Plastik akmanın matematiksel tarifi 1 ÖRNEK Bir alaşım için 415 MPa gerçek gerilme değeri 0.10 gerçek gerinim değeri oluşturduğuna göre pekleşme üstelini hesaplayınız Mukavemet katsayısını 1035 MPa olarak alınız 2 Çözüm 3 ÖRNEK Mukavemet katsayısı 700 MPa ve pekleşme üsteli 0.5 olan bir malzeme için gerçek çekme gerilmesi nedir? 4 Çözüm 5 Şekil değişimi hızının akma üzerindeki etkisi 6 Önceki konularda, bazı malzemelerin şekil değiştirdikçe dayanımlarının arttığından söz edilmişti. Gerinim sertleşmesi ya da pekleşme adını verdiğimiz bu işleyiş, şekil değişimi miktarına bağlı olarak malzemede bulunan dislokasyon sayısının artması sonucu ortaya çıkar. Bir malzemenin şekil değişimine bağlı olarak ne kadar kuvvetlenebileceğini ifade etmek için, n ile gösterilen gerinim sertleşmesi katsayısı kullanılır. Bu katsayının yüksek olması malzemenin yüksek pekleşme kapasitesine sahip olduğunu, dolayısıyla da sünekliğini ifade eder. Bu işleyişten ayrı olarak, bazı malzemelerin şekil değişimi hızına bağlı olarak da sertleşebildikleri (İngilizce: strain-rate hardening) görülür. Bu demek oluyor ki, bu özelliğe sahip bir malzemeye iki farklı hızda çekme testi uyguladığımızda aynı gerilim-gerinim eğrisini elde etmiyoruz. Aksine, daha hızlı çektiğimiz numunenin eğrisi diğerine kıyasla yukarı kayıyor – yani malzemenin kuvvetlendiğini gösteriyor. Şekil değişimi hızı, adından da açıkça anlaşılacağı üzere, malzemenin şeklinin ne kadar hızlı değiştirildiğini ifade eder. Örnek olarak çekme testini ele alırsak, şekil değişim hızı, numunenin hangi hızda çekildiğini gösterir. Şekil değişimi hızı, malzemede oluşan uzama değil, gerinim göz önüne alarak ifade edilir. Gerinimin birimsiz bir nicelik olması nedeniyle şekil değiştirme hızı “1/sn” birimiyle gösterilir. 7 Şekil değişimi hızı kavramına daha yakından bakmak için, tekrar tek eksenli çekme testini ele alalım. Gerinim sertleşmesine benzer şekilde, şekil değişimi hızının plastik akma eğrisi üzerindeki etkisini tarif etmek için Hollomon eşitliğine benzeyen aşağıdaki eşitlik kullanılır. Bu eşitlikte yeralan m katsayısına şekil değiştirme hızı duyarlılığı (İngilizce: strain-rate sensitivity) adı verilir. Eşitliğin sağında en sonda yer alan, üzerindeki nokta olan ε işareti, gerinimin zamana bağlı değişimini, yani şekil değiştirme hızını ifade etmektedir. Şekil değiştirme hızı duyarlılığı da, tıpkı gerinim sertleşmesi katsayısı gibi, malzemenin çekme hızına bağlı olarak ne kadar sertleşebileceğini gösteriyor. 8 9 Şekil değişimi hızı duyarlılığının en büyük önemi, malzemenin sünekliğini ciddi bir şekilde etkiliyor olmasıdır. Tıpkı gerinim sertleşmesi katsayısının sünekliği ifade ediyor olması gibi, bir malzemenin şekil değiştirme hızı duyarlılığının yüksek olması da, yine yüksek sünekliğe işaret eder. Dolayısıyla n ve m katsayıları ne kadar yüksekse, plastik kararsızlığın o kadar geç başlayacağı söylenebilir. Şekil değiştirme hızı duyarlılığının değeri 0 ile 1 arasında değişir. Bu katsayının 0 olması malzemenin şekil değiştirme hızına duyarlı olmadığını, yani hangi hızda çekersek çekelim aynı akma eğrisini elde edeceğimizi gösterir. Katsayının 1′e eşit olması ise, numuneyi her ne kadar çekersek çekelim, plastik kararsızlığın hiçbir zaman başlamayacağını, çektiğimiz sürece numunenin uzamaya devam edeceğini gösteriyor. 10 Sıcaklığın akma üzerindeki etkisi Yukarıdaki şekilde aynı malzemeye ait, fakat farklı sıcaklıkta çekilmiş 3 numuneye ait mühendislik gerilim – gerinim eğrisi gösterilmektedir. Sıcaklık arttıkça m katsayısının da artması nedeniyle malzeme bir yandan sünekleşirken bir yandan da mukavemeti düşmektedir. Yüksek sıcaklıkta malzemelerin şekil değişimine daha kolay girebiliyor olmalarının sağladığı birçok kolaylık olsa da, bu durum sürünme (İngilizce: creep) gibi sorunlara da yol açabilir. 11 METALURJİK ESASLAR Plastik şekil verme yöntemleri ile biçimlendirilen metal malzemeleri sadece dış kuvvetlerin etkisiyle şekil değiştiren geometrik cisimler olarak görmek doğru değildir. Üretilecek parçaların belirli bir biçime sahip olmalarının yanı sıra, dayanım ve süreklilik gibi içyapıya bağlı kullanım özelliklerini de sağlaması istenmektedir. Plastik şekil verme sırasında metalin iç yapısı ile şekillendirme işlemi birbirlerini karşılıklı olarak etkilediği için, metalurjik etkenlerin de iyi bilinmesi ve içyapısal oluşumların dikkate alınması gerekmektedir. Bu bölümde plastik şekil değişimine ait metalurjik esaslı bilgilerin kısa bir özeti yapılacaktır. 12 Metallerin Kristal Yapıları 13 14 Plastik Deformasyon Mekanizmaları Deformasyon mekanizmaları Kayma Tane sınırı kayması İkizlenme Dislokasyon sürünmesi En yaygın plastik deformasyon oluşum mekanizmasıdır Kaymanın kolay olmadığı durumlarda görülür Yüksek sıcaklık, düşük deformasyon hızlarında görülür Yayınma sonucu atomların yer değiştirmesi ile oluşur 15 1. Kayma 16 17 18 19 2. İkizlenme 20 İkizlenme ve kayma arasındaki farklar 21 3. Tane Sınırı Kayması Çok kristalli malzemelerde, yüksek sıcaklık ve düşük deformasyon hızlarında meydana gelir. Taneler birbirlerine göre yer değiştirirler.Bu kayma yön değiştirmesi esnasında tane kenarlarında mikro boşluklar oluşur.Deformasyon sırasında bu boşluklar büyür ve erken kırılmaya neden olur.Çekme eksensiyle 45° açı yapan tanelerde en fazla kayma olur. σ Tane sınırları kayması sonucu mikro boşluklar σ 22 4. Dislokasyon Sürünmesi 23 Malzemelerin Plastik Şekillendirme Sınırı Malzemelerin plastik şekillendirme sınırını etkileyen üç faktör vardır. Bunlar; 1. Şekillendirme sırasındaki gerilme durumu 2. Şekillendirme sıcaklığı 3. Şekil verme (deformasyon) hızı 24 Plastik Şekil Verme Sonrası Yöne Bağımlılık 25 26 27 28 Artık (Kalıntı) Gerilmeler 29 30
© Copyright 2024 Paperzz
![mekanık ozellıkler[1]](http://s3.paperzz.com/store/data/005064510_1-03867d4d7f40911da3065fed62d634d0-250x500.png)
