sertlik deneyi

DENEYİN ADI: Sertlik Deneyi

 

DENEYİN AMACI: Herhangi bir malzemenin sertlik ölçme yöntemlerinden en uygun olanını seçip sertliğini ölçmek.

 

TEORİK BİLGİ:

Sertlik, malzemenin çizilmeye karşı gösterdiği dirençtir.

Sertlik ölçme yöntemi numune üzerinde elde edilen kalıcı izlerin ölçülmesi esasına dayanır.

Sertlik deneylerine şu şekilde gruplara ayırabiliriz:

1)Statik Sertlik Ölçme Yöntemleri

            a)Rockwell sertlik deneyi

            b)Brinell sertlik deneyi

            c)Vickers sertlik deneyi

            d)Mikro sertlik deneyi

2)Dinamik Sertlik Deneyleri

            a)Darbe etkisiyle sertlik ölçme yöntemleri

            b)Sıçrama etkisiyle sertlik ölçme yöntemleri

                       

STATİK SERTLİK ÖLÇME YÖNTEMLERİ

 

Rockwell Sertlik Deneyi:

    Teknolojide en yaygın olarak kullanılan sertlik ölçme yöntemidir. Rockwell sertlik deneyi, malzemenin sertilğinin bir ölçüsü olarak sabit yük altında malzeme üzerinde oluşturulan izin derinliğinin ölçülmesi esasına dayanır.

    Malzemenin cinsine göre iz bırakıcı olarak ucu çok az yuvarlatılmış 120° ’lik konik elmas uç veya 1/16’’ ve 1/8’’ çapında çelik bilyalar kullanılır. Uygulanan yük ise 60, 100 veya 150 kg’dır.

    Bu deney yapılırken numuneye önce 10 kg’lık bir ön yük ardından geri kalan yük uygulanır. Bunun amacı; numune ile uç arasındaki kesin teması sağlamak ve ölçü düzenindeki boşlukları gidermek amacıyla uygulanır.

Rockwell Yüzey Sertlik Deneyi: Bu deney prensip olarak Rockwell deneyinin aynısıdır. Fakat bu deneyde iz bırakıcı ucun her 0,001 mm’lik batışı Rockwell sertliğini bir sayı düşürür. Rockwell yüzey sertliği verilirken ucun cinsini ve yükün miktarını vermek gerekir.

 

Brinell Sertlik Deneyi:

    Brinell sertlik deneyi malzeme yüzeyine belirli bir yükün (F) belirli bir çaptaki (D) sert malzemeden yapılmış  bir bilya yardımıyla belirli bir süre uygulaması sonucu yüzeyde kalıcı bir iz meydana getirmek esasına dayanır. Daha sonra bu oluşan kuvvetin oluşan izin küresel yüzey alanına bölünmesiyle brinell sertlik değeri elde edilir. Brinell sertlik değeri;

      bağıntısıyla hesaplanır.

P: uygulanan yük(kg)

D: bilya çapı(mm)

d: iz çapı(mm)

    Brinell sertlik değeri 630 un altında olan malzemelere uygulanmamalıdır. Kullanılan yükler ise 500, 1500 veya 3000 kg dır. Yük numuneye yavaş yavaş artacak şekilde uygulanmalı, darbeli yükler önlenmelidir. Yükün uygulama süresi yumuşak metallerde ortalama 30 sn diğer metallerde 10-15 sn dır.

Brinell sertlik ölçüsünde mayer bağıntısı: Deneyde kullanılan F yükünün deney sonucu ele edilen d çapı ile nasıl değiştiğini gösteren bir bağıntıdır.

              şeklindedir.

 

F: uygulanan yük (kg)

n,b: sabit

d: iz çapı (mm)

r: bilya çapı

 

Vickers Sertlik Deneyi:

    Vickers sertlik deneyi, tabanı kare, tepe açısı 130° olan standartlaştırılmış piramit şeklindeki bir ucun değişken yükler altında numune yüzeyine batırılması sonucu bir iz oluşturmak esasına dayanır. Vickers sertlik değeri(VSD);

              şeklinde bulunur.

