İmal Usulleri 1. Fatih ALİBEYOĞLU PDF
Download "İmal Usulleri 1. Fatih ALİBEYOĞLU -2-"
1 1 Fatih ALİBEYOĞLU -2-
2 Malzemeler iki tür gerilmeye maruz kalır. Bu gerilmeler tekil etkiyebileceği gibi bunların bir bileşkesi de malzemelere etkiyebilir. Normal Gerilme(Çeki- Bası- Eğilme) Kayma Gerilmesi(Kayma-Burulma) Normal gerilmeler malzemede boy değişimine zorlarken, kayma gerilmeleri ise birbirine bitişik yüzeyleri birbirine karşı kaymaya zorlayarak açısal değişimlere yol açan gerilmelerdir.
3 Çekme deneyi: (a) (1) de çekme kuvvetinin uygulanması ve (2) sonuç olarak malzemenin uzaması; (b) tipik bir deney numunesi ve (c) çekme deney düzeneği.
4 Çekme testi özellikle metaller için gerilme-birim şekil değiştirme ilişkilerini inceleyen en genel yöntemdir. Bu test ile malzemeyi çekmek için kuvvet uygulanır. Mühendislik Gerilme-Birim Şekil Değiştirme Çekme deneyindeki mühendislik gerilme ve birim şekil değiştirme orijinal kesit alanı ve orijinal boya göre ifade edilmektedir. Bu değerler genellikle tasarımı ilgilendirmektedir.
5 Elastisite modülü orantı sabiti olup farklı malzemeler için farklı değerlere sahiptir. Metal ve metal olmayan bazı malzemelerin Elastiklik modüllerini göstermektedir
6 Akma noktası plastik bölgeye geçişin işareti olup malzemenin plastik şekil değişiminin başlangıcıdır. σ ç (Çekme Mukavemeti) değeri Fmax/Ao değerine eşittir. σ ç ve σ a değerleri tasarım hesaplarında çok önemli mukavemet özellikleridir (bu değerleri ayrıca imalat hesaplamalarında kullanırız). Bazı seçilmiş tipik malzemelere ait akma ve çekme mukavemet değerleri Tablo 3.2 de listelenmiştir. Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
7 Mühendislik gerilme-birim şekil değiştirme eğrisinin Gerçek gerilme-birim şekil değiştirme diyagramı.
8 Log log ölçekte çizilmiş gerçek gerilme- birim şekil değiştirme eğrisi.
10 Gerilme-Birim şekil Değiştirme İlişkilerinin Çeşitleri Gerçek gerilme- birim şekil değiştirme eğrisi ile daha fazla elastik ve plastik davranış bilgileri sağlanır. Hemen hemen bütün katı malzemeler için temel üç tip gerilme- birim şekil değiştirme ilişkisi gösterilmiştir Tam Elastik Elastik ve Tam Plastik Elastik ve Pekleşmeli Model Gerilme- birim şekil değiştirme ilişkilerinin üç türü: (a) tam elastik, (b) elastik ve tam plastik, ve (c) elastik ve pekleşmeli model.
11 Basma Özellikleri Basma testi silindirik deney numunesine iki plaka arasında yük uygulayarak yapılan sıkıştırma işlemidir. Eşitlikteki ; h = numunenin test esnasında herhangi bir andaki boyu A0 = numunenin orijinal veya başlangıçtaki kesit alanı H0 = mm olarak numunenin başlangıç yüksekliği
12 Basma deneyinde fıçılaşma etkisi (1) deneyin başlangıcı ve (2) dikkate değer bir basma oluştuktan sonra. Basma deneyi için tipik mühendislik gerilme- birim şekil değiştirme eğrisi. Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
13 Eğilme ve Kırılgan Malzemelerin Testleri Eğilme işlemleri metal plakaları ve sacları şekillendirmek için kullanılır. Şekilde gösterildiği üzere, şekillendirme işlemi dikdörtgen kesitli bir malzemenin üst yarısı çekme gerilmelerine (ve birim şekil değiştirmeye) iç bükeydeki yarısı ise basma gerilmelerine (ve birim şekil değiştirmeye) maruzdur. Eğer malzeme kırılmazsa, Şekilde gösterildiği gibi kalıcı eğilir. Malzemede hem çekme hem de basma gerilmelerinin oluşmasına sebep olan dikdörtgen kesitin eğilmesi : (1) başlangıç yüklemesi (2) numunenin gerilmesi ve şekil değişimi artmış ve (3) bükülmüş parça.
