusudur. Böylece malzemenin mukavemet değerleri belirlenmiş olur.

1-Çekme Numunesi (Çelik malzeme)

2-Shimadzu Çekme Test cihazı

3-Bilgisayar (Trapezium programı)

4- Video Ekstensometre

.

.

Bu grafikten malzemeye ait aşağıdaki özellikler okunur:

Gerilme (σ): Birim alana etkiyen yük anlamına gelir ve aşağıdaki formülle hesaplanır.

σ= PA0

Birim Şekil Değiştirme (ε): Malzemeye kuvvet uygulandığı zaman oluşan boy değişiminin kuvvet uygulanmadan önceki ilk boya oranı.

ε= ΔLL0

Elastisite Modülü (E): Malzemenin dayanımının (mukavemetinin) ölçüsüdür. Birim uzama ile normal gerilme (çekme ya da basma gerilmesi) arasındaki doğrusal ilişkinin bir sonucu olup birim uzama başına gerilme olarak tanımlanır. Birim uzama ile normal gerilme (çekme ya da basma gerilmesi) arasındaki doğrusal ilişki şöyle tanımlanabilir:

E=σε

Malzemeye kuvvet uygulandığında, malzemede meydana gelen uzamalar elastik sınırlar içinde gerilmelerle orantılıdır. Buna “Hooke Kanunu” adı verilmektedir. Elastisite modülü malzemeye ait karakteristik bir özelliktir.Akma dayanımı (a): Uygulanan çekme kuvvetinin yaklaşık olarak sabit kalmasına karşın,

plastik şekil değiştirmenin önemli ölçüde arttığı ve çekme diyagramının düzgünsüzlük gösterdiği kısma karşı gelen gerilme değeridir.

σ a=Pa

A0

Çekme dayanımı (ç): Bir malzemenin kopuncaya veya kırılıncaya kadar dayanabileceği en yüksek çekme gerilmesi olarak tanımlanır. Bu gerilme, çekme diyagramındaki en yüksek gerilme değeri olup, aşağıdaki formül ile bulunur.

σ ç=Pmax

A0

Kopma Gerilmesi (σK): Numunenin koptuğu andaki gerilme değeridir.

σ K=PK

A0

Yüzde Kopma uzaması (KU): Çekme numunesinin boyunda meydana gelen en yüksek yüzde plastik uzama oranı olarak tanımlanır. Çekme deneyine tabi tutulan numunenin kopan kısımlarının bir araya getirilmesi ile son boy ölçülür ve boyda meydana gelen uzama

ΔL=Lk−L0

bağıntısı ile bulunur. Burada Lo numunenin ilk ölçü uzunluğunu, Lk ise numunenin kırılma anındaki boyunu gösterir. Kopma uzaması ise;

KU (% )= ΔLL0

x100

bağıntısı yardımıyla belirlenir. Bu değer malzemenin sünekliğini gösterir.Yüzde Kesit Daralması (KD): Çekme numunesinin kesit alanında meydana gelen en büyük yüzde daralma veya büzülme oranı olup;

KD (% )=A0−AK

A0

x 100

bağıntısı ile hesaplanır. Burada A0 deney numunesinin ilk kesit alanını, Ak ise kırılma anındaki kesit alanını veya kırılma yüzeyinin alanını gösterir. Ak nın hesaplanması isçin hacmin sabit kalacağı ifadesi kullanılır.

V 0=V K⇒ A0 L0=AK LK⇒ A K=A0

L0

LK

Elastisite Modülü: Çekme deneyi olurken malzemede zorlanmadan dolayı bir gerilim oluşur ve malzeme bir miktar uzar. Malzemedeki bu uzama elastiklik sınırına kadar kalıcı olmayıp, gerilim kalkınca uzama olmaz. Bu uzamaya elastik uzama denir. Malzemedeki gerilimin birim uzamaya bölümü elastisite modülünü verir.

DENEYİN YAPILIŞINumune alt çenesi sabit, üst çenesi hareketli olan çekme cihazına norm şekilde

bağlanır ve çekme işlemi başlar. Bağlanma sırasında numunemize bir kuvvet uygulamış olur. Bu kuvvet ön gerilme kuvvetidir. Verileri alacağımız bilgisayar programında bu ön gerilme kuvveti sıfırlanır. Daha sonra ise hareketli üst çene yardımıyla numuneye yukarı doğru kuvvet uygulanır. Elektronik bilgisayar programı sayesinde numuneye uygulanan kuvvet ve kopana kadar olan yüzde uzama ölçülür. Cihaz üzerinden stroke ve video ekstensometresi olmak üzere iki ayrı uzama miktarı ölçümü alınır. Video ekstensometresi bir noktayı izleyerek ölçüm yapması gerekir bu nedenle üzerinde beyaz çizgileri olan izlerden yararlanılır. Buradaki renk farkı izin takibinde yardımcı olur. Numune kopuncaya kadar gecen kuvvet ve uzama miktarları ve değişimleri veri olarak bilgisayara aktarılmaktadır.

ÇÖZÜMGerilme değerleri, uygulanan kuvvetlerin ilk kesit alanına bölünmesiyle ve şekil

değiştirme miktarı ise uygulanan kuvvet etkisi altındaki boy değişiminin ilk boya

bölünmesiyle elde edilir.

Çekme cihazının ölçümlerine göre

0 5 10 15 20 25 30 350

1000

2000

3000

4000

5000

6000Kuvvet - Uzaman Miktarı

Uzama Miktarı

Kuv

vet

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.350

50

100

150

200

250

300Stroke için Gerilme - Şekil Değiştirme Grafiği

Şekil değiştirme Ɛ

Ger

ilm

e σ

(MP

a)

Elastisite Modülü:

Elastik bölgedeki 11 - 83 arasındaki noktaların gerilim ve şekil değiştirme

miktarlarıyla elde edilen elastisite modüllerinin ortalaması alınarak elastisite modülünü

bulabiliriz.(Bu işlem Excel yardımıyla yapıldı.)

E=σε

E=44509,03 MPa≃44,50 GPa

Akma Gerilmesi:

Numunenin ilk akmaya başladığı andaki kuvvetin kesit alanına bölünmesiyle akma

gerilmesi bulunur. Kuvvet – uzama miktarı diyagramından akma kuvveti yaklaşık olarak

3505 N alındı.

σ a=Pa

A0 =

34209 ,32 x 2,1

=174 ,74 MPa

Gerilme – şekil değiştirme diyagramından ise akma gerilmesi yaklaşık olarak 175 MPa

bulunur.

Çekme Dayanımı:

Çekme deneyi sırasında elde edilen verilerden çekme kuvveti 5548 N alındı.

σ ç=Pmax

A0

=55489 ,32 x 2,1

=283 , 466 MPa

Kopma Gerilmesi:

Çekme deneyi sırasında elde edilen verilerden kopma kuvveti 3177 N alındı.

σ K=PK

A0 =

31779 ,32 x 2,1

=162 ,32 MPa

Yüzde Kopma Uzaması:

ΔL=Lk−L0

ΔL=30 , 34 mm (Çekme deneyinde numunenin koptuğu andaki uzama verimiz)

KU (% )= ΔLL0

x100=30 , 3492 , 05

x100=32 , 96

Yüzde Kesit Daralması:

A0=9 ,32 x2,1=19 ,572 mm2

AK=A0

L0

LK =19 ,572.

92 ,05122 ,39

=14 ,72 mm2

olarak hesaplanır.

KD (%)=A0−AK

A0

x 100)=

14 ,72−19 ,57219 ,572

x100=−24 .8 olarak hesap edilir.

Video Ekstensometre ölçümlerine göre

-5 0 5 10 15 20 25 30 350

1000

2000

3000

4000

5000

6000Kuvvet - Uzaman Miktarı

Uzama Miktarı

Kuv

vet

Gerilme değerleri,uygulanan kuvvetlerin ilk kesit alanına bölünmesiyle ve şekil değiştirme miktarı ise

uygulanan kuvvet etkisi altındaki boy değişiminin ilk boya bölünmesiyle elde edilir.

-0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.350

50

100

150

200

250

300

Video Ekstensometre Gerilme - Şekil Değiştirme Grafiği

Şekil değiştirme Ɛ

Ger

ilm

e σ

(MP

a)

Elastisite Modülü:

Elastik bölgedeki 11 - 83 arasındaki noktaların gerilim ve şekil değiştirme

miktarlarıyla elde edilen elastisite modüllerinin ortalaması alınarak elastisite modülünü

bulabiliriz.(Bu işlem Excel yardımıyla yapıldı.)

E=σε

E=128857,3 MPa≃128,85 GPa

Akma Gerilmesi:

Numunenin ilk akmaya başladığı andaki kuvvetin kesit alanına bölünmesiyle akma

gerilmesi bulunur. Kuvvet – uzama miktarı diyagramından akma kuvveti yaklaşık olarak

3371 N alındı.

σ a=Pa

A0 =

33719 ,32 x 2,1

=172 ,23 MPa

Gerilme – şekil değiştirme diyagramından ise akma gerilmesi yaklaşık olarak 172 MPa

bulunur.

Çekme Dayanımı:

Çekme deneyi sırasında elde edilen verilerden çekme kuvveti 5548 N alındı.

σ ç=Pmax

A0

=55489 ,32 x 2,1

=283 , 466 MPa

Kopma Gerilmesi:

Çekme deneyi sırasında elde edilen verilerden kopma kuvveti 3177 N alındı.

σ K=PK

A0 =

31779 ,32 x 2,1

=162 ,32 MPa

Yüzde Kopma Uzaması:

ΔL=Lk−L0

ΔL=29 , 6 mm (Çekme deneyinde numunenin koptuğu andaki uzama verimiz)

KU (% )= ΔLL0

x100=29 ,692 ,05

x100=32 ,156

Yüzde Kesit Daralması:

A0=9 ,32 x2,1=19 ,572 mm2

AK=A0

L0

LK =19 ,572.

92 , 05121 ,65

=14 ,8mm2

olarak hesaplanır.

KD (% )=A0−AK

A0

x 100)=

14 ,8−19 ,57219 ,572

x 100=−24 ,33 olarak hesap edilir.

SONUÇ ve DEĞERLENDİRME

Çekme cihazından direkt alınan veriler ile video ekstensometre yardımıyla alınan

değerlere göre ayrı ayrı gerilme şekil değiştirme diyagramları ile elastisite modülü,akma

gerilmesi,çekme dayanımı,kopma gerilmesiyüzde kopma uzama,yüzde kesit daralması

hesaplanıp bulunan değerler ile diyagramlar karşılaştırılmıştır.

Başlangıç kesit alanı 2 ölçüm için de aynı olduğu için gerilme değerleri de

aynıdır.Ama şekil değiştirme miktarlarının ve ölçülen ilk boyların farklı olmasından dolayı 2

çözümle elde edilen yüzde kesit daralması ve yüzde kopma uzaması farklılık gösterir.Ayrıca

uygulanan kuvvet aynı olmasına karşın numunenin elastisite modülü 2 çözümde farklılık

göstermektedir.Bunun sebebi ise numunenin çeneler arasında kalan kısmında da az da olsa bir

uzama mevcuttur.Bu yüzden video ekstensometre yardımıyla alınan veriler yardımıyla elde

edilen numunenin özellikleri daha sağlıklıdır.