Malzemelerin Mekanik Özelliklerin Testleri

Mühendislik malzemeleri rijit (şekil değişimi olmayan) bir malzeme olmadığından belirli kuvvet altında deforme olurlar. Bu deformasyonun boyutunu öğrenmek amacıyla malzemelere çekme, sertlik, eğme ve basma gibi birçok test uygulanır. Bu yazımda sizlere çekme testini anlatacağım!

Çekme Testi 

Çekme testinin amacı malzemenin eksenel yük altında şekil değişimlerini incelemek ve belirlemektir. Bunun için boyutları standartlara uygun şekilde dikdörtgen veya daire kesitli şekilde bir numune alınır ve cihaz uyguladığı kuvveti ve uzama verilerini bize verir. Çekme deneyine başladıktan sonra cihaz bize yaklaşık dokuz bin veri (kuvvet ve uzama) verir. Bu veriler başta bizim için anlamsız olsa da biz mühendisler belirli işlemlere tabi tutarak anlamlaştırmaya çalışırız. Bu belirli işlemler alınan verilerin ne olduğuna göre değişir ve bu verilere uygun eğri uyduracak methodlar seçilir. Bu metholara örnek verecek olursak küçük karelerle eğri uydurma, hareketli küçük karelerle eğri uydurma gibi yöntemler verilebilir.  Bu yöntemleri kullanarak gerilme-uzama grafiği çizilir. Bu grafiğin nasıl çizildiğini, bizler için ne anlam ifade ettiklerini ve birkaç teorik tanımları verelim.

Tanımlar ve teorik bilgiler

Gerilme (σ)

Birim alana etkiyen yük anlamına gelir ve Kuvvet/Alan şeklinde bulunur. Akma gerilmesi; malzemenin ilk şekil değiştirmeye başladığı gerilme değeridir. Çekme gerilmesi; malzemenin dayanabileceği max. gerilme değeridir. Kopma gerilme; numunenin koptuğu anki gerilme değeridir.

Birim Şekil Değiştirme (ε)

Malzemede oluşan boy değişiminin ilk boya oranıdır ve ∆L/L_0 şeklinde bulunur.

Elastisite Modülü (E)

Birim uzama başına düşen gerilme olarak tanımlanır. Elastisite Modülü ne kadar büyük ise malzeme o kadar mukavemetlidir(dayanıklıdır). σ/ε şeklinde bulunur.

Mühendislik Gerilme-Uzama Grafiği 

 

 

 

 

 

 

 

Çekme cihazının bize verdiği kuvvet ve şekil değiştirme değerlerini alarak gerilme ve birim şekil değiştirme verilerine dönüştürüyoruz. Gerçek gerilme-uzama grafiğinden ayıran en büyük özellik ise gerilme sonuçlarını bulurken aldığımız alanlardır. Gerçek grafiği çizerken kesit alanda sürekli daralma olacağından anlık alan alınmasıdır. Mühendislik grafiğinde ise ilk sahip olduğu kesit alan alınır ve sabit kabul edilir. Gerçeğin seçilen değerden büyük olması güvenlik konusunda bize avantaj sağlamaktadır. Bu grafik yardımı ile malzemenin çekme, akma, kopma gerilmelerini, elastisite modülünü, rezilyansı, tokluğu gibi birçok önemli özelliklerini bulabiliriz. Elastisite modülü bize malzemenin ne kadar dayanıklı olduğunu ayrıca numunenin malzemesini bilmiyorsak hangi malzeme olduğunu gösterir. Akma, çekme ve kopma gerilmeleri ise malzemenin kullanılacak alan konusunda bilgi verir. Kopma değeri 1250MPa olan bir malzemeyi 1350MPa’lık bir çalışma alanına kullanamazsınız. Rezilyans ise malzemenin şekil değişikliği başlamadan önce üzerinde tuttuğu enerji miktarıdır. Tokluk ise rezilyansın en genel hali olan numunenin kopana kadar sömürdüğü toplam enerjidir. Grafiğin atında kalan alan olarak hesaplanır.

Bir sonraki yazımda sertlik deneyini anlatacağım takipte kalın!