15 Kayma Gerilmesi
16 Kayma Gerilmesi- Kayma Birim Şekil Değişimi
17 Kayma Plastik Gerilme- Birim Şekil Değişimi İlişkisi
18 Sertlik Malzemenin çizilmeye, plastik deformasyona gösterdiği dirençtir. Büyük sertlik; plastik deformasyona yada basınç altında çatlamaya dirençlidir aşınma özellikleri daha iyidir manasına gelir. örneğin 10 mm küre Kuvvet uygulanır Yük kalktıktan sonra İz büyüklüğü ölçülür D d Küçük boyutlu İz büyüklüğü Setlik yüksek manasına gelir Çoğu plastik pirinç Kolay işlenebilen Yüksek C lu Kesici Al alaşımlarıçelikler takımlar çelik sertlik artar nitrürlenmiş çelikler elmas
19 Sertlik Brinell sertlik ölçme yöntemi: Sertleştirilmiş çelik ve tungsten karbürden imal edilmiş bilye belirli bir yük ile malzeme yüzeyine bastırılır ve malzeme yüzeyinde meydana gelen izin çapı ölçülür. Aşağıdaki bağıntı ile brinell sertlik değeri hesaplanır. Çeliklerde brinell sertlik değerinin 0.35 katı çekme mukavemetini verir. Vickers sertlik ölçme yöntemi: Piramit biçiminde ve tabanı kare olan batıcı uç kullanılır. Elmastan yapılan piramidin tepe açısı 136 dir. Vickers sertlik değeri, yükün belirli bir süre malzemeye bastırılmasıyla oluşan izin köşegen uzunluklarının ölçülmesinden ibarettir.
20 Sertlik Rockwell sertlik ölçme yöntemi: Standart batıcı uç yardımıyla önce sabit belirli bir küçük yükle (10 kg) bastırıldığında meydana gelen izin dip kısmı başlangıç noktası alınarak yük daha yüksek bir belirli bir değere artırılıp daha sonra tekrar önceki yüke dönülmek suretiyle, başlangıçtaki ize nazaran meydana gelen iz derinliğindeki net artışla ters orantılı bir değerdir. Kullanılan elmas konik ucun koniklik açısı 120 dir. Elde edilen sertlik değerine göre Rockwell A, B, C, D gibi çeşitlere ayrılır. Knoop sertlik ölçme yöntemi: Daha çok mikrosertlik ölçümü için yapılır ve genelde kullanılan yük g arasındadır. Kullanılan uç elmastan yapılmış piramit şeklinde olup uzun köşenin uzunluğunun kısa köşeye oranı 7 dir. Piramitin tepe açışı 172 dir. Daha çok ince filmlerin sertliğinin ölçümünde kullanılır.
21 Sıcaklığın Özelliklere Etkisi Malzemelerin yüksek sıcaklıkta sertliğini Koruyabilmesine sıcak sertlik denir.
22 Yeniden Kristalleşme
23 Yeniden Kristalleşme ve İmalat
24 Akışkan Özellikleri ve İmalat
25 Akışkanlarda Viskozite
28 Kayma Oranı
29 Kayma Viskozitesi
30 Viskozite Katsayısı
31 Newtonyen ve Görünüşte Plastik Akışkanlar
32 Viskoelastik Davranış
33 Elastik ve Viskoelastik Davranışın Karşılaştırılması
34 Polimerlerin Viskoelastik Davranışı : Şekil Hafızası
35 MALZEMELERİN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ Hacim ve Erime Özellikleri Isıl Özellikler Kütle Yayınımı Elektriksel Özellikler Elektrokimyasal İşlemler
36 MALZEMELERİN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ Hacimsel ve Erime Özellikleri Bu özellikler, katı maddelerin hacimleri ve sıcaklıktan nasıl etkilendikleri ile ilgilidir. Bunlar yoğunluk, ısıl genleşme ve erime noktasıdır. Yoğunluk Mühendislikte, bir malzemenin yoğunluğu, birim hacmi başına ağırlığıdır. Sembolü ρ ve birimi g/cm3 tür. Bir elementin yoğunluğu, atom numarası, atom yarıçapı ve atomsal dizilim gibi diğer faktörler tarafından belirlenir.
37 MALZEMELERİN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ Isıl Özellikler Isıl genleşme, sıcaklığın yoğunluğa olan bu etkisine verilen addır. Genellikle sıcaklık derecesi başına uzunluk değişiminin mm/mm/ C cinsinden bir ölçeği olan ısıl genleşme katsayısı olarak ifade edilir. Belirli bir sıcaklığa tekabül eden uzunluk değişimi şu şekilde ifade edilebilir: Erime Özellikleri Saf bir element için, erime noktası(t m ), maddenin katıdan sıvıya dönüştüğü sıcaklıktır. Sıvıdan katıya ters dönüşüm, donma noktası denen aynı sıcaklıkta gerçekleşir. Metaller gibi kristal elementler için de erime ve donma sıcaklıkları aynıdır.
38 MALZEMELERİN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ Isıl Özellikler Özgül Isı ve Isıl İletkenlik: Bir maddenin özgül ısısı C, bir malzemenin birim kütlesinin sıcaklığını bir derece arttırmak için gerekli ısı enerjisi miktarı olarak tanımlanır. Belirli bir ağırlıktaki bir metalin, fırın içerisinde belirli bir yüksek sıcaklığa ısıtılması için gereken enerji miktarını belirlemede, aşağıdaki eşitlik kullanılabilir: Isı transferi analizlerinde, ısıl iletkenliğin hacimsel özgül ısıya oranı ile sık sık karşılaşılır. Buna ısıl yayınma K denir ve şu şekilde belirlenir:
39 MALZEMELERİN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ Kütle Yayınımı Bir malzemede ısı transferine ilave olarak, bir de kütle transferi vardır. Kütle yayınımı, bir malzeme içinde ya da temas eden iki malzeme arasında bir sınır boyunca atomların veya moleküllerin hareketini içerir. Genellikle kütle yayınımını tanımlamak için kullanılan ilişki Fick in ilk yasadır: Alternatif kütle yayınım hızı :
40 MALZEMELERİN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ Kütle Yayınımı Kütle yayınımı: (a) temas eden iki katı bloktaki atomların bir modeli: (1) iki parça bir araya getirilmesinin başlangıcında, her birinin kendine ait bileşimi vardır; (2) bir süre sonra, atom alış verişi oluşur ve (3) sonunda, tekdüze bir derişim durumu oluşur. Metal A için derişim eğimi dc/dx Şekil (b) de çizilmiştir.
41 MALZEMELERİN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ Elektriksel Özellikler Mühendislik malzemeleri, elektrik iletme kapasitesi açısından büyük farklılıklar gösterirler. Bu bölümde, bu kapasitenin ölçütü olan fiziksel özellikler ele alınmaktadır. Özdirenç ve İletkenlik: Elektrik akışı, elektrik yüküne sahip son derece küçük parçacıkların yük taşıyıcıların hareketlerinden meydana gelir. Katılarda, yük taşıyıcılar elektronlardır. Sıvı bir çözeltide, yük taşıyıcıları, pozitif ve negatif yüklü iyonlardır. Malzemenin tekdüze bir bölümünde (örneğin bir telde) direnç, iletkenin uzunluğuna L, kesit alanına A ve öz direncine r bağlıdır; Öz direnç, bir malzemenin akan akıma karşı koyma kabiliyetini tanımlayan temel bir özelliktir.
42 MALZEMELERİN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ Elektriksel Özellikler Bir malzemenin iletkenliği basit ifadeyle öz direncin tersidir: Metalik bağlar sayesinde, en iyi iletkenler metallerdir. Düşük öz dirence sahiptirler. Yalıtkanlar bazen dielektrik olarak adlandırılır çünkü dielektrik terimi doğru akımı iletmeyen anlamına gelir.
43 MALZEMELERİN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ Elektro Kimyasal İşlemler Elektrokimya, elektrik ile kimyasal değişimler arasındaki ilişki ve elektriksel ve kimyasal enerji dönüşümü ile ilgili bir bilim alanıdır. Elektroliz örneği: Suyun ayrışması.
44 Kaynaklar[Ref] Mikell Groover- Principles of Modern Manufacturing Yrd. Doç. Dr. Özgü Bayrak Prof. Dr. Akgün Alsaran