Çentik Darbe Deneyi

1-      DENEYİN ADI:

Çentik Darbe Deneyi

2-      DENEYİN AMACI

Darbe deneyi, metallerin özellikle gevrek kırılmaya müsait şartlardaki mekanik özellikleri hakkında sağlam fikir edinme amacıyla uygulanır. Plastik malzemelerin çarpma ve eğilme mukavemeti bu deneyle belirlenebilir

3-      TEORİK BİLGİ:

Darbe deneyinde, Numunenin dinamik bir zorlama altında kırılması için gereken enerji miktarı belirlenir. Bulunan bu değer malzemenin darbe direnci olarak adlandırılır.

Deneyde yukarıda şematik olarak gösterilen sarkaç tipi cihazdan faydalanılır. Ağırlığı G olan sarkaç h yüksekliğine çıkarılır ve h*G kadar bir potansiyel enerji kazandırılır. Belli bir h yüksekliğinden bırakılan bu sarkaç salınarak aşağıya doğru  inerken numuneye çarparak onu kırar ve diğer yönde h yüksekliğinden daha küçük bir h1 yüksekliğine çıkar. Çekicin kütlesi, ilk yükseklik ve son yükseklik bilindiğinden dolayı soğurulan enerji ölçülebilir.

Bu soğrulan enerji numunenin kırılması için gereken enerji yani darbe direncidir.(Sürtünme dikkate alınmış ve cihaz sıfırlanmış ise

Kırılma Enerjisi = G.h – G.h2 = G (h1-h2) = G. l . ( cos β – cos α )

  Burada h düşme yüksekliği, h2 çıkma yüksekliği, G sarkaç ağırlığı, l sarkaç boyu, a düşme açısı, b yükselme açısıdır. Darbe direncinin birimi joule’dür.

Azalan sıcaklıklar beraber numune sünek davranıştan gevrek davranışa değişim gösterir ve darbe direnci azalır.

4-NUMUNE TANIMI:                  

Numune Şekli	Uzunluk l (mm)	Genişlik b (mm )	Kalınlık h (mm)
Standart çubuk	120-+2	15+-0,5	10+-0,5
Standart küçük çubuk	50+-1	6+-0,2	4+-0,2

                                                         

Deneyde 55 mm boyunda 2 mm çentik derinliğinde 10mm genişlik ve yüksekliğinde bakır, çelik ve dökme demir numuneler kullanılmıştır.

Deneyde 15kgp’luk pandül, 40 mm iki mesnet arası mesafeli, Çekiç kol uzunluğu 225 mm olan deney cihazı kullanılmıştır. Plastik malzeme için iki mesnet arası 62 mm olan daha küçük bir cihaz kullanılmıştır.

6-REFERANS STANDARTLAR ve MALZEMELER: 

Deneyde 55 mm boyunda 2 mm çentik derinliğinde 10mm genişlik ve yüksekliğinde bakır, çelik ve dökme demir numuneler kullanılmıştır

7-DENEYİN YAPILIŞI:

Kırılmanın numune ortasından, düzgün ve kolayca gerçekleşmesi için çentikli olarak kullanılan standart numuneler oda sıcaklığında cihaza yerleştirildi. Numuneler kübik yüzey merkezli bakır, kübik hacim merkezli çelik ve dökme demirdir. Numuneler cihaza yerleştirilirken köşelerde kalan payların eşit olmasına dikkat edilmelidir, eğer numune düzgün yerleştirilmezse bulunan değerler doğru olmayacaktır. Numune yerleştirildikten sonra çekiç belli bir yüksekliğe asıldı ve bırakıldı. Yapılan iş kp-m cinsinden cihaza bağlı skaladan okundu. Yapılan iş birimi kp-m 9,8 ile çarpılarak   joule’e çevrildi. Bu anlatıdan işlemler oda sıcaklığında bakır, çelik ve dökme demir için yapıldığında tablodaki değerler elde edildi.

Numune Malzemesi	Boyutlar	Yapılan iş (kp-m) Oda sıcaklığı	Yapılan iş (J) oda sicaklığı
Bakır	55-10-10 mm	14,4	141,12
Çelik	55-10-10 mm	14,8	145,04
Dökme Demir	55-10-10 mm	3,6	35,28

Yukarıda anlatılan deney aşamalarının aynısı -35C° ‘de aynın numuneler için tekrar edildiğinde;

Numune Malzemesi	Boyutlar	Yapılan iş (kp-m) -35C°	Yapılan iş (J) -35C°
Bakır	55-10-10 mm	14,2	139,16
Çelik	55-10-10 mm	9,8	96,04

Son olarak aynı deney aynı şekilde 100mm boyunda, 10 mm eninde ve yüksekliğinde çentiksiz bir plastik numuneye uygulandığında(oda sıcaklığı), yapılan iş direk cihazdan joule olarak 2,1 joule okundu. Plastiklerde kullanılan cihaz daha küçük yüklerle çalışan, mesnetleri arası uzaklık 62 mm olan ve çalışma prensibi bakımından diğer çentik darbe cihazlarıyla aynı olan bir cihazdır.

9-KAYNAKLAR:

1-      Ahmet Sağın Ders notları

2-      William F. Smith 2006, " Malzeme Bilimi ve Mühendisliği " (Çevirien :  Nihat G. Kınıkoğlu)

3-       “Metalik Malzemelerin Mekanik Deneyleri” İ.T.Ü. -Metalürji Fakültesi Metalürji ve Malzeme Mühendisliği, İstanbul,1996

4-       “Mekanik Muayeneler Deney Föyleri”, Y.T.Ü. Kimya-Metalürji Fakültesi Metalürji ve Malzeme Mühendisliği, İstanbul, 2002