Kesme – Kayma ( shear) Testi ve Test Aparatları

Bu makalrde mühendislik ve malzeme biliminde kullanılan ana mekanik test türlerinden biri olan kesme testini detaylı olarak ele alacağız. Tanımı ve öneminden ana avantajlarına, elde edilen özelliklere ve farklı malzeme türlerindeki uygulama örneklerine kadar bu testle ilgili çeşitli konuları inceleyeceğiz.

 Kesme Testi Nedir?

Kesme testi, malzeme bilimi ve mühendisliği alanında bir malzemenin kesme mukavemetini veya deformasyona karşı direncini belirlemek için kullanılan önemli bir yöntemdir. Bu test, malzemenin iç yapısının kendi kendine kaymasına neden olabilecek kuvvetlere dayanma yeteneğinin bir ölçüsüdür.

Geoteknik mühendisliğinde metaller, polimerler, seramikler, kompozitler ve hatta toprak ve kayalar dahil olmak üzere çeşitli malzeme türleri üzerinde kesme testleri yapılır. Bu testin önemi, otomotiv, havacılık, inşaat ve ürün tasarımı dahil olmak üzere pek çok endüstride, kayma gerilimi altında malzeme davranışının tahmin edilmesine yardımcı olduğu için açıkça görülmektedir.

Kesme testi çeşitli şekillerde yapılabilir, ancak ortak prosedür, deformasyon veya kırılma oluşana kadar test numunesinin yüzeyine teğetsel veya paralel olarak kuvvet uygulanmasını içerir. Uygulanan kuvvet ve sonuçta ortaya çıkan deformasyon, malzemenin kayma mukavemetini veya kayma modülünü hesaplamak için kaydedilir.

Bir malzemenin kayma özelliklerini anlamak, malzemenin mekanik davranışı, dayanıklılığı ve belirli uygulamalara uygunluğu hakkında değerli bilgiler sağladığı için çok önemlidir. Gerçek dünya senaryolarında birçok malzeme, kayma gerilimi de dahil olmak üzere farklı gerilim türlerinin kombinasyonlarına maruz kalır. Dolayısıyla bir malzemenin bu koşullar altında nasıl tepki vereceğini bilmek, bu malzemelerden yapılan yapıların veya ürünlerin güvenliğinin ve verimliliğinin sağlanması açısından hayati öneme sahiptir.

Kesme – kayma testi örnekleri

Kesme – Kayma Testinin önemi nedir?

Kesme testi, malzeme bilimi ve mühendisliği alanında büyük öneme sahiptir, çünkü bir malzemenin kesme gerilimi altındaki davranışının (birbirine paralel hareket eden iç kayma kuvvetleri) belirlenmesine yardımcı olur. Bir malzemenin kayma özelliklerini anlamak çeşitli nedenlerden dolayı çok önemlidir:

• Tasarım ve İmalat: Mühendisler, tasarım ve üretim süreci sırasında bilinçli kararlar vermek için kesme mukavemeti verilerini kullanır. Bu kararlar, belirli bir uygulama için doğru malzemenin seçilmesinden, belirli yük koşullarına dayanacak yapı veya bileşenlerin tasarlanmasına kadar uzanır.
• Kalite Kontrol: Malzemelerin ürün veya yapılarda kullanılmadan önce belirli mukavemet standartlarını karşıladığından emin olmak için kalite kontrolde kesme testi kullanılır. Düzenli testler, malzemelerdeki tutarsızlıkları veya kusurları tespit ederek düşük kaliteli malzemelerin kullanımını önleyebilir.
• Güvenlik Güvencesi: Malzemelerin kesme mukavemetini bilmek, özellikle inşaat, havacılık ve otomotiv gibi endüstrilerde güvenlik açısından kritik öneme sahiptir. Bir malzeme maruz kaldığı kuvvetlere dayanamazsa, yıkıcı bir arıza meydana gelebilir. Kesme testi bu tür olayların önlenmesine yardımcı olur.
• Ürün Geliştirme ve İyileştirme: Kesme testi, araştırma ve geliştirmede önemli bir rol oynar. Bilim adamlarının ve mühendislerin, bir malzemenin bileşimindeki veya üretim sürecindeki değişikliklerin kayma özelliklerini nasıl etkileyebileceğini anlamalarına yardımcı olarak yeni malzemelerin geliştirilmesine ve mevcut malzemelerin iyileştirilmesine yardımcı olur.
• Arıza Analizi: Bir malzeme veya ürün arızalandığında, kesme testi adli soruşturmanın bir parçası olabilir ve kesme geriliminin arızada bir faktör olup olmadığının belirlenmesine yardımcı olabilir.
• Yapıştırıcı ve Bağlanma Değerlendirmesi: Kesme testi, yapıştırıcıların etkinliğini test etmek için yaygın olarak kullanılır. Özellikle bindirme kesme testleri, otomotiv ve havacılık gibi endüstrilerde hayati önem taşıyan yapışkan bağların gücünü ve dayanıklılığını değerlendirebilir.

Bu nedenle kesme testi, malzeme özellikleri hakkında çok değerli veriler sağlayarak mühendislik ve bilim dünyasına önemli katkılarda bulunur. Bu bilgiler yeniliği teşvik etmeye, güvenliği sağlamaya ve çeşitli sektörlerdeki ürün ve yapıların yüksek kalitesini korumaya yardımcı olur.

Avantajlar nelerdir?

Kesme testi, onu malzeme bilimi ve mühendislik alanında kritik bir araç haline getiren birçok farklı avantaj sunar. İşte temel faydalardan bazıları:

• Malzeme Davranışını Anlamak: Kesme testi, bir malzemenin kesme gerilimi altında nasıl davrandığını anlamamızı sağlar; bu, gerçek dünya uygulamalarında performansını tahmin etmede kritik öneme sahiptir. Örneğin bir metalin kesme dayanımını anlamak, mühendislerin daha güvenilir ve emniyetli yapılar tasarlamasına yardımcı olabilir.
• Karşılaştırmalı Analiz: Kesme testleri, farklı malzemelerin karşılaştırmalı analizine olanak tanır. Bu, bilim adamlarının ve mühendislerin belirli bir uygulama için en iyi malzemeyi seçmesine olanak tanıdığından özellikle araştırma ve geliştirmede faydalıdır.
• Kalite Güvencesi: Kesme testi, imalatta kalite güvence süreçlerinin bir parçası olabilir ve kullanılan malzemelerin gerekli güç ve dayanıklılık standartlarını karşılamasını sağlar.
• Güvenlik: Bir malzemenin kayma gerilimine karşı direnci belirlenerek, yapı veya bileşenlerdeki olası arızalar tahmin edilebilir ve önlenebilir, böylece ürün ve yapıların güvenliği sağlanır.
• Uygun Maliyet: Kesme testi, sahada maliyetli arızaların önlenmesine yardımcı olabilir. Malzemelerdeki zayıflıkları veya kusurları uygulamalarda kullanılmadan önce tespit ederek olası onarım veya değiştirme maliyetlerinden tasarruf sağlar.
• Çok yönlülük: Farklı malzemeler ve uygulamalar için tasarlanmış çeşitli kesme testi türleri vardır; bu da kesme testini malzeme testinde çok yönlü bir araç haline getirir. İster bir yapıştırıcının, ister bir metalin, bir kompozitin veya jeolojik bir numunenin kayma mukavemetini test ediyor olun, bunun için bir kesme testi vardır.
• Yapıştırıcı Değerlendirmesi: Yapıştırma ve yapıştırıcıların yaygın olarak kullanıldığı endüstrilerde kesme testi vazgeçilmezdir. Yapıştırıcıların etkinliğini değerlendirerek kayma mukavemetleri ve dayanıklılıkları hakkında bilgi sağlar.

Bu avantajlara rağmen, doğru sonuçların elde edilmesi için diğer tüm testler gibi kesme testinin de düzgün ve kontrollü bir ortamda yapılması gerektiğinin dikkate alınması önemlidir. Kesme testinin seçimi ve sonuçların yorumlanması da bir malzeme bilimi uzmanı veya sertifikalı bir test laboratuvarı tarafından yapılmalıdır.

Kesme – Kayma Testinde elde edilen özellikler nelerdir?

Kesme testi, bir malzemenin kesme gerilimine maruz kaldığında nasıl davrandığının kapsamlı bir şekilde anlaşılmasını sağlar. Bu, test sırasında malzemenin birkaç temel özelliğinin ölçülmesiyle elde edilir:

• Kesme Dayanımı: Bu, kesme testinden elde edilen ana özelliktir. Bir malzemenin kırılmadan veya kalıcı deformasyona uğramadan önce dayanabileceği maksimum kayma gerilimi miktarıdır. Kesme mukavemeti, bir malzemenin amaçlanan uygulamada maruz kalacağı kuvvetlere dayanıp dayanamayacağının belirlenmesine yardımcı olur.
• Kayma Modülü (Rijitlik Modülü): Bu, malzemenin kayma gerilimine maruz kaldığında sertliğinin veya sertliğinin bir ölçüsüdür. Orantılılık sınırına kadar, kayma geriliminin ortaya çıkan kayma gerilimine oranı olarak hesaplanır. Kayma modülü, bir malzemenin kayma gerilimi altında nasıl deforme olacağını tahmin etmeye yardımcı olur.
• Akma Dayanımı: Bazı kesme testleri aynı zamanda bir malzemenin akma dayanımı (bir malzemenin plastik olarak deforme olmaya başladığı stres) hakkında da bilgi sağlayabilir. Bu noktadan sonra gerilim kaldırıldığında malzeme orijinal şekline dönmeyecektir.
• Süneklik: Bir malzemenin kırılmadan önce ne kadar deforme olabileceğinin bir ölçüsü olan süneklik, kesme testlerinden de çıkarılabilir. Genel olarak, kırılmadan önce daha yüksek düzeyde kayma gerilimine dayanabilen malzemelerin daha sünek olduğu kabul edilir.
• Tokluk: Bir malzemenin kırılmadan önce absorbe edebileceği enerji miktarının ölçüsüdür. Bazı kesme testlerinde gerilim-gerinim eğrisinin altındaki alandan yaklaşık olarak hesaplanabilir.
• Gerinim Sertleşme Üssü: Bazı durumlarda, bir malzemenin deformasyonla nasıl sertleştiğinin bir ölçüsü olan gerinim sertleşme üssü (n-değeri) kesme testlerinden hesaplanabilir.

Kesme testi bu özellikler hakkında değerli bilgiler sağlar; yapbozun yalnızca bir parçasıdır. Çekme, basma ve yorulma testleri gibi diğer mekanik testler de bir malzemenin farklı stres koşulları altındaki davranışının tam olarak anlaşılması için kritik veriler sağlar.

Kesme testi türleri

Kesme testi, bir malzemenin kesme gerilimine karşı direncini belirlemek için kullanılan malzeme testinin önemli bir parçasıdır. Her biri belirli özellikleri değerlendirmek veya belirli malzeme veya uygulamalara hitap etmek için tasarlanmış çeşitli kesme testi türleri vardır. Yaygın olarak kullanılan kesme testlerinden bazıları şunlardır:

• Tek Kesme Testi: Bu, malzeme kesilene veya kırılana kadar tek eksenli bir kuvvetin uygulandığı en basit kesme testi türüdür. Genellikle metal çubuklar veya cıvatalar gibi malzemeler için kullanılır.
• Çift Kesme Testi: Bu testte, malzemenin kesme dayanımının daha doğru bir şekilde temsil edilmesini sağlayabilecek iki farklı noktaya kuvvet uygulanır. Bu test genellikle birden fazla yönde yük taşıması beklenen malzemeler için kullanılır.
• Burulma Kesme Testi: Bu test, bir malzemeye başarısız olana kadar bir bükme kuvvetinin uygulanmasını içerir. Uygulamalarında burulma gerilimine maruz kalan şaftlar ve bağlantı elemanları gibi malzeme ve bileşenler için kullanışlıdır.
• Delme Kesme Testi: Kesme delme testi olarak da bilinen bu test, bir zımbanın düz bir numuneyi kesinceye kadar bastırılmasını içerir. Bu test genellikle sac veya folyo gibi ince malzemeler için kullanılır.
• Iosipescu Kesme Testi: Çentikli bir numunenin merkezinde saf kesmeyi tetikleyecek şekilde belirli bir şekilde yüklendiği daha karmaşık bir kesme testi. Kayma gerilimlerini izole etme kabiliyeti nedeniyle kompozit malzemeler için kullanılır.
• Ray Kesme Testi: Bu test sıklıkla kompozit malzemeler için kullanılır. Numune, malzemede kayma gerilimine neden olacak şekilde kopana kadar iki metal ray arasında yüklenir.
• Bindirme Kesme Testi: Bu testte, iki alt tabaka bir ‘katlama’ bağlantısı oluşturacak şekilde bir yapıştırıcıyla birbirine bağlanır ve daha sonra ayrılır. Bu test yapıştırıcıların kayma mukavemetini değerlendirmek için kullanılır.
• Düzlem İçi Kesme Testi: Genellikle kompozit malzemeler için kullanılan bu test, malzemenin düzlemine paralel bir kuvvetin başarısız olana kadar uygulanmasını içerir.
• V-Çentikli Ray Kesme Testi: Bu, kesme gerilimi konsantrasyonunu arttırmak için numuneye bir V çentiğinin yerleştirildiği ray kesme testinin bir modifikasyonudur. Genellikle kompozit malzemeleri test etmek için kullanılır.

Bunlar sadece birkaç örnektir ve kullanılan kesme testinin türü, test edilen malzemeye ve gereken spesifik uygulama veya bilgiye bağlıdır. Mühendislik ve malzeme biliminde, bir malzemenin özelliklerinin kapsamlı bir şekilde anlaşılması için testlerin bir kombinasyonunun kullanılması yaygındır.

Yapıştırıcılarda kesme testi

Yapıştırıcılar havacılık, otomotiv ve inşaat gibi birçok imalat sektöründe hayati öneme sahiptir. Yapıştırıcıların mukavemetinin, özellikle de kesme mukavemetinin test edilmesi, ürün kalitesi ve güvenliğinin sağlanması açısından önemlidir. Bunu başarmanın yaygın yöntemlerinden biri bindirme kesme testidir.

• Yapıştırıcılar ve Bindirme Kesme Testi: Bindirme kesme testi, iki alt tabakanın veya malzemenin söz konusu yapıştırıcıyla birlikte birleştirilerek bir “bindirme” bağlantısı oluşturulmasını içerir. Bağlantı noktası daha sonra kopana kadar kuvvete maruz bırakılır ve yapıştırıcının dayanabileceği kayma gerilimi ölçülür.
• Tek Tur: Tek turlu kesme testinde, alt tabakanın bir ucu, aralarındaki yapıştırıcı ile diğerinin üzerine binerek bir bindirme bağlantısı oluşturur. Örtüşmenin boyutu testin gereksinimlerine göre değişebilir. Bağlantı noktası daha sonra ayrılır ve yapıştırıcının kesme mukavemeti, kırılma anındaki kuvvete göre hesaplanır.
• Çift Tur: Çift turlu kesme testinde yapıştırıcı iki alt tabaka arasına sıkıştırılır ve her iki taraf üst üste bindirilir. Bu test, tek turlu kesme testine kıyasla daha düzgün gerilim dağılımı ve daha yüksek yük kapasitesi sağlar. Ancak daha fazla malzeme gerektirir ve hazırlanması daha karmaşıktır.
• Çift Alın Bindirme: Çift alın bindirme kesme testi, iki alt tabakanın uçlarından birleştirilmesini ve her iki tarafında yapıştırıcı bulunan bir “uç” bağlantı oluşturulmasını içerir. Bu testteki gerilim dağılımı çift tur testinden bile daha tekdüzedir ve bu da onu farklı yapıştırıcıların performansını karşılaştırmak için kullanışlı bir yöntem haline getirir.
• Eğimli Tur: Eğimli bindirme kesme testinde, yapıştırıcı uygulanmadan ve bağlantı yeri oluşturulmadan önce alt tabakaların kenarlarına eğim verilir. Bu, bağlantının yüzey alanını artırarak potansiyel olarak yapıştırıcının etkinliğini arttırır. Eğimli bindirme testi, bir yapıştırıcının farklı stres konsantrasyonları altında nasıl performans gösterdiği hakkında daha ayrıntılı bilgi sağlayabilir.
• Joggle Lap: Bir sallanarak bindirme kesme testi, alt tabakalardan birinde yapıştırıcı ile yapıştırılmadan önce bir kayma veya ‘sarsılma’ oluşturulmasını içerir. Bu genellikle havacılık gibi joggle bağlantılarının yaygın olduğu endüstrilerde kullanılır. Test, yapıştırıcının bu daha karmaşık bağlantı konfigürasyonlarında nasıl performans göstereceğini belirlemeye yardımcı olabilir.

Tüm bu farklı test konfigürasyonları sayesinde, bir yapıştırıcının çeşitli koşullar altında nasıl performans göstereceğine dair ayrıntılı bir anlayış kazanıyoruz. Ancak laboratuvar test koşullarının gerçek dünya koşullarını tam olarak yansıtmayabileceğini ve bir yapıştırıcının performansını tam olarak anlamak için birden fazla test türünün gerekli olabileceğini unutmamak önemlidir.

Kesme Testi nasıl hesaplanır?

Kesme testi genellikle bir numuneye kuvvet uygulanmasını ve numunenin kırılmadan veya plastik deformasyona uğramadan önce dayanabileceği kesme gerilimi miktarının ölçülmesini içerir. Kesme testindeki hesaplamalar büyük ölçüde numunenin geometrisine ve yürütülen testin türüne bağlıdır, ancak tipik bir hesaplama genellikle şu adımları içerir:

• Uygulanan Kuvvetin Ölçülmesi: Test makinesi numuneye uygulanan kuvvet miktarını ölçer. Bu değer genellikle Newton (N) veya pound-kuvvet (lbf) gibi kuvvet birimleriyle kaydedilir.
• Kayma Gerilimini Hesaplayın: Kayma gerilimi (τ), uygulanan kuvvetin (F), kesme kuvvetinin uygulandığı numunenin kesit alanına (A) bölünmesiyle hesaplanır. Kayma gerilmesini hesaplamak için formül şöyledir:

τ = F/A

Kayma gerilimi birimleri tipik olarak metrik sistemde paskal (Pa) veya İngiliz sisteminde inç kare başına pound (psi) şeklindedir.

• Kayma Gerinimini Ölçün: Kayma gerinimi (γ), numunenin kuvvet yönünde yer değiştirmesini temsil eden deformasyonun bir ölçüsüdür. Uzunluktaki değişimin (ΔL) numunenin orijinal uzunluğuna (L0) bölünmesiyle hesaplanır:

γ = ΔL / L0

Kayma gerilimi boyutsuz bir miktardır.

• Kayma Modülünü Hesaplayın: Sertlik modülü olarak da bilinen kayma modülü (G), malzemenin kayma gerilimine karşı direncini temsil eder. Kayma geriliminin (τ) kayma gerilimine (γ) oranı olarak hesaplanır. Formül:

G = τ / γ

Kayma modülünün birimleri tipik olarak Pa veya psi’dir.

Bu hesaplamalar malzemenin kayma özelliklerinin temel olarak anlaşılmasını sağlar. Bu yöntemin genel olarak birçok kesme testine uygulanabilmesine rağmen, bazı varyasyonların test kurulumuna ve malzeme türüne bağlı olarak farklı hesaplamalar gerektirebileceğini unutmamak önemlidir. Test ve hesaplamalarınızın her zaman bir malzeme bilimi uzmanı veya sertifikalı bir test laboratuvarı tarafından yapıldığından veya denetlendiğinden emin olun.

Kesme testinde kullanılan üniversal test makinesi

Üniversal test cihazı, malzeme test makinesi veya çekme test makinesi olarak da bilinen Üniversal Test Makinesi (UTM), malzeme bilimi ve mühendisliği alanında çok önemli bir ekipman parçasıdır. Kesme testi de dahil olmak üzere çeşitli mekanik testleri gerçekleştirebilecek kadar çok yönlüdür.

Kesme testinde kullanılan bir UTM’nin temel parçaları ve bileşenleri aşağıdadır:

• Yük Çerçevesi: Yük çerçevesi UTM’nin birincil yapısıdır ve tipik olarak bir üst ve alt çaprazkafa ile bağlanan iki güçlü dikey sütundan oluşur. Bu sert yapı, test sırasında oluşan yüksek strese uyum sağlayacak şekilde tasarlanmıştır.
• Çaprazkafalar: Bunlar yük çerçevesinin üstünde ve altında konumlandırılmıştır. Üst çaprazkafa genellikle sabittir, alt çaprazkafa ise numunenin uzunluğuna bağlı olarak ayarlanabilir.
• Yük Hücresi: Bu, kuvveti elektrik sinyaline dönüştüren ve UTM’nin numuneye uygulanan yükü ölçmesine olanak tanıyan bir dönüştürücüdür. Doğru kalibrasyonu, hassas testler için çok önemlidir.
• Kavramalar/Fikstürler: Bunlar test sırasında test numunesini yerinde tutar. Kesme testi için özel bir kesme testi fikstürü kullanılabilir. Kaymamalarını veya test sonuçlarına müdahale edebilecek ek gerilimlere neden olmamalarını sağlamak için kulplar/bağlantı elemanları dikkatli bir şekilde seçilmelidir.
• Ekstensometre: Bu cihaz, kuvvet uygulanması sırasında test numunesindeki deformasyonu veya gerilimi ölçmek için kullanılır. Tüm kesme testlerinde kullanılmasa da, kesme modülünün belirlenmesini içeren testler için gerekli olabilir.
• Kontrol Ünitesi: Bu bileşen yükün hızını ve yönünü, test parametrelerini ve diğer değişkenleri kontrol eder. Modern UTM’lerde kontrol ünitesi genellikle özel yazılım çalıştıran bir bilgisayardır.
• Çıkış Cihazı: Bu, genellikle stres-gerinim grafiği veya ayrıntılı bir test raporu biçiminde test sonuçlarının görsel sunumunu sağlayan bir bilgisayar monitörü veya yazıcı olabilir.
• Güvenlik Korumaları: Bunlar, numunenin kırılması veya fikstür arızası durumunda operatörleri uçuşan döküntülerden korumak için gereklidir.

Bu bileşenlerin her biri bir UTM’nin işleyişinde kritik bir rol oynar. Doğru ve güvenilir sonuçlar için UTM’nin üreticinin yönergelerine ve ilgili endüstri standartlarına göre düzenli olarak kalibre edilmesi ve bakımının yapılması gerekir.

Bu bileşenlerin her biri bir UTM’nin işleyişinde kritik bir rol oynar. Doğru ve güvenilir sonuçlar için UTM’nin üreticinin yönergelerine ve ilgili endüstri standartlarına göre düzenli olarak kalibre edilmesi ve bakımının yapılması gerekir.

Kesme testinde kullanılan Üniversal Test Makinesi

Üniversal Test Makinesini Kullanarak Kesme Testini Alma Prosedürleri

Üniversal Test Makinesi (UTM) kullanılarak kesme testi verilerinin elde edilmesi bir dizi hassas adımı içerir. Bu adımların özellikleri, gerçekleştirilen kesme testinin tam türüne, incelenen malzemenin doğasına ve takip edilen standarda (ASTM veya ISO’dakiler gibi) bağlı olarak değişebilir.

Ancak burada UTM kullanan çoğu kesme testi için tipik olarak geçerli olan genelleştirilmiş bir prosedür verilmiştir:

• Numune Hazırlama: Öncelikle test edilecek numune, test standardının özelliklerine göre hazırlanır. Kesme testleri için, numune genellikle test türüne (örneğin, tek tur, çift tur vb.) bağlı olarak belirli bir şekle, boyuta ve yönelime sahiptir.
• Testin Kurulumu: Hazırlanan numune daha sonra UTM’ye monte edilir. Bu genellikle numunenin, belirli kesme testi için özel olarak tasarlanmış makinenin tutacakları veya sabitlemeleri içine sabitlenmesini içerir. Kaymayı önlemek ve ek gerilim oluşmasını önlemek için çeneler/fikstürler numuneyi güvenli bir şekilde tutmalıdır.
• Makinenin Kalibre Edilmesi: Testten önce sonuçların doğruluğunu sağlamak için UTM’nin kalibre edilmesi gerekir. Bu, yük hücresinin, ekstensometrenin (kullanılıyorsa) ve diğer ilgili aletlerin kontrol edilmesini içerir.
• Parametrelerin Ayarlanması: Daha sonra kontrol ünitesinde test parametreleri ayarlanır. Bu, diğerlerinin yanı sıra yükleme hızını, maksimum yükü veya gerinim oranını içerir.
• Testin Çalıştırılması: UTM daha sonra numuneye önceden tanımlanan oranda yük uygular. Kesme testinde bu yük uygulaması, numunenin kesme sırasında deforme olmasına (veya kırılmasına) neden olur.
• Veri Toplama: Yük uygulandıkça UTM, yükü ve buna karşılık gelen deformasyonu kaydeder. Ekstensometre kullanılıyorsa numunedeki gerinimi ölçer.
• Analiz: Test tamamlandıktan sonra, malzemenin kayma özelliklerini belirlemek için veriler analiz edilir. Bu genellikle bir yük-deformasyon (veya gerilim-gerinim) grafiğinin çizilmesini ve kayma mukavemetinin ve muhtemelen kayma modülünün hesaplanmasını içerir.
• Raporlama: Son adım, sonuçların belgelenmesidir. Bu rapor genellikle başlangıç ​​malzeme özelliklerini, test parametrelerini, ham verileri, hesaplanan sonuçları ve test sırasında yapılan gözlemleri içerir.

Doğru ve güvenilir sonuçlar için UTM’nin düzenli olarak kalibre edilmesi ve tüm testlerin eğitimli personel tarafından uygun test standartlarına uygun olarak yapılması gerektiğini lütfen unutmayın. Ayrıca güvenlik açısından test sırasında uygun kişisel koruyucu ekipman giyilmelidir.

Üniversal Test Makinesi kullanılarak Kesme Testinde elde edilen veriler

Üniversal Test Makinesi (UTM) kullanılarak yapılan kesme testi, bir malzemenin kesme gerilimi altındaki mekanik davranışını belirlemeye yardımcı olan değerli veriler sağlar. Elde edilen verilerin türü, kullanılan spesifik kesme testine bağlı olarak değişebilir ancak genel olarak aşağıdakileri içerir:

• Yük ve Deformasyon Verileri: Bu, UTM’den elde edilen temel ham verilerdir. Makine, test boyunca uygulanan yükü (veya kuvveti) ve numuneye karşılık gelen deformasyonu (veya yer değiştirmeyi) ölçer ve kaydeder.
• Kayma Gerilimi ve Kayma Gerinim Eğrisi: Ham veriler tipik olarak, malzemenin kayma yüklemesine tepkisi hakkında önemli bilgiler sağlayan bir kayma gerilimine karşı kayma gerilimi eğrisini çizmek için kullanılır. Bu eğrinin şekli size malzemenin davranışı hakkında çok şey söyleyebilir. Örneğin, doğrusal bir başlangıç ​​kısmı elastik deformasyonu belirtirken, eğrinin doğrusallıktan saptığı nokta akma noktasını temsil eder.
• Kesme Dayanımı: Malzemenin kırılmadan önce dayanabileceği maksimum kesme gerilimidir. Test sırasında elde edilen maksimum yükün numunenin orijinal kesit alanına bölünmesiyle hesaplanır. Malzemenin kesme yüküne direnme yeteneğinin bir göstergesi olduğundan, kesme testinden elde edilen en önemli sonuçlardan biridir.
• Kayma Modülü (veya Sertlik Modülü): Test kurulumu kayma geriliminin ölçümüne izin veriyorsa (örneğin, bir ekstensometre kullanılarak), kayma modülü hesaplanabilir. Bu, gerilim-gerinim eğrisinin elastik (veya doğrusal) bölgesindeki kayma geriliminin kayma gerilimine oranıdır. Kesme yükü altında malzemenin sertliğinin bir göstergesini verir.
• Akma Kayma Gerilimi: Bazı malzemeler, kayma gerilimi-kayma gerilimi eğrisinde tanımlanabilen ve raporlanabilen bir akma noktası sergiler. Bu, malzemenin plastik olarak deforme olmaya başladığı (yani deformasyonun artık tam olarak geri kazanılamadığı) kesme gerilimidir.
• Diğer Gözlemler: Test sırasında gözlemlenen arıza modu, renk değişiklikleri veya yayılan ses gibi olağandışı davranışlar da kaydedilebilir; çünkü bunlar, malzemenin kayma gerilimi altındaki davranışı hakkında ek bilgiler sağlayabilir.

Üniversal Test Makinesinde kesme testi için kullanılan numune

Üniversal Test Makinesinde (UTM) kesme testi için kullanılan numune veya numune, gerçekleştirilen kesme testinin spesifik tipine ve test edilen malzemeye bağlı olacaktır. Farklı malzeme türleri ve kesme testleri için bazı genel kurallar şunlardır:

• Metalik Malzemeler: Metallerin kesme testi için en yaygın numune türü kısa, silindirik çubuk veya dikdörtgen çubuktur. Tam boyut ve şekil, takip edilen test standardına bağlı olarak değişebilir.
• Polimerik Malzemeler: Polimerler için numuneler genellikle, düzgün kayma gerilimi dağılımını sağlamak için dar orta bölümü ve daha geniş uçları olan bir “köpek kemiği” şeklinde alınır. Bazı testlerde, özellikle ince polimer tabakaları için zımba tipi numuneler kullanılabilir.
• Seramik Malzemeler: Kırılgan doğaları nedeniyle seramik malzemeler genellikle disk veya plaka şeklinde bir numune kullanılarak test edilir.
• Kompozit Malzemeler: Kompozit numunelerin şekli ve yönelimi, kompozitin tipine ve ilgilenilen spesifik özelliğe bağlıdır. Yaygın şekiller arasında düz çubuklar, L şeklinde veya I şeklinde örnekler bulunur.

Genellikle yapıştırıcılar ve birleştirilmiş malzemeler için kullanılan bindirme kesme testleri için, numune tipik olarak bir bindirme bağlantısı oluşturulacak şekilde düzenlenmiş, yapıştırıcıyla birbirine bağlanmış iki plakadan oluşur. Test tek tur, çift tur veya diğer değişkenler olabilir.

Çoğu kesme testi için numune, UTM tarafından uygulanan yükün malzemede bir kesme gerilimi oluşturacağı şekilde tasarlanır ve yönlendirilir.

Numunenin hazırlanması çok önemlidir ve doğru ve tekrarlanabilir sonuçlar sağlamak için dikkatli bir şekilde yapılmalıdır. Numuneler kusursuz olmalı ve boyutları tam olarak ölçülmelidir. Numunenin boyutu, şekli ve yönü, ASTM veya ISO gibi ilgili test standartlarının sağladığı yönergelere uygun olmalıdır.

Kesme testinin yapılmasına yönelik standartlar

Uluslararası Standardizasyon Örgütü (ISO) ve Amerikan Test ve Malzeme Derneği (ASTM), kesme testinin gerçekleştirilmesi için çeşitli standartlar oluşturmuştur. Bu standartlar, test sonuçlarında tutarlılık, güvenilirlik ve doğruluk sağlamak için yönergeler sağlar.

Kesme testi için her kuruluştan beş ana standart aşağıda verilmiştir:

ISO Standartları:

• ISO 14129: Elyaf takviyeli plastik kompozitler – Düzlem içi kayma modülü ve mukavemet dahil olmak üzere düzlem içi kayma gerilimi/kayma gerilimi tepkisinin ±45° gerilim testi yöntemiyle belirlenmesi.
• ISO 17892-12: Jeoteknik inceleme ve testler – Zeminin laboratuvar testleri – Bölüm 12: Sıvı ve plastik limitlerin belirlenmesi.
• ISO 15114: Elyaf takviyeli plastik kompozitler – Düzlem içi kayma modülü ve mukavemet dahil olmak üzere düzlem içi kayma gerilimi/kayma gerilimi tepkisinin tek turlu kesme yöntemiyle belirlenmesi.
• ISO 11003-2: Yapıştırıcılar – Yapısal yapıştırıcıların kayma davranışının belirlenmesi – Bölüm 2: Kalın yapışan metal-metal test yöntemi.
• ISO 10447: Direnç kaynağı – Kaynakların testi – Direnç noktası ve projeksiyon kaynaklarının soyma ve keski testi.

ASTM Standartları:

• ASTM D732-17 – Delme Aleti ile Plastiklerin Kayma Dayanımı için Standart Test Yöntemi. Bu test, standart disk formundaki sert plastiklerin ve güçlendirilmiş plastiklerin kayma özelliklerini ölçer.
• ASTM D1002-10 – Tek Turlu Eklemli Yapıştırılarak Birleştirilmiş Metal Numunelerin Gerilim Yüklemesi (Metalden Metale) ile Görünür Kayma Dayanımı için Standart Test Yöntemi.
• ASTM D5379 / D5379M-12 – V-Çentikli Kiriş Yöntemi ile Kompozit Malzemelerin Kayma Özellikleri için Standart Test Yöntemi.
• ASTM D4255 / D4255M-16e1 – Ray Kesme Yöntemi ile Polimer Matris Kompozit Malzemelerin Düzlem İçi Kayma Özellikleri için Standart Test Yöntemi.
• ASTM D7078 / D7078M-12 – V-Çentik Ray Kesme Yöntemi ile Kompozit Malzemelerin Kayma Özellikleri için Standart Test Yöntemi.

Her standardın belirli bir malzeme türü ve test koşulu için uyarlandığını unutmamak önemlidir. Uygun standardın seçimi, test edilen malzemeye, ilgili spesifik kesme özelliğine ve mevcut test ekipmanına bağlıdır. Her zaman olduğu gibi, hassas testler ve sonuçların yorumlanması için bir malzeme test uzmanına veya sertifikalı bir laboratuvara danışın.

Kesme Testi hakkında ek bilgi

Kesme testi, malzeme bilimi ve mühendisliğinin temel bir yönüdür ve malzemelerin kesme gerilimi altında nasıl davrandığına dair kapsamlı bir anlayış sunar. İşte bazı ek ilgi çekici noktalar:

• Test Ortamı: Kesme testlerinin yapıldığı ortam, sonuçları önemli ölçüde etkileyebilir. Sıcaklık, nem ve yük uygulama hızı gibi faktörler malzemenin kayma özelliklerini etkileyebilir. Sonuç olarak, test standartları sıklıkla testlerin hangi koşullar altında yapılması gerektiğini belirtir.
• Test Doğruluğu: Kesme testi sonuçlarının doğruluğu, test ekipmanının hassasiyeti, test numunesinin kalitesi ve hazırlanması ve test standartlarına bağlılık dahil olmak üzere çeşitli faktörlerden etkilenebilir. Doğru ve tekrarlanabilir sonuçlar sağlamak için test sürecinin her aşamasında dikkatli olunmalıdır.
• Numune Homojenliği: Numunenin homojenliği, kesme testi sonuçlarının doğruluğunda hayati bir rol oynar. Malzemedeki kalıntılar, boşluklar veya tane farklılıkları gibi tutarsızlıklar, kesme mukavemeti değerini etkileyen yerel gerilim konsantrasyonlarına neden olabilir.
• Anizotropi: Bazı malzemeler, özellikle belirli bir tanecik yapısına sahip olanlar veya kompozit malzemeler, farklı yönlerde farklı özelliklere sahip olabilir; bu, anizotropi olarak bilinen bir özelliktir. Bu gibi durumlarda, malzemeyi tam olarak karakterize etmek için kesme testinin birkaç yönde yapılması gerekebilir.
• Gerçek Dünya Uygulaması: Kesme testi bir malzemenin özellikleri hakkında hayati veriler sağlarken, gerçek dünya koşullarının çoğu zaman daha karmaşık olabileceğini unutmamak önemlidir. Örneğin, bir makinedeki bir bileşen, aynı anda çekme, basma ve kesme gerilmelerinin bir kombinasyonuna maruz kalabilir.
• Malzeme Hasarı: Malzemelerin kayma mukavemetini anlamak, potansiyel hasar modlarını tahmin etmek için çok önemlidir. Bir malzeme kayma nedeniyle hasar gördüğünde, bu genellikle uygulanan kuvvetlere paralel bir düzlem boyunca gerçekleşir. Bu, mühendislerin gerçek dünya uygulamalarında büyük arızaları öngörmesine ve önlemesine yardımcı olabilir.

Kesme testi, teknolojideki gelişmelerle birlikte gelişmeye devam ederek daha doğru, güvenilir ve daha hızlı test prosedürlerine yol açmaktadır. Özellikle havacılık, otomotiv ve elektronik gibi endüstrilerde daha karmaşık malzemeler geliştirildikçe kesme testinin rolü giderek önem kazanacaktır.

Kesme Testinin ana uygulamaları

Kesme testi birçok sektörde ve uygulamada önemli bir rol oynar. Temel amacı, mühendislerin, araştırmacıların ve tasarımcıların belirli uygulamalar için malzeme seçerken bilinçli kararlar almasına yardımcı olan malzemelerin kayma özelliklerini tespit etmektir.

Kesme testinin ana uygulamalarından bazıları şunlardır:

• Malzeme Seçimi: Kesme testi, kesme kuvvetlerinin yaygın olduğu uygulamalar için malzeme seçiminde yardımcı olur. Örneğin, çalışma sırasında önemli miktarda kesme gerilimine maruz kalan dişliler, şaftlar ve bağlantı elemanları için malzeme seçiminde.
• Yapı Mühendisliği: İnşaat sektöründe beton, ahşap ve çelik gibi yapı malzemelerinin kesme mukavemetini belirlemek için kesme testleri kullanılır. Sonuçlar, bu malzemelerin yapısal bütünlük değerlendirmelerinde hayati önem taşıyan kesme gerilimi altında nasıl performans göstereceğini tahmin etmeye yardımcı olabilir.
• Otomotiv ve Havacılık Endüstrileri: Motor parçaları, yapısal çerçeveler ve gövde panelleri gibi bileşenlerin imalatında kullanılan malzemelerin kesme mukavemetini değerlendirmek için genellikle otomotiv ve havacılık uygulamalarında kesme testleri kullanılır.
• Yapışkan Bağlama: Yapıştırıcıların performansını değerlendirirken kesme testi çok önemlidir. Testler elektronik, otomotiv ve inşaat gibi endüstrilerde hayati önem taşıyan yapışkan bağların gücünü ve dayanıklılığını belirleyebilir.
• Geoteknik Mühendisliği: Geoteknik mühendisliğinde kesme testleri, temellerin, istinat duvarlarının ve şevlerin tasarımında çok önemli olan zemin ve kayanın kesme dayanımının değerlendirilmesine yardımcı olur.
• Kompozit Malzemeler: Kompozit malzemeler için kesme testi, bir kompozitin farklı bileşenlerinin kesme gerilimi altında birlikte nasıl çalıştığına ilişkin bilgiler sağlar. Bu, kompozitlerin yaygın olarak kullanıldığı havacılık, denizcilik ve spor malzemeleri gibi endüstrilerde çok önemlidir.
• Kalite Kontrol ve Güvence: İmalat endüstrileri, ürünlerin gerekli spesifikasyonları ve standartları karşıladığından emin olmak için kalite kontrol süreçlerinin bir parçası olarak kesme testini kullanır.
• Malzeme Geliştirme ve Araştırma: Malzeme bilimi araştırmalarında, yeni malzemelerin davranışını anlamak veya farklı malzemeleri karşılaştırmak için kesme testi kullanılır.

Bunlar kesme testinin nasıl uygulandığına dair sadece birkaç örnektir. Bu testlerden elde edilen sonuçlar, çeşitli alanlarda karar verme sürecinin önemli bir parçasını oluşturur ve kesme testini malzeme bilimi ve mühendisliğinde önemli bir araç haline getirir.

Çözüm

Kesme testi, malzeme bilimi ve mühendisliğinde paha biçilmez bir tekniktir ve inşaat ve havacılıktan otomotiv ve jeoteknik mühendisliğine kadar çok çeşitli uygulamalarda kritik bir rol oynar. Malzemelerin kayma gerilimine nasıl tepki verdiğine dair incelikli bir anlayış sunarak gerçek dünya uygulamalarında güvenli ve verimli tasarım ve uygulama sağlar.

Bu araştırmada, Üniversal Test Makinesine özel olarak odaklanarak kesme testlerinin türlerini, bunların önemini ve nasıl yürütüldüğünü anladık. Ayrıca bu testlere yön veren çeşitli ISO ve ASTM standartlarını ve kullanılan numune türlerini de dikkate aldık.

Bu bilgi, malzeme seçimi, kalite kontrolü ve yeni malzeme geliştirme konularında bilinçli karar almayı destekler. Kesme testinin değerli bilgiler sunmasına rağmen, gerçek dünya koşullarının çoğu zaman karmaşık olabileceğini ve kapsamlı malzeme testi ve analizi ihtiyacını güçlendirebileceğini unutmayın.

SSS

Kesme testi nasıl çalışır?

Kesme testi, malzemenin yüzeyine (veya düzlemine) paralel olan bir malzemeye kırılıncaya veya kırılıncaya kadar bir kuvvet uygulayarak çalışır. Bu, malzemenin bu tür bir kuvvete direnme yeteneğinin ölçüsü olan kesme mukavemetinin belirlenmesine olanak tanır.

Kesme için ASTM testi nedir?

ASTM D5379, V-çentikli kiriş yöntemiyle kompozit malzemelerin kayma özellikleri için standart bir test yöntemidir. ASTM D732, plastik malzemeler için zımba aleti kesme testini belirleyen başka bir standarttır.

Kesme mukavemeti testi nedir?

Kesme mukavemeti testi, bir malzemenin hasar meydana gelmeden önce dayanabileceği maksimum kesme geriliminin belirlenmesini içerir. Malzemelerin kesme kuvvetlerine maruz kaldığı mühendislik uygulamalarında hayati bir parametredir.

Çekme testi ile kesme testi arasındaki fark nedir?

Her ikisi de bir malzemenin mukavemetini belirleyen mekanik testler olsa da, çekme testi halat, tel veya kiriş gibi bir şeyi kırıldığı noktaya kadar çekmek için gereken kuvveti ölçer. Öte yandan kesme testi, bir malzemenin kesilmeye karşı direncini ölçer (malzeme yüzeyine paralel uygulanan kuvvetler).

Kesme mukavemeti neden önemlidir?

Kesme mukavemeti çok önemlidir çünkü mühendislerin bir malzemenin amaçlanan kullanımında karşılaşacağı kuvvetlere dayanıp dayanamayacağını belirlemesine yardımcı olur. Bir malzemenin kayma mukavemetini bilmek, birçok uygulamada yapısal bütünlüğün ve güvenliğin sağlanmasında anahtardır.

Kesme testinin avantajları nelerdir?

Kesme testi, bir malzemenin kesme kuvvetlerine direnme yeteneği hakkında önemli veriler sağlar. Bu, malzeme seçiminde, yapısal tasarımda, kalite kontrolde ve arıza analizinde yardımcı olur. Nispeten basit bir testtir ve çok çeşitli malzemelere uygulanabilir.

Kesme hızını nasıl ölçersiniz?

Akışkanlar dinamiğinde kayma hızı, hız gradyanının hız değişiminin meydana geldiği mesafeye bölünmesiyle hesaplanır. Genellikle karşılıklı saniye (s^-1) cinsinden ölçülür.

Çeliğin kesme mukavemeti nedir?

Çeliğin kesme mukavemeti çeliğin türüne bağlıdır, ancak genellikle nihai çekme mukavemetinin %60’ı civarındadır. Örneğin yumuşak çelik için nihai çekme mukavemeti yaklaşık 370-500 MPa’dır, dolayısıyla kesme mukavemeti 220-300 MPa civarında olacaktır.

Kaç çeşit kesme testi vardır?

Üç ana kesme testi türü vardır: Tek Kesme, Çift Kesme ve Burulma Kesme testleri. Yapışkan malzemeler için Tek Tur, Çift Tur, Çift Alın Turu, Eğimli Tur ve Joggle Turu gibi ek kategoriler vardır.

Mankenler için kesme mukavemeti nedir?

Kayma mukavemeti, bir malzemenin deforme olmadan, şekil değiştirmeden veya kırılmadan önce ne kadar kayma gerilimine (katmanların veya parçaların birbiri üzerinde zıt yönlerde kaymasına neden olan bir kuvvet) dayanabileceğinin bir ölçüsüdür.

Bazı kesme örnekleri nelerdir?

Kesme örnekleri arasında makasın kağıdı kesmesiyle uygulanan kuvvet, deprem sırasında toprağın kayması süreci ve tektonik plakaların birbirinin üzerinden kaymasına neden olan kuvvetler yer alır.

Kesme dayanımına örnek nedir?

Kesme mukavemetinin bir örneği, şiddetli rüzgarlar sırasında bir binada olduğu gibi, kuvvetler kesitine paralel olarak uygulandığında, bir çelik kirişin deforme olmaya başlamadan önce kaldırabileceği maksimum kuvvet olabilir.

Standart kesme mukavemeti nedir?

Farklı malzemeler farklı kesme mukavemetlerine sahip olduğundan, “standart” kesme mukavemeti söz konusu spesifik malzemeye bağlıdır. Bu değerler genellikle belirli malzemeler için ilgili ISO veya ASTM standartlarında belirtilir.

İzin verilen kesme mukavemeti nedir?

İzin verilen kesme mukavemeti, bir güvenlik faktörü dikkate alınarak, bir malzemenin veya yapısal elemanın fiili kullanımda taşımasına izin verilen maksimum kesme gerilimidir. Bu genellikle başarısızlığı önlemek için nihai kesme mukavemetinden daha azdır.