Çekme Kopma Testi ve Test Aparatları

Bu makalenin en alt kısmındaki bazı çene görsellerine gitmek için tıklayınız.

Bu kılavuz, malzemelerin mukavemetini ve sünekliğini belirleyen çok önemli bir mekanik test olan çekme testinin temel konseptini ele almaktadır. Çekme testinin önemi, hesaplanması ve avantajlarının yanı sıra metaller, polimerler, seramikler ve kompozitler gibi çeşitli malzemelerde hizmet ettiği özellikler ve amaçlar da araştırılmaktadır.

Makale ayrıca çekme testlerinin yürütülmesinde Çekme Test Makinesinin kullanımını, ilgili prosedürleri ve elde edilen verileri ayrıntılarıyla anlatmaktadır. Son olarak, çekme testi için ana ISO ve ASTM standartlarına ve endüstrilerdeki temel uygulamalarına genel bir bakış sağlar.

Çekme testi nedir?

Çekme testi, standart bir numuneye eksenel bir çekme kuvvetinin uygulanmasından oluşur; bu kuvvet, malzemenin kırılmaya kadar uzama eğiliminde olan çaba yönünde deformasyonunu teşvik eder. Uygulama kolaylığı ve sonuçların tekrarlanabilirliği nedeniyle bu test yaygın olarak kullanılmaktadır.

Genellikle bir gerilim-gerinim eğrisi üzerinde çizilen çekme testinin sonuçları , malzemenin akma mukavemeti, nihai gerilme mukavemeti, elastikiyet modülü ve kopma uzaması gibi temel özellikleri sağlar. Bu bilgi malzeme seçimi, kalite kontrol ve yapısal tasarım açısından çok önemlidir.

Megapaskal (MPa), milimetre kare başına Newton (N/mm2) veya milimetre kare başına kilogram (Kg/mm2) cinsinden ifade edilen Stres, uygulanan kuvvetin (F) orijinal kesit alanına bölünmesiyle hesaplanır. (A0) numunenin.

Gerinim, malzemenin strese tepki olarak yaşadığı deformasyondur. Uzunluktaki değişikliğin (ΔL) numunenin orijinal uzunluğuna (L0) bölünmesiyle hesaplanır. Gerinim boyutsuz bir miktardır.

Bu tür testler için tasarlanmış bir Çekme test makinesinde, süreç boyunca veriler elde edilir ve hesaplanır, böylece kullanılan malzemeye ilişkin bilgilerin daha fazla analiz edilmesine olanak sağlanır.

Şekil 1 – Çekme testinin gösterimi

Neden çekme testi yapılmalı?

Çekme testi, malzeme bilimi ve mühendisliğinde çeşitli nedenlerden dolayı önemli bir rol oynar:

• Malzeme Karakterizasyonu : Çekme testi, bir malzemenin akma mukavemeti, nihai çekme mukavemeti, elastiklik modülü ve süneklik dahil olmak üzere mekanik özelliklerini karakterize etmek için kullanılır. Bu bilgi, bir malzemenin farklı gerilim ve gerilim türleri altında nasıl davranacağını anlamak için çok önemlidir.
• Kalite Kontrol : Çekme testi, imalat endüstrilerinde kalite kontrol sürecinin standart bir parçasıdır. Bir malzemenin veya ürünün gerekli standartları ve spesifikasyonları karşılamasını sağlar ve ürünün kalitesi veya performansıyla ilgili sorunların belirlenmesine yardımcı olabilir.
• Malzeme Seçimi : Çekme testi, bir malzemenin mukavemeti, sünekliği ve esnekliği hakkında ayrıntılı bilgi sağlayarak mühendislerin ve tasarımcıların belirli bir uygulama için en uygun malzemeleri seçmelerine yardımcı olur. Örneğin, önemli düzeyde strese dayanması gereken bir bileşen için çekme dayanımı yüksek bir malzeme seçilebilir.
• Ürün Geliştirme : Çekme testi, ürün geliştirme sürecinde farklı malzeme veya tasarımların performansını karşılaştırmak için kullanılabilir. Bu, ürünün performansında veya dayanıklılığında iyileşmelere yol açabilir.
• Malzeme Davranışının Tahmin Edilmesi : Çekme testinden elde edilen veriler, bir malzemenin farklı yük ve koşullar altında nasıl davranacağını tahmin etmek için kullanılabilir. Bu, malzemenin stres altındaki davranışını anlamanın arızaları ve kazaları önleyebileceği inşaat ve havacılık gibi alanlarda özellikle önemlidir.
• Araştırma ve Geliştirme : Malzeme bilimi araştırmalarında, çekme testi sıklıkla yeni malzemeleri incelemek veya mevcut malzemelerin özelliklerini daha iyi anlamak için kullanılır. Bu, geliştirilmiş özelliklere sahip yeni malzemelerin geliştirilmesine yol açabilir.
• Düzenlemelere Uygunluk : Birçok endüstride malzemelerin belirli çekme mukavemeti standartlarını karşılamasını gerektiren düzenlemeler vardır. Çekme testi bu düzenlemelere uygunluğu sağlar, yasal sorunlardan kaçınmaya yardımcı olur ve son ürünün güvenliğini sağlar.

Özetle, çekme testi malzeme bilimi ve mühendisliği alanında hayati bir araçtır. Bir malzemenin mekanik özellikleri hakkında değerli bilgiler sağlayarak geniş bir ürün ve uygulama yelpazesinin güvenliğini, güvenilirliğini ve performansını sağlamaya yardımcı olur.

Çekme testini kullanmanın avantajları nelerdir?

Çekme testi, malzeme bilimi ve mühendisliği alanında çeşitli avantajlar sunar:

• Kapsamlı Bilgi : Çekme testi, akma mukavemeti, nihai çekme mukavemeti, elastikiyet ve süneklik dahil olmak üzere bir malzemenin mekanik özellikleri hakkında zengin bilgi sağlar. Bu veriler, bir malzemenin farklı stres ve gerinim türleri altında nasıl davranacağını anlamak için çok önemlidir.
• Çok yönlülük : Çekme testleri metaller, plastikler, seramikler, kompozitler ve hatta fiberler dahil olmak üzere çok çeşitli malzemeler üzerinde gerçekleştirilebilir. Bu onu malzeme testinde çok yönlü bir araç haline getirir.
• Standardizasyon : Çekme testi prosedürleri endüstriler arasında standartlaştırılmıştır; bu, farklı laboratuvarlardan elde edilen sonuçların doğrudan karşılaştırılabileceği anlamına gelir. Bu özellikle kalite kontrol ve malzeme seçimi için önemlidir.
• Tahmin Yetenekleri : Çekme testinden elde edilen veriler, bir malzemenin gerçek dünya koşullarında nasıl davranacağını tahmin etmek için kullanılabilir. Bu, malzeme arızasının önlenmesine ve ürün güvenliğinin ve performansının iyileştirilmesine yardımcı olabilir.
• Uygun Maliyet : Çekme testi, bir malzemenin mekanik özelliklerini belirlemenin nispeten ucuz bir yoludur. Çekme testi için gerekli ekipman yaygın olarak mevcuttur ve aşırı karmaşık değildir, bu da maliyet etkinliğine katkıda bulunur.
• Kullanım Kolaylığı : Çekme testlerinin gerçekleştirilmesi nispeten kolaydır ve sonuçların yorumlanması kolaydır. Bu, çekme testini rutin testler ve kalite kontrol için pratik bir seçenek haline getirir.

Sonuç olarak çekme testi malzeme bilimi ve mühendisliğinde değerli bir araçtır. Bir malzemenin mekanik özellikleri hakkında temel verileri sağlayarak geniş bir ürün ve uygulama yelpazesinin güvenliğini, performansını ve güvenilirliğini sağlamaya yardımcı olur.

Çekme Testlerinin Zamana Bağlı Yük İlerlemesine Göre Sınıflandırılması

Çekme testi, yükün zaman içinde nasıl uygulandığını ifade eden yükün zamansal ilerlemesine göre farklılaştırılabilir. Bu kritere dayanan üç ana çekme testi türü vardır: statik, dinamik ve yorulma.

• Statik Çekme Testi : Statik çekme testinde yük uzun bir süre boyunca yavaş ve sabit bir şekilde uygulanır. Yükleme hızı, malzemenin uygulanan gerilime tam olarak tepki verecek kadar zamanı olacak kadar yavaştır ve malzemedeki gerinim, uygulanan gerilimle doğru orantılıdır. Bu tip test, malzemenin elastik modülünü, akma mukavemetini ve nihai çekme mukavemetini belirlemek için kullanılır.
• Dinamik Çekme Testi : Dinamik çekme testinde yük hızlı bir şekilde uygulanır. Yükleme hızı, malzemenin uygulanan strese tam olarak yanıt verecek zamanı olmayacak kadar hızlıdır. Bu tür testler, darbe veya çarpışma senaryoları gibi uygulamalarda önemli olabilecek yüksek gerinim oranları altında malzemenin tepkisini belirlemek için kullanılır. Malzemenin dinamik yükleme altındaki davranışı, statik yükleme altındaki davranışından önemli ölçüde farklı olabilir.
• Yorulma Çekme Testi : Yorulma çekme testinde malzemeye döngüsel bir yük uygulanır. Yük, tipik olarak sinüzoidal bir dalga biçimiyle minimum ve maksimum değer arasında değişir. Bu tip test, malzemenin yorulmadan önce dayanabileceği yük çevrimlerinin sayısı olan yorulma ömrünü belirlemek için kullanılır. Yorulma testi, uçak kanadı veya araba süspansiyon bileşeni gibi malzemenin tekrarlanan yüklemeye maruz kaldığı uygulamalarda önemlidir.

Bu testlerin her biri malzemenin mekanik özellikleri hakkında farklı bilgiler sağlar ve malzemenin farklı yükleme koşulları altındaki davranışını tahmin etmek için kullanılabilir. Test seçimi, spesifik uygulamaya ve malzemenin hizmet sırasında deneyimlemesi beklenen yükleme türüne bağlıdır.

Metalik malzemeler için çekme testi

Endüstride en sık kullanılan testlerden biri olan çekme testi, malzemelerin birçok mekanik özelliğini değerlendirir. Bu özellikler, test tarafından oluşturulan ve gerilim-gerinim eğrisi olarak bilinen bir grafiğin analizinden elde edilir. Bu eğri, süreçte yer alan matematiksel analizin tamamlanmasında etkilidir.

Metalik malzemelerin gerilim-gerinim eğrisi, testteki tüm önemli parametreleri tanımlamamıza olanak tanır. Aşağıda, malzeme mekanik gerilime maruz kaldığında belirginleşen bu parametrelerin daha iyi anlaşılmasını ele alacağız. Bu parametreler, malzemenin kendisine uygulanan gerilimleri iletme veya direnme kapasitesini belirler.

Gerilim-gerinim eğrisi, gerilim (bir nesne üzerindeki birim alan başına kuvvet) ile gerilim (gerilmenin neden olduğu deformasyon) arasındaki ilişkinin grafiksel bir temsilidir. Gerilim-gerinim eğrisinin birkaç önemli bölgesi ve ilgi noktası vardır.

Şekil 2 – Bir çekme testinin tipik gerilim-gerinim eğrisi

Sünek bir malzeme olan yumuşak çeliğin gerilim-gerinim eğrisi, uygulanan kuvvetten türetilen gerilim ile gerilimden kaynaklanan gerinim veya deformasyon arasındaki ilişkinin grafiksel bir temsilidir. Eğri, her biri gerilim altında farklı malzeme davranışını temsil eden birkaç farklı bölgeye bölünmüştür. Her bölgenin ve ondan türetilen özelliklerin ayrıntılı bir açıklaması aşağıda verilmiştir:

Gerilme : Gerilme, bir yük uygulandığında malzemenin maruz kaldