1- DENEYİN ADI: Brinell Sertliğinin Araştırılması
2- DENEYİN AMACI: Numunelerin
Brinell TS-EN ISO 6506 standardına göre brinell sertliğini bulmak ve Meyer
bağlantısındaki a ve n‘yi hesaplamak.
3- TEORİK BİLGİ :Metalurjistler için sertlik, bir
cismin kendisine batırılan bir cisme gösterdiği dirençtir.Sertlik ölçme
deneyleri, malzemenin kullanım yerlerine göre değişik şekillerde; genellikle
bir cisme bir sivri uç batırılarak yapılır. Batırılan uç cinsi ve kuvvetin
farklılığına göre sertlik ölçme deneyleri farklı isimler alırlar.Bu deneyde
Brinell sertlik ölçme yöntemi araştırılmıştır. Brinell sertlik deneyi, kalibre
bir cihaz ve sertleştirilmiş bilye kullanılarak
numune üzeyine sabit yük uygulanması, beklenmesi ve izlerin ölçülerek
sertlik hesabı yapılması esasına dayanır. Kabaca uygulanan kuvvetin numune
yüzeyindeki iz alanına bölümü brinell sertliğini verir.
Brinell Sertliği Ölçüm Aşamaları
Brinell sertlik ölçme deneyinde 1mm-2,5mm-5mm-10mm
boyutlarında uçlar kullanılabilir fakat 10 mm uç kullanma imkanı varsa faz
farkları göz önüne alınarak daha homojen bir ölçüm yapılabilmesi için 10 mm+-0,0045 lik uç tercih edilmelidir.Brinel Deneyindeki standart yük ise 3000kg ve yükleme süresi de 10-15 sn(yumuşak metaller dışında) dir.Brinell deneyinde numune yüzeyine uygulanan sabit yük dolayısıyla yüzeyde meydana gelen izin çapı mikroskop yardımıyla 2 eksende ölçülür ve ortalaması alınarak formüle iz yapıçapı değeri olarak yazılır. Belirli malzemenin farklı sertliklerini mukayese edebilmek için o malzemeye ait sertlik değerlerinin aşağıdaki tabloda tavsiye edilen sınırlar içerisinde olabilecek şekilde, tek bir yük kullanarak ölçülmesi tavsiye edilir.
farkları göz önüne alınarak daha homojen bir ölçüm yapılabilmesi için 10 mm+-0,0045 lik uç tercih edilmelidir.Brinel Deneyindeki standart yük ise 3000kg ve yükleme süresi de 10-15 sn(yumuşak metaller dışında) dir.Brinell deneyinde numune yüzeyine uygulanan sabit yük dolayısıyla yüzeyde meydana gelen izin çapı mikroskop yardımıyla 2 eksende ölçülür ve ortalaması alınarak formüle iz yapıçapı değeri olarak yazılır. Belirli malzemenin farklı sertliklerini mukayese edebilmek için o malzemeye ait sertlik değerlerinin aşağıdaki tabloda tavsiye edilen sınırlar içerisinde olabilecek şekilde, tek bir yük kullanarak ölçülmesi tavsiye edilir.
Eğer yukarıdaki standartlar dışında bir bilya kullanıldıysa
bunun Bilya çapı/yük/yükleme süresi şeklinde belirtilmesi gerekir. Örnegin; 62 BSD 5/500/3 gibi bir
gösterme, 5mm capında bir bilya üzerine 500 kg ile 30 sn tatbik etmek suretiyle
yapılan brinell değerinin 62 olduğunu belirtir.
Brinell Deneyinde Dikkat Edilmesi Gereken
Hususlar
1-Deney numunelerinin
yüzeyleri parlak zımparalanmış ve mümkün olduğu kadar pürüzsüz olmalıdır,
yüzeyde herhangi bir tufal, yağ veya kir olmamalıdır.
2- Numune alt ve üst
yüzeyleri birbirine paralel olmalıdır
3-Et kalınlığı batma
derinliğinin en az 17 katı olmalıdır.(Bazı kaynaklara göre 8 katı)
4-İzler birbirinden ve
köşelerden en az 2,5-3 d uzaklıkta olmalıdır.
5-Deney sicaklığı 10-35 °C arasında tutulmalıdır.
6-Homojen iç yapıya sahip
olmayan yani bünyesinde en az 2 faz barındıran malzemelerde brinell yöntemi
tercih edilmemeli ve daha sağlıklı sonuç almak için de 10mm lik uç
kullanılmalıdır.
7-Çok ince numunelerde
Brinell tercih edilmemelidir.
8-Diğer sertlik yöntemlerinde
olduğu gibi daha sağlıklı bir ölçüm için en az 3 bölgeden sertlik ölçülüp
ortalama sertlik malzeme sertliği olarak alınmalıdır.
4- NUMUNE TANIMI:
Deneyde düşük karbonlu
çelik ve arı bakır kullanılmıştır.
5- KULLANILAN CİHAZ ve DONANIMLAR:
Brinell sertlik cihazı Rockwell serlik ölçümünde de kullanılabilecek şekilde
dizayn edilmiştir.Uçların değiştirilebiliyor olması buna bir kolaylık
sağlamaktadır.Aşağıda brinell sertlik ölçme cihazı ve cihazın bolümleri
gösterilmiştir.İyi bir ölçüm için standart koşullar sağlandıktan sonra deneye
başlanmalıdır.Şekildeki ön yük volanı saat yönünün tersine döndürerek açılır ve
numune yerleştirilir daha sonra şekilde gösterilen ana yük koluyla yük
uygulanır.
6- DENEYİN YAPILIŞI:
Deney arı bakır ve düşük karbonlu çelik olmak üzere 2
farklı numune için yapıldı.Bu iki farklı numune için uygulanacak yükler ve
uçlar deney föyündeki yardımcı tablolardan belirlendi. Çelik için sabit uç
(2,5mm) ve değişken yükler uygulandı. Bakır numune için ise yük sabit (62,5kg)
tutularak uçlar değiştirildi ve deney tamamlandı.
Çelik numune için;
Numune yüzeyinde herhangi bir kir,pas olmadığından emin
olunduktan sonra cihaz üzerindeki ön yük volanı gevşetilerek düzgün biçimde
cihaza yerleştirildi.Çelik numunede ilk ölçüm için 2,5 mm lik uç ve 62,5kg lik
sabit yük kullanıldı.Numune cihaza yerleştirildikten sonra sabit yük(62,5kg)
uygulandı ve 10-30 sn beklendi.İbre hareketi de durduktan sonra yük kaldırıldı,
ön yük volanı saat yönünün tersine döndürülerek gevşetildi ve numune cihazdan
alındı.Daha sonra Numune yüzeyindeki iz mikroskop yardımıyla ölçüldü.Mikroskop
görüntüsünde uzun ve kısa skalalar arası mesafe 0,5mm alınarak tam mesafelerin
boyu hesaplandı.Kalan fazlalık için ince ayar düğmesi kullanılarak
mikroskoptaki değişken skalanın ize teğet olması sağlandı ve teğetlik
sağlandığında fazlalık ince ayardan okunarak tam olan değere eklendi.(Örneğin 3
tam skala(0,5mm) + cihaz üzerinden okunan değer gibi).
Brinell Mikroskop görüntüsü
Daha sonra aynı ölçümle y ekseninde yapılarak iki
değerin aritmetik ortalaması alındı ve formüldeki d değeri olarak kullanılarak
sertlik hesaplandı. Yukarıdaki
işlemler Çelik için sabit uç (2,5mm) ve değişken yük için yapıldığında
aşağıdaki gibi bir tablo elde edildi;
Yukarıdaki işlemlerin
aynısı bakır için sabit yük (62,5kg) ve değişken uçlarla yapıldığında aşağıdaki
tablo elde edildi;
Yukarıdaki bakır için gösterilen tablodaki 3. iz
görüntüsü standarttan sapıldığı için çok silik çıkmıştır.
7- HESAPLAMALAR:
Yukarıdaki Çelik ve
bakır için elde edilen tablolardan yararlanılarak Brinell sertliği
hesaplanabilir.
F=Cihaza asılan
Yük(kg) D=Bilya çapı(mm) d= iz çapı(mm) olmak üzere;
Çelik için ;
62,5 kg ve 2,5 mm uç koşullarında,
d=(0,74+0,74+0,72+0,7)/4=0,725 mm bulunur.
100 kg ve 2,5 mm uç koşullarında,
d=(0,92+0,91+0,95+0,93)/4=0,9275 mm bulunur.
150 kg ve 2,5 mm uç koşullarında,
d=(1,04+1+1+1)/4=1,01mm bulunur.
187,5 kg ve 2,5 mm uç koşullarında,
d=(1,11+1,09+1,17+1,16)/4=1,1325 mm bulunur.
Bu bilgiler yukarıdaki formülde yerine yazılırsa;
¨(2,5mm/62,5kg
için) HB=2*F/(p*D[D-ÖD^2-d^2]) Þ 2*62,5/(p*2,5*[2,5-Ö2,5^2-0,725^2]) ÞHB=
148,14 HB
¨(2,5mm/100kg
için) HB=2*F/(p*D[D-ÖD^2-d^2]) Þ 2*100/(p*2,5*[2,5-Ö2,5^2-0,9275^2]) ÞHB=142,72
HB
¨(2,5mm/150kg
için) HB=2*F/(p*D[D-ÖD^2-d^2]) Þ
2*150/(p*2,5*[2,5-Ö2,5^2-1,01^2])
ÞHB=179,24
HB
¨(2,5mm/187,5kg
için) HB=2*F/(p*D[D-ÖD^2-d^2]) Þ2*187,5/(p*2,5*[2,5-Ö2,5^2-1,1325^2]) ÞHB=176,87
HB
Olarak bulunur.
Bakır için ;
¨62,5
kg ve 2,5 mm uç koşullarında,
d=(1+1)/2=1 mm bulunur.
¨62,5
kg ve 5 mm uç koşullarında,
d=(1,1+1,1)/2=1,1 mm bulunur.
¨62,5
kg ve 10 mm uç koşullarında,
d=(1,22+1,18)/2=1,2 mm bulunur.
Bu bilgiler Brinell sertlik formülünde yerine yazılırsa;
(2,5mm/62,5kg için) HB=2*F/(p*D[D-ÖD^2-d^2]) ÞÞ 2*62,5/(p*2,5*[2,5-Ö2,5^2-1^2]) ÞHB=76,25
HB
(5mm/62,5kg için) HB=2*F/(p*D[D-ÖD^2-d^2]) ÞÞ 2*62,5/(p*5*[5-Ö5^2-1,1^2]) ÞHB=64,9
HB
(10mm/62,5kg için) HB=2*F/(p*D[D-ÖD^2-d^2]) ÞÞ 2*62,5/(p*10*[10-Ö10^2-1,2^2]) ÞHB=55,06
HB
Olarak bulunur.
Son olarak;
62.5 ve 187.5 kg’ luk
değerleri referans olarak kabul edersek
ve formülünde yerine
koyduğumuzda a değerlerinin sadeleştiğini görürüz. ÞÞÞ
(62,5/187,5)=(0,725/1,1325)^m
Her iki tarafın
logaritması alındığında ÞÞÞ
log(1/3)=m*log(0,725/1,1325)
ve m=2,463 bulunur.
Bu m değeri F=a*d^m
formülünde yerine yazılırsa(F=62,5 için) 62,5=a*0,725^2,463 olur ve 2 tarafın logaritmasını
alırsak; log(62,5)=log(a)+2,463*log(0,725) a=137,9 bulunur.
8- SONUÇ:
Sonuç olarak;
Çelik için ;
62,5 kg ve 2,5 mm uç koşullarında,
HB= 148,14 HB
100 kg ve 2,5 mm uç koşullarında,
HB=142,72 HB
150 kg ve 2,5 mm uç koşullarında,
HB=179,24 HB
187,5 kg ve 2,5 mm uç koşullarında,
HB=176,87 HB
bulunur.
Bakır için;
¨62,5
kg ve 2,5 mm uç koşullarında, HB=76,25
HB
¨62,5
kg ve 5 mm uç koşullarında, HB=64,9 HB
¨62,5
kg ve 10 mm uç koşullarında, HB=55,06
HB
Yukarıda hesaplanan çelik için 4 adet serlik değerinin veya bakır için
olan 3 adet olan sertlik değerlerin kendi aralarındaki aritmetik ortalamaları
çeliği veya bakırı yansıtmaz.Deneyler değişken yük veya değişken uçlarla
yapılmıştır.
Ayrıca Meyer formülü kullanılarak m=2,463 ve a=137,9 bulunmuştur.
9- İSTENİLENLER ve
ÖDEVLER:
10- KAYNAKLAR:
1-“Mekanik Muayeneler Deney Föyleri”,
Y.T.Ü. Kimya-Metalurji Fakültesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği, İstanbul,
2002
2-“Metalik Malzemelerin Mekanik
Deneyleri” İ.T.Ü. -Metalurji Fakültesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği, İstanbul,1996
3-Prof.Dr Ahmet Çetin Can “ Tasarımcı
Mühendisler için Malzeme Bilgisi“
4-William F. Smith “Malzeme Bilimi ve
Mühendisliği“
5-
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder