çekme deneyi

1. Deney Adı: ÇEKME TESTİ
2. Amaç: Çekme testi yapılarak malzemenin elastiklik modülünün bulunması
Mühendislik tasarımlarının en önemli özelliklerinin başında öngörülebilir olmaları
gelmektedir. Öngörülebilirliğin birincil şartı ise tasarlanan sistemin maruz kaldığı tüm yükler
altındaki davranışlarının önceden belirlenmesidir. Bir parçanın yük altındaki davranışını
belirleyen unsurlar seçilen malzemenin mekanik özellikleri, geometrisi ve maruz kaldığı
yüklerden oluşmaktadır. Parçanın maruz kaldığı yüklerin tasarım aşamasından önce belirli
olması dikkate alındığında, tasarımcının dizayn sırasında üzerinde değişiklik yapabileceği
unsurlar geometri ve malzeme tipidir. Bu durumda tasarımcı ya tasarladığı geometri için
uygun malzemeyi (veya malzemeleri) seçmeli ya da elinde bulunan malzemelerin mekanik
özelliklerini göz önüne alarak uygun geometriyi tasarlamalıdır. Her iki durumda da
kullanılacak mühendislik malzemelerinin mekanik özelliklerinin bilinmesi zorunluluğu
ortadadır.
Mühendislik malzemeleri iç yapılarına bağlı olarak üç temel gruba ayrılmaktadır:
İzotropik, ortotropik ve anizotropik. Lisans eğitimi boyunca üzerinde durduğumuz ve
deneylerimiz sırasında da kullanacağımız izotropik malzemelerin mekanik özelliklerinin
yönden bağımsız olarak homojen dağıldığı kabul edilir. Üretici firmalar kataloglarda her
malzemenin mekanik özelliklerini (elastiklik modülü, Poisson oranı, kayma modülü, sıcaklıkuzama katsayısı vb.) verirler. Öte yandan yapılan çalışmalar aynı yöntemle üretilen
malzemelerin dahi mekanik özelliklerinin tamamen aynı olmadığını göstermiştir. Bu durumun
sebebi ise malzemenin mikro yapısındaki kusurlardan kaynaklanmaktadır (atomik
dislokasyonlar, mikro çatlaklar, vb.). Dolayısıyla katalog değerlerini her zaman doğru kabul
etmek doğru bir mühendislik yaklaşımı olmamaktadır. Bu durumdan yola çıkarak, gerekli
durumlarda malzemelerin mekanik özelliklerini tespit etmek için deneyler yapılması gerekir.
Tüm deneyler çeşitli kurumlar (ASTM-American Society of Testing and Materials, ISOInternational Organization of Standardization, TSE-Türk Standartları Enstitüsü, vb.)
tarafından ilan edilen test standartları dikkate alınarak yapılmalıdır. Başlıca kullanılan
deneyler çekme, basma, eğilme, yorulma ve sertlik deneyleri olarak sıralanabilir.
ELASTİKLİK MODÜLÜNÜN TESPİTİ
Uygulanan yük ile malzeme uzaması arasındaki ilişki ilk olarak Robert Hooke
tarafından 1678 yılında şu sözlerle ortaya konmuştur: “Ut tensio, sic vis” (Türkçe
anlamıyla “Ne kadar uzanım, o kadar kuvvet”). Hooke, bilinen ilk sistematik çekme
deneylerini yaparak bazı malzemelerin yük altındaki uzamalarının yükle doğru orantılı
(lineer) olduğunu ortaya koymuştur ki elastik sınırlar içinde bu yaklaşım doğrudur. Fakat
plastik deformasyonun gerçekleştiği durumlarda bu yasa geçerli değildir.
Bu deney sırasında amacımız malzemeye çekme gerilmesi uygulayarak elastiklik
modülünün Hooke yasasına göre tespit edilmesidir. Hooke yasası şu şekilde ifade edilir:
  E   E 
 
 
E 


L
L
P
A
PL
A  L
1 
2
3
4
P: Yük (N)
A: Yükün uygulandığı kesit alanı (mm2)
L: Uzunluk (mm2)
∆L: Uzama miktarı (mm2)
E: Elastisite modülü (MPa)
σ : Gerilme(MPa)
ε : Gerinim
Yukarıda da belirtildiği gibi bir cismin elastik davranışının anlamı, kalıcı şekil değişiminin
olmaması demektir. Cisme uygulanan kuvvetle şekli değişen ancak kuvvetin etkisi
kaldırıldığında eski halini alan şekil değişimi elastik şekil değişimidir. Bu durum gerilme şekil
değiştirme diyagramında elastik sınır olarak tanımlanır (Şekil 1. E noktası). Çekme kuvveti
artırılacak olursa lineerlik ortadan kalkar ve eğrinin yatay eksene paralel gittiği görülür. Bu
durumun başladığı A noktasına akma sınırı adı verilir (Şekil 1. A noktası). Akma sınırını
geçen yüklemelerde malzeme elastik olma özelliğini kaybeder ve plastik şekil değişikliği
başlar. Bu bölgede uygulanan gerilmeler kaldırıldığında, cisimde kalıcı plastik sekil
değişimleri oluşur. Sekil 1’deki K noktası ise kopma sınırını göstermektedir. Tasarımların
çeşitli yükler altında plastik deformasyona uğramayacak şekilde yapılması esastır. Plastik
deformasyondan kaçınılması için sünek malzemelerin akma gerilmesi, gevrek malzemelerin
ise kopma gerilmesi çekme deneyleri vasıtasıyla tespit edilir.
Şekil 1. Sünek Elastik Malzemenin Gerilme-Şekil Değiştirme Diyagramı
3. ÖN HAZIRILIK
3.1. Teorik
 Anma Boyu (L0):
 Kesit Alanı (Ao):
 Kalınlık (ho)
 Genişlik (wo)
 Numune Çapı (do)
3.2. Deneysel
 Deney numuneleri ve hazırlanması
 Çekme cihazı (Universal test cihazı)
4. Deneyin Uygulanması
1. Test edilecek numuneye uygun çekme çeneleri cihaza takılır.
2. Numune üzerinde kesitin sabit olduğu bölgede Lo ölçüsünün belirlenmesi amacıyla 2
paralel çizgi çizilerek aralarındaki mesafe ölçülür. Aynı bölgeden Ao’ı belirleyecek kesit
ölçülür.
3. Numune ilk önce sabit sonra hareketli çeneye bağlanır. (Amaç numunenin çekme ekseni
doğrultusunda bağlanmasıdır.) Daha sonra oluşan bası veya çeki ön yükü sıfırlanır.
4. Belirlenen sabit çene hızı ile çekme deneyi gerçekleştirilir.
5. Deney sonunda alınan verilerden hesaplamalar yapılır.
Numune Boyutları:
Deney Öncesi:
Anma Boyu (Lo): 130
Kesit Alanı (Ao): 12
(mm)
(mm2)
Dikdörtgen Kesit
Kalınlık ho=……..mm
Genişlik wo=…….mm
Daire Kesit
Numune Çapı do=……..mm
4.1. Sonuçların Değerlendirilmesi
Elde edilen sonuçlar neticesinde her yüklemeye karşılık bir uzama değeri elde edilir.
Verilerden faydalanılarak yük(P) ve uzama(∆L) arasında bir grafik oluşturulur. Grafik
üzerinde elde edilen noktalar uygun bir eğriyle birleştirilir. Şekil değişimi elastik sınırlar
içerisinde kaldığından çizilecek grafik eğrisi lineer bir doğru olur.
Sekil 2. Yük-uzama grafiği
A)- Elastisite modülünün tayini için elde edilen deney sonuçları Hooke Kanunu’na uygulanır
(Eşitlik 4). Deney sırasında numunenin uzunluğunun ve kesitinin diğer değerler yanında sabit
kaldığı kabul edilebilir. Eşitlik 4’e dikkat edilirse değişken olan değer P/∆L oranıdır, bu oran
ise P - ∆L grafiğindeki doğrunun eğimini vermektedir. Bulunan eğim Eşitlik 4’ de yerine
yazılarak numune için elastisite modülü tayin edilmiş olur. Bulunan elastisite modülü değeri
literatürdeki değerlerle karsılaştırılarak hata oranı yüzde olarak bulunur.
B)- Çizilecek olan ikinci grafik ise gerilme–şekil değiştirme grafiğidir(σ-ε). Bu grafiğin eğimi
Hooke Kanununa göre elastisite modülüne eşittir. Bu grafiğin çizimi, yük-uzama grafiğinde
olduğu gibi, deney sonucu elde edilen değerler yardımıyla ortalama lineer bir doğru çizilerek
gerçekleştirilir. Bulunan E değerinin literatürle karsılaştırması yapılır.
Sekil 3. Gerilme-şekil değiştirme grafiği
DENEY RAPORU
İçerik
1- Kapak Sayfası
2- Ölçümler
3- Hesaplamalar.
4- Grafikler.
5- Sonuçlar ve yorumlar.