Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

1 Çentik/Darbe Çentik darbe deneyi, malzemeyi gevrek davranmaya iten şartlar altında malzemenin dinamik tokluğunu ölçmek için kullanılır. Sünek malzemeyi.

Benzer bir sunumlar


... konulu sunumlar: "1 Çentik/Darbe Çentik darbe deneyi, malzemeyi gevrek davranmaya iten şartlar altında malzemenin dinamik tokluğunu ölçmek için kullanılır. Sünek malzemeyi."— Sunum transkripti:

1 1 Çentik/Darbe Çentik darbe deneyi, malzemeyi gevrek davranmaya iten şartlar altında malzemenin dinamik tokluğunu ölçmek için kullanılır. Sünek malzemeyi gevrek davranmaya iten şartlar; Üç eksenli yükleme hali (çentik) Kuvvetin ani uygulanması (darbe) Düşük sıcaklıkta zorlama Bu şartlardan biri veya bir kaçı gerçekleşmişse malzeme gevrek davranabilir. Bu amaç için Charpy (üç noktadan eğme) veya Izod (ankastre eğme) deneyleri mevcuttur.

2 2 Belli bir potansiyel enerjiye sahip kütle V-çentik açılmış numuneye çarptırılır. Numunenin kırılması için gereken enerji “Darbe Enerjisi - E k ” saptanır. numune

3 3 Darbe enerjisine etki eden faktörler: a)Dayanım b)Kristal yapı, c)Sıcaklık d)Kimyasal bileşim a) Dayanım: Dayanımı yüksek malzemeler darbeye karşı direnci zayıf olurken düşük dayanımlı malzemelerin darbe dirençleri yüksek olabilir.

4 4

5 5 Kristal Yapı YMK; sünek ve tok, SDH; gevrek, HMK; bazı şartlarda gevrek bazılarında tok davranmaktadır. Belirli bir sıcaklık altında HMK tokluğunu yitirerek gevrek davranış göstermeye başlar. Bu sıcaklığa “Sünek-gevrek geçiş sıcaklığı” adı verilir (ductile- brittle transition temperature).

6 6 Kristal Yapı /Sıcaklık HMK da ki bu düşüşün sebebinin arayer atomalarının (cottrel atmosferi) düşük sıcaklıklarda, dislokasyon hareketlerini engellemesi olarak düşünülür. Nispeten yüksek sıcaklıklarda dislokasyonlar engellerden kurtulabildiği düşünülmekte ve bu yüzden darbe enerjisini arttığı varsayılmaktadır. SDH

7 7 Sünek-gevrek geçiş Sıcaklığı

8 8 Kompozisyon HMK da geçiş sıcaklığı, kimyasal bileşimden çok etkilenir. Örneğin, C artarsa Tg artar. Mn (ve Ni) artarsa Tg azalır. Düşük sıcaklıklarda yüksek tokluk için ideal alaşım elementleridir.

9 k t =Çentik faktörü  max =Max gerilme (Çentikten dolayı Gerilme yığılması ile oluşan gerilme)  n = Nominal gerilme (ortalama gerilme) Çentik faktörü Çentik: Bir parçada bulunan ani kesit değişimidir. Çentikten dolayı çentik dibinde gerilme yığılması oluşmakta ve hesaplanandan daha büyük gerilmelere ulaşmakta. Çentik faktörü, çentik dibinde oluşan gerilmenin çentik olmama durumundaki gerilme haline oranıdır.

10 k t, geometriye bağlı (kt  R -1 (çentik dibi radyusu ile ters orantılı) Literatürde tablolardan değerler bulunabilir. a    max  R    max  b/r oranı ve r/h oranı azalması ile kt artar. kt, ve daha büyük değerlere ulaşabilir.

11 Çok keskin çentikler (çatlaklar) bulunma durumunda gereken tasarımın yapılması için “kırılma mekaniği” kullanılır. Kırılma mekaniğinde gerilme şiddet faktörü ve malzemenin kırılma tokluğu kavramları kullanılır. Kırılma mekaniği

12 Kırılma mekaniğinde “Gerilme şiddet faktörü” kullanılır. –K 1 : Çekme zorlaması –K 11 : Kesme (kayma) zorlaması –K 111 : Burulma zorlaması olma durumları. En tehlikeli durum K 1 : çekme durumudur. Şekil Faktörü Gerilme şiddet faktörü Çatlak boyu Çekme gerilmesi

13 Malzemenin ani zorlamalara karşı dayanımını ifade eden büyüklük “kırılma tokluğu” dur. Bu değer K 1C ile ifade edilir K 1C azaldıkça malzemenin gevrek kırılma eğilimi artar. Parçanın tasarımda herhangi bir zorlama altında ani ve gevrek kırılmaması için aşağıdaki şart sağlanmalıdır.

14

15 Ani kırılma olmaması için Çatlak boyunun kritik değerden küçük olması Gerilmenin kritik gerilmeden (kritik çatlak boyunda gevrek kırılmaya sebep olan gerilme) değerden daha küçük olması gerekir. Kritik Çatlak boyu Ani kırılma Çekme gerilmesi Şekil Faktörü Malzemenin kırılma tokluğu

16 Çatlak boyu arttıkça hasara sebep olan gerilme azalmakta

17 Düzlemsel uzama durumu, en kötü durum. Düzlemsel gerilme durumuna yaklaşıldıkça kırılma tokluğu artar. K lc, düzlemsel uzama kırılma tokluğunu ifade eder.

18 18

19 YORULMA Daha önce statik ve darbeli yüklemeleri gördük Gerçekte ise zorlamalar sürekli değişkenlik göstermektedir. Yorulma hasarı: malzemelerin çekme ve akma dayanımlarından (statik koşullarda) daha düşük değerlerdeki tekrarlı gerilmelerin etkisinde, belirli bir çevrim sonrasında kırılması ile oluşan hasardır.

20 S-N yorulma diagramları (Wohler Diagramları) Malzemelerin hangi çevrim sayısında hasara uğrayacağını gösteren diagramlardır. Başka bir açıklama yoksa ortalama gerilme sıfır olacak şekilde deneyler yapılır. Yani max ve min gerilmeler ters işaretli olmak üzere birbirine eşittir.

21

22 gg gg Çekme Basma Zaman  ort =0  max  min Nasıl Değerlendirilir

23 gg N-Çevrim sayısı  g = Gerilme genliği  ort = Ortalama gerilme  y = Yorulma sınırı N y = Hasar çevrim sayısı x x x x x x x xxxx Gerilme 90 iken parça N= 10 5 çevrimde hasara uğrar.  y : Yorulma Sınırı Çekme dayanımı (N=0)

24  y : Malzeme özelliği  g : Zorlama  g <  y  Yorulma olmaz.  g >  y  Yorulma olur.

25 Ortalama gerilme Sıfır değilse  ort  0

26 yy aa  ort gg x x 0 Soderberg Emniyetli Emniyetsiz Etkiyen gerilmeyi yorulma dayanımı ile karşılaştırıp emniyetli olup olmadığı bulunur.  ort ≠0

27 HMK yapıya sahip metal ve alaşımlarda yorulma sınırı vardır. Gerilme genliğinin bir eşik değerden daha az olması durumunda yorulma hiç bir zaman olmaz. Bu etkinin HMK metallerde özellikler çelik ve dökme demirlerde bulunan arayer atomlarından (C ve N gibi) kaynaklandığı düşünülür. YMK metallerde gerilme genliği arttıkça yorulma ömrü azalır. Belirli bir çevrim sayısına karşılık gelen gerilme genliği yorulma dayanımı kabul edilir. Bu çevrim sayısı genelde 10 8 olarak alınır (aksi belirtilmedikçe).

28 Yorulma Sınırı: Endurance limit, Fatigue limit Yorulma Dayanımı HMK / YMK (Yorulma sınırı / Yorulma dayanımı)

29 Emniyet Katsayısı Faktörü Tasarımlar malzemelerin yorularak hasara uğramaması esasına dayanır. Genlik değerlerinin yorulma sınırından veya dayanımından düşük olması gerekir. Bazı bilinmeyen veya tahmin edilemeyen faktörlerin olabilecek kötü etkilerine karşı Emniyet katsayısı kavramı kullanılır. Genelde 1.5 ile 2.5 arasında seçilir. Metallerin yorulma dayanımları büyük farklılıklar göstermesine rağmen, çekme dayanımlarının oranları şeklinde ifade edilebilir.

30  ç =400MPa olan bir malzemenin  a =200MPa ise ortalamanın etkimediği bir durum için kötümser bir yaklaşımla  g =100MPa da yorulma olmaması beklenebilir.

31 Yorulma çatlak başlangıcı Ani kırılmanın olduğu bölge Kararlı çatlak ilerleme bölgesi Durak Çizgileri Striasyonlar: Gözle görülemez Tipik bir yorulma hasar yüzeyi:

32 Çatlak orijini: çatlağın başlangıç noktası. Durak çizgileri (beach marks): Zorlanma şartlarının değiştiğinde meydana gelirler. Striasyon çizgileri: Durak çizgileri arasında meydana gelen ve her bir çevrim sırasında çatlağın ilerlemesini gösteren çizgilerdir. Ani kırılma bölgesi: Kalan kesitin zorlanmayı taşıyamadığı anda, yorulma çatlağının çentik etkisiyle ani gevrek kırılmanın olduğu bölge. Yorulma çatlak başlangıcı Ani kırılmanın olduğu bölge Kararlı çatlak ilerleme bölgesi Durak Çizgileri

33 Yorulma Çatlak oluşumu Çatlak, kusur içermeyen bir malzemede kayma bantlarının yüzeye ulaşması ve bunların geri dönememesi ile girinti-çıkıntılar (intrusion-extrusion) oluşması ile çekirdeklenir. Bu girinti/çıkıntılar yüzeyde oluşturduğu mikro çatlaklar çentik etkisi oluşturur. Parça yüzeyi Kayma bantı Yeni bantlar oluşumu Girinti ve çıkıntılar

34 Bu girinti ve çıkıntılar; önce mikro sonrada makro çatlak haline alırlar. Her bir çevrimde çatlak; striasyon çizgilerini oluşturacak şekilde içeri doğru kararlı bir şekilde ilerler. Çatlağın kritik boya ulaşmasıyla (Kırılma mekaniği prensipleri) parça ani olarak kırılır.

35 Yorulma dayanımına etkiyen Faktörler Artan Çekme dayanımı Yüzey sertleştirme Yüzey parlaklığı Korozif ortam Artan sıcaklık Artan Yüzey prüzlüğü Malzemenin çekme dayanımı Ortalama gerilmenin varlığı ve seviyesi Ortam şartları Yüzey pürüzlülüğü Sıcaklık

36 Statik Yorulma Silika ağına (network) sahip seramik ve cam malzemelerde statik yüklemeler altında görülen yorulma çeşididir. Bunun sebebi mekanik mekanizmalardan ziyade daha çok kimyasaldır. 1.Su veya nem içeren ortamlarda görülür. 2.Oda sıcaklığında gerçekleşir. Su silika ağ (network) ile reaksiyona girerek Si-O-Si bağlarını parçalar. Si- OH ve OH-Si bağları oluşturur. Her seferinde çatlağın bir atomik mesafe ilerlemesine sebep olur. Metallerde tekrar eden gerilmeler ile çatlak ilerlemesi Seramik ve camlarda çatlak ilerlemesi

37 Sürünme ve Gevşeme Her ikisi de yüksek sıcaklıkta meydana gelen şekil değişimi mekanizmalarıdır. Sürünme (creep); Sabit yük altında malzemenin sürekli uzaması şeklinde olur. Gevşeme (relaxation): Boyu sabit olan bir malzemede (sabit birim uzama), üzerine ilk anda etki eden gerilmenin zamanla azalması şeklinde olur.

38 Soğuk şekil değiştirmede plastik şekil değiştirme zamana bağlı olarak bir değişim göstermez. Sıcak şekil değişiminde ise plastik şekil değişimi zamanla değişir. Bu olay sürünme şekil değişimi ile ifade edilir. Sürünme ve Gevşeme

39 Sürünme özellikleri Sürünme şekil değişimi (Creep): Yeterince yüksek sıcaklıkta (Tb>0.5) sabit yük altında, gerilme ve sıcaklık seviyelerine bağlı olarak, malzeme boyunun sürekli olarak uzamasıdır

40  o = İlk şekil Değişimi (elastik)  /  t = şekil değiştirme hızı Kararlı Bölge Sürünme Eğrisi Sabit sıcaklık Sabit gerilme Sürünme Hızı (Eğrinin eğimi)

41 I II: Kararlı sürünme III Zaman...  ss Kararlı sürünme hızı

42 Sürünme eğrisinde bölgeler İlk yüklemede parça gerilmeye bağlı olarak  o kadar elastik uzama gösterir. Eğride 3 bölge vardır. –I. Bölge: Sürünme hızı zamanla azalarak bir limite ulaşır. –II. bölge: Kararlı sürünme bölgesidir (ss: steady state). Burada sürünme hızı sabittir. Sürünmenin gerçekleştiği en uzun ömürlü bölgedir. Sürünme hesaplamaları yapılırken bu bölge dikkate alınır. –III.bölge: Sürünme hızı ani olarak artar ve bu bölge sonunda kopma (hasar) meydana gelir. Genelde I. Ve III. Bölgeler ihmal edilir

43 Kararlı Sürünme Sürünme hızı Kararlı bölgede Sürünme hızı Malzemenin sürünme hızı biliniyorsa, I ve III bölgeler ihmal edilerek hasara uğrayacağı birim şekil değişimi büyük bir yaklaşıklıkla saptanabilir. Eğer müsade edilebilir şekil değişimi biliniyorsa, kararlı sürünme hızının bilinmesi durumunda emniyetle kullanılabileceği süre bulunabilir.

44 Sıcaklık ve gerilmenin etkisi Sürünme eğrileri üzerinde sıcaklık ve gerilmenin etkisi önemlidir.  Sıcaklık veya gerilme arttıkça,  ss artar, t r azalır,  r artar,  o artar.. Artan T veya  t

45 Kararlı sürünme hızı Sürünme şekil değişimi yayınmadan (difüzyondan) çok etkilenir. Sürünme Arrhenius tipi bağıntıyla sıcaklığın fonksiyonudur.

46 Q yüksek, D değeri düşük malzemelerde sürünme şekil değişimi daha azdır. Eğim Q: sürünme için aktivasyon enerjisi. D : Yayınma katsayısı.

47 Sürünme Mekanizmaları Kristal yapılı malzemelerde sürünme şekil değişimi mekanizmaları: Kayma (Tek kristal + polikristal) Kayma + tırmanma (Tek kristal + polikristal) Yayınma sürünmesi (Tek kristal + polikristal) Tane sınırı kayması (Poli kristal)


"1 Çentik/Darbe Çentik darbe deneyi, malzemeyi gevrek davranmaya iten şartlar altında malzemenin dinamik tokluğunu ölçmek için kullanılır. Sünek malzemeyi." indir ppt

Benzer bir sunumlar


Google Reklamları