 

F: uygulanan yük(kg)

d: iz köşegenlerinin ortalaması(mm)

: tepe açısı=136°

    Deney yükü F=0,2 kg ile 100 kg arasında seçilebilir. Vickers sertlik deneyi çok yumuşak ve çok sert tabakalar içinde uygundur. Deneyde yük düşük olduğu için genellikle ince parçalarda, ve sadece yüzeyi sert olan özel işlem görmüş malzemelerde tercih edilir.

 

Mikrosertlik Ölçme Yöntemleri:

    Bu yöntem özellikle çok küçük numunelerin ve ince saçların sertliklerini ölçmede elverişlidir. Karbürize, dekarbürize veya azotla sertleştirilmiş yüzeylerle elektrolit olarak kaplanmış malzemelerin sertlikleri de bu deneyle tespit edilir. Ayrıca metalik alaşımlarda fazların sertliklerinin tespitinde, segregasyonların ve cam, porselen, metlik karbürleri gibi çok sert ve kırılgan malzemelerin sertliklerini ölçmede kullanılır.

    Mikro sertlik ölçme yöntemleri ikiye ayrılır:

a)      Knoop ve Vickers Mikrosertlik Ölçme Yöntemi:

    Vickers ucu, tabanı kare, tepe açısı 136° olan piramit uç, knoop ucu ise 172°30’ açıya sahip piramit uçtur.

Knoop sertlik değeri;

                ile hesaplanır.

 

 

 

P: uygulanan yük (kg)

A: izin düşüm alanı (mm2)

L: izin dikey uzunluğu

C: sabit (0,07028)

 

Vickers mikro sertlik değeri;

           

 

P: uygulanan yük (kg)

D: iz köşegenlerinin ort. (mm)

:elmas uç tepe açısı

 

 

b)      Ultrasonik mikrosertlik ölçme yöntemi:

     Ultrasonik mikrosertlik deneyi, yük kaldırıldığında oluşan izin alanının mikroskopla ölçülmesi esasına dayanır. Uygulanan max yük 800 gr ve iz derinliği 4-18 m dir.

     Cihaz devresi elastisite modülü bilinen bir deney malzemesi ile kalibre edilir. Çubuğun ucu ile metal yüzeyi arasındaki alan, ölçülen frekans değişimlerinden çıkabilir. Temas yüzeyi sertliği bilinen malzemenin sertliği ile ters orantılıdır. Yüzeye bastırılan kuvvet sabittir. Cihazın ölçülen frekansı, sertlik numarasına çevrilebilir. Sertlik değeri doğrudan digital bir gösterge üzerinde Rockwell C veya Vickers skalasında okunabilir.

 

                        DİNAMİK SERTLİK ÖLÇME YÖNTEMLERİ

 

    Endüstriyel deney yöntemleri dinamik sertlik ölçme yöntemleri olarak tanımlanır. Bu yöntemleri iki gruba ayırabiliriz:

a)      Darbe etkisiyle sertlik ölçme yöntemleri

b)      Sıçrama etkiyle sertlik ölçme yöntemleri

   Darbe etkisiyle ile sertlik ölçmede Brinell deneyine benzer bir yol izlenip Brinell sertlik değeri hesaplanır. Ancak burada kuvvet darbe şeklinde uygulanır. Batıcı uç genellikle çelik bir bilya olup, darbe etkisiyle numunede bir iz bırakır. İz çapı 0,1 mm hassasiyetiyle ölçülerek önceden hazırlamış eğri yada tablolar yardımıyla statik brinell sertlik değerine geçilir. Darbe etkisi ile sertlik ölçmede en yaygın olarak kullanılan cihaz ‘’Poldi Çekici’’ dir.

    Sıçrama etkisiyle sertlik ölçme yönteminde ise, numune üzerine bir cisim düşürülür ve bu cisim numune yüzeyinde daha çok bir elastik deformasyon yaparak geriye sıçramaktadır. Sıçrama miktarı sertlik ölçmede bir kriter olarak kullanılır. Dolayısıyla yumuşak malzemelerde sıçrama daha az, sert malzemelerde ise daha fazla olacaktır.

    Sıçrama miktarını gösteren sertlik cihazları içinde yaygın olarak kullanılan ‘’Shora Skleroskobu’’ dur. Bu cihazların an önemli avantajı, iz bırakmadan sertlik ölçme imkanı ve çok geniş bir yüzede sertlik dağılımını ölçebilme kolaylığı sağlamasıdır.

 

DENEYİN YAPILIŞI:

    Sertlik deneyi Rockwell yöntemiyle adi karbonlu çelikten yapılmış bir numune üzerinde yapılmıştır. Deneyde elmas uç kullanıldı ve yük 10+140 şeklinde 150 kg şeklinde uygulanmıştır. Deneyde toplam 10 ölçüm yapılmış ve bu değerlerin ortalaması alınarak numunenin sertliği 22,6 HRC bulunmuştur.

 

İSTENENLER:

1)      Deneyde kullanılacak numune sertliği öğrenilmek istenen malzemenin tüm özelliklerini taşıyan bir kesit olmalıdır. Numunenin şekli önemli değildir. Fakat yükün numuneye dik gelmesi gerektiği için alt ve üst yüzeyinin paralel olması şarttır. Aynı zamanda numune dağlama hariç tüm metalografik numune hazırlama işlemlerinden geçmelidir. Bu deneyde numune kalınlığı da önemlidir. Kalınlık batma kalınlığının en az on katı olmalıdır.

2)      Rockwell sertlik deneyinde ucu çok az yuvarlatılmış 120° lik elmas uç veya 1/16’’ ve 1/8’’ çapında çelik bilyalar kullanılır. Uygulanan yük 60, 100 veya 150 kg dır. Rockwell teknolojide en yaydın olarak kullanılan yöntemdir. Yaklaşık olarak her malzemeye hatta yeni ısıl işlem görmüş parçalara hasar vermeden bu yöntem uygulanabilir.

Brinell sertlik deneyinde D çapında sert bir malzemeden yapılmış bir bilya uç kullanılır. 500, 1500 veya 3000 kg yük uygulanır. Bu yöntem genellikle brinell sertlik değeri 630 altında olan malzemelere uygulanır.

Vickers sertlik deneyinde uç olarak tabanı kare, tepe açısı 136° olan standartlaştırılmış piramit elmas uç kullanılır. Deney yükü 0,2-100 kg arasında seçilir. Bu deneyde yük düşük olduğu için genellikle ince parçalarda ve sadece yüzeyi sert olan özel işlem görmüş malzemelerde tercih edilir.

Mikrosertlik ölçme yöntemi özellikle çok küçük numunelerin ve ince saçların sertliklerini ölçmede elverişlidir. Karbürize, dekarbürize veya azotla sertleştirilmiş yüzeylerle elektrolit olarak kaplanmış malzemelerin sertlikleri de bu deneyle tespit edilir. Ayrıca metalik alaşımlarda fazların sertliklerinin tespitinde, segregasyonların ve cam, porselen, metalik karbürleri gibi çok sert ve kırılgan malzemelerin sertliklerini ölçmede kullanılır. Vickers ucu olarak tabanı kare, 136° açıya sahip piramit ve knoop ucu olarak tabanı kare, 172° 30’ açıya sahip piramit uç kullanılır. Ultrasonik mikrosertlik ölçmede max 800gr yük kullanılır.

3)      Sıçrama yöntemi hariç diğer yöntemlerin hepsinde sertlik değeri oluşturulan bir ize göre belirlenir.

Rockwell ve vickersde elmas uç, brinell ve mikrosertlik ölçmede çelik bilya uç kullanılır.

Rockwellde izin derinliği, brinellde izin küresel yüzey alanı, vickersda izdeki piramidin köşegen uzunluğu, mikrosertlik ölçme yönteminde izin alanına göre sertlik değerleri belirlenir.

 

 

 

 

 

4)      Eğer deneyin hızlı olması ve parçadaki hasarın en az olması isteniyorsa Rockwell sertlik deneyi yapılmalı

Deneyde ince parçalar ve sadece yüzeyi sert olan özel işlem görmüş parçalar kullanılacaksa Vickers veya Mikrosertlik ölçme yöntemleri kullanılır.

Cam, porselen, metalik karbürleri gibi çok sert ve kırılgan malzemelerin sertliklerini ölçmede mikrosertlik ölçme yöntemi kullanılır.

Numunede izlerde kaynaklanan hasar hiç istenmiyorsa  sıçrama yöntemiyle sertlik ölçümü yapılır.

Yorum Yaz
Arkadaşların Burada !
Arkadaşların Burada !