Mekanik özellikler

Embed Size (px)

Text of Mekanik özellikler

  • 11

    Malzemelerin Mekanik zellikleri

    Mekanik tasarm ve imalat srasnda malzemelerin mekanik davranlarnn bilinmesi ok nemlidir. Balca mekanik zellikler:

    ekme/basma (tensile /compression) Sertlik (hardness) Darbe (impact) Krlma (fracture) Yorulma (fatigue) Srnme (creep)

    2

    ekme deneyi

    ekil 6.1: ekme deneyi

    Malzeme nin statik kuvvetler altnda dayanm ve dier mekanik zelliklerinin test edilmesinde kullanlr.

    l boyu

    kuvvet

  • 23

    ekme deneyinden elde edilen F-L (kuvvet uzama) erisi

    ekme deneyinden elde edilen F-L (kuvvet uzama) verilerinden - diagramna gemek gerekir.

    alanKesitkuvvetiekmeetkiyenParayagerilme =

    oAF=

    boyulilkmiktaruzamadBirim =

    o

    o

    o lll

    ll ==

    Kuvv

    et (N

    )

    Uzama (mm)

    l boyuap

    (gerinim)

    4

    ekme deneyinden elde edilen F-L (kuvvet uzama) erisi

    Yandaki veriler normalize edilerek elde edilen -(Gerilme-Gerinme) erisi

    oAF=

    o

    o

    o lll

    ll ==

    Kuvv

    et (N

    )

    Uzama (mm)

    Ger

    ilme

    (MPa

    )

    Gerinme (mm/mm)

  • 35

    Elas

    tik

    .D.

    Plastik .D.

    homojen heterojen

    x

    krlma

    ekil deiimi:Elastik ekil deiimiPlatik ekil deiimi

    HomojenHeterojen (boyun verme)

    Krlma

    elastikplastik dayan. akma gerilmeuygulanan elastik dayan. akma gerilmeuygulanan

    +>

  • 17

    33

    Tablo 6.1: ekme dayanm deerleri.

    34

    ekme diagramndan elde edilen veriler

    E, Elastiklik modl a, Akma dayanm , ekme dayanm k, Kopma gerilmesi , Kopma uzamas , Kesit daralmas n, niform uzama Statik tokluk Rezilyans

  • 18

    35

    ekme diagram1. Belirgin akma gsteren malzemelerin - diagramlar2. Belirgin akma gstermeyen malzemeler - diagramlar

    Belirgin akma noktas

    36

    A; Akma dayanm

    ; ekme dayanm

    Elastiklik modl

    k; Kopma gerilmesi

    Kopma uzamas

    Elastik Snr

    Plastik deformasyon

    Elastik deformasyo

    n

  • 19

    37

    Akma gerilmesi

    Akma noktasnn belirgin olmamas durumunda % 0.2 kalc pd oluturan gerilme olarak alnr. (Baz zel durumlarda, mutlaka belirtilmesi art ile, % 0.1 veya %0.05 alnabilir.)

    38

    Ao = lk kesit alanAk = Kopmadan sonra

    llen kesit alano

    ko

    AAA =

    Kesit daralmas: Ak, Eriden bulunamaz.

    lk = Kopma annda l boyulo = ilk l boyu

    Kopma uzamas; lk, eriden de bulunabilir.

    o

    ok

    lll =

    Sneklik

  • 20

    39

    Statik ToklukTokluk malzeme krlncaya kadar harcad enerjiyi ifade eder - erisinin altnda kalan alandr

    dTokluk =

    40

    Basit karbonlu elik

    Yay elik

    RezilyansRezilyans, - erisinde, elastik blge altnda kalan alandr.Elastik davran srasnda depolad enerjiyi ifade eder.

    2..

    :Rezilyans

    0

    eep

    e

    dU

    ==

  • 21

    41

    Scak ekil deitirme

    42

    ekil deiiminin scakta gereklemesi ile sl aktivasyonmekanizmalar aktif hale gelir.

    Pekleme olamaz: Kenar dislokasyonlarda trmanma (climb) mekanizmalar

    alr ve engellerden kurtularak kaymaya devam ederler. Vida dislokasyonlarnda apraz kayma (cross slip)

    gerekleir. Dislokasyon younluk art olmaz. Pozitif ve negatif kenar

    dislokasyonlar st ste gelip bir birini tamamlar, tam dzlem haline gelerek dislokasyon younluunu azaltrlar.

    Tane snr kaymas olur: Artan scaklkla birlikte taneleri birarada tutan kuvvet azalr. Difzyon mekanizmasnn etkinlemesi ile taneler birbirleri zerinde kayarlar.

  • 22

    43

    (a) Dislocations trmanmas: artan atom arayer veya boluklara yerleebilir

    (b) Fazla atomlern eklenmesi dislosayon aa inebilir.

    Scakln artmas ile; Elastiklik modl azalr, Pekleme etkisi azalr veya ortandan

    kalkar.

    44

    Gerek Gerilme - birim ekil deitirme

    (Gerek Gerilme Gerinme)

  • 23

    45

    u ana kadar hesaplamalarda balang geometrikveriler kullanld. Bu ekilde hesaplanan veriler Mhendislik deerlerdir.

    Gerekte plastik ekil deitirme ile birlikte kesitalan (hacmin sabit kalmas ile) srekli azalr.

    Bu ekilde elde edilen verilere Gerek deerdir. zellikle metal ekillendirme uygulamalarnda

    gerek deerler kullanlr.

    46

    oAF=

    ldld g =

    1+= oll

    )1( +===

    oog lA

    lFAF

    1+===oo

    o

    o ll

    lll

    ll

    o

    l

    lg l

    lldl

    o

    ln== )1ln( += g

    Mhendislik birim uzama.Gerek birim uzama.

    llAA lAlA oooo ==PD de Hacim sabit kalr.

    Gerek gerilme.Mhendislik Gerilme.

  • 24

    47

    ekil 6.7: Gerek ve mhendislik - (Gerilme-Gerinme) erileri.

    Gerek deerlere gre izilen gerek gerilme-birim uzama erisine Akama erisi (Flow curve) de denir.

    Elastik blgede fark yoktur. Boyun vermeden sonra

    homojen olmayan ekil deiiminden dolay uzama hesaplanamaz.

    1

    4

    23

    xxx

    x

    1

    4

    23 x

    xx

    48

    1

    4

    2

    3

    x

    x

    xx

    1

    4

    2

    3

    xx

    x

    5x

    5x

  • 25

    49

    Akma Erileri

    50

    Akma erileri: genelde Holloman bants ile ifade edilir.

    gg nK lnln)ln( +=n

    gg K =

    K = Dayanm sabitin = Pekleme steliK ve n; malzeme sabitleri

    n=0 n=0.4n=0.15g g g

    g g g

  • 26

    51

    Dorunun eimi pekleme stelini verir. 0 < n < 0.4 arasnda deerler almaktadr. n, deformasyon sertlemesine urama, ve

    deformasyonla dayanmn arttrma kabiliyeti, n, arttka boyun verme zorlar, homojen d. kabiliyeti

    artar. Scak deformasyonda n 0 Bir ok mhensdislik malzemede

    0.15 < n < 0.25 K, dorudan malzemenin dayanm hakknda bilgi verir.

    52

    Tablo 6.2: eitli metal ve alamlar iin pekleme parametre deerleri.

  • 27

    53

    ekil 6.10: Dk karbonlu elik belirgin akma noktas gsterir. Ayrca 2 adet akma noktastanmlanmtr: (a)st akma noktas, (b) Alt akma noktas.

    Belirgin akma gsteren malzemelerekme dayanm Boyun verme

    Bzlme

    Krlma-kopma

    Pekleme

    Luders bantlarnn oluumu

    54

    Belrigin akma ve Cottrel atmosferi

    Bu olaya C, N gibi arayer atom kmelerinin dislokasyonlarnalt ksmna yerleip hareketlerini kilitlemesinin sebep olduu dnlr.

    Bu arayer atom bulutuna Cottrell atomsferi ad verilir. C ve N den arndrlm malzemeler belirgin akma

    gstermiyor.

  • 28

    55

    Akma uzamas

    Alt akma noktas

    st akma noktas

    Lders bantlar

    Akmam blge

    st akma noktas mekanik olarak bu kilitlerin krlmasn ifade eder. lk akmann meydana geldii kayma bandnn pekleme ile kilitlenmesinden sonra dier dzlemlerde akma meydana gelir.

    Bu olayn kesit boyunca devam ile luders bantlar oluur. Bu olay tamamlannca homojen ekil deiimi balar.

    56

    Deformasyon yalanmasNormal malzemenin davran.

    A. Eger deney x te durdurulup, beklenmeden devam ettirilirse, eri kald yerden devam eder.

    B. Eger deney y de durdurulup 100-200oC civarnda sl aktivasyon uygulanrsa ve soutulan malzemeye yeniden ekme uygulanrsa, belirgin akma noktas tekrar grlr. Bu olaya deformasyon yalanmas ad verilir.

  • 29

    57

    Deformasyon yalanmas (strain aging):Souk ekil deitirmi bir malzemeye sl aktivasyon verilirse, elik iin 100-200oC, daha yksek gerilme seviyelerinde belirgin akma yeniden meydana gelir.

    Deformasyon yalanmas

    58

    Sneklik / Gevreklik /Tokluk

    Sneklik: Bir malzemenin plastik ekil deitirme kabiliyetini ifade eder. Bu deerin bymesi, malzeme kopana kadar daha byk plastik ekil deitirme gerekletirebiliyor anlamna gelir. Kopma uzamas ve alan daralmas parametreleri ile ifade edilebilir.

    Gevreklik: Plastik ekil deitirme kabiliyetinin olmamasdurumunu ifade eder. Eri bazen elastik snrda bazende elastik snra ok yakn bir noktada son bulur.

    Tokluk: Malzemenin kopana dek absorbe ettii toplam enerjiyi ifade eder. Snek malzemelerin tokluunun daha yksek, gevrek malzemelerin tokluunun da dk olduu anlam karlabilir.

  • 30

    59

    ekil 6.9: Bir alamda tokluk malzemenin dayanm ve snekliinin kombinasyonudur.

    Statik Tokluk

    Malzemenin krlana kadar ne kadar enerji yutacann gstergesidir.

    dTokluk =

    Normal sneklik

    Gevrek

    Yksek sneklik

    60

  • 31

    61

    62

  • 32

    63

    Sertlik

    Sertlik: Bir malzemenin yzeyine batrlan sert bir cisme kar gsterdii direntir.

    Sertlik deerleri direk olarak malzemelerin dayanmlar ile alakal olduu iin byk nem tar.

    ok daha basit bir ekilde, tahribatsz olarak llebilir.

    64

    Sertlik

    Sertlik deneyi; malzemelerin dayanmlar ile ilgili bal deerler veren bir test yntemidir.

    Sertlik lme yntemleri: Batcucun geometrisine ve uygulanan kuvvet byklne gre: Brinell sertlik lme metotu Vickers sertlik lme metotu Rockwell sertlik lme metotu

  • 33

    65

    Sertlik lme yntemleri: Batc ucun geometrisine ve uygulanan kuvvet byklne gre:(a) Brinell, (b)Vickers, (c) Rockwell sertlik lm metotlar.

    99

    9

    66

    Brinell Standart test: 10mm apl sert bilya ve

    3000kgf yk Yzeyde brakt izin ap llr. Pratikte daha kk yk/ap

    kombinasyonlar mevcut. Dezavantaj: malzemeye gre deien

    yk/ap oranlar Yk: F(kgf) = A.D2(mm2) A malzemenin trne baldr. 2.5mm bilya ile elik llyorsa,

    187.5 kgf, Al llyorsa 31.25kgf yk gerekir.

    5Al / Pb vb.10Cu / Pirin / Bronz30Demir / elikAMalzeme

  • 34

    67

    Brinell

    Sertletirilmi elik bilya ile 400BSD ne kadar, sinterlenmi karbr bilya ile 550BSD ne kadar lm yaplabilir.

    Bu metot daha byk sertliklere uygun deildir. Eer bilya ezilmeye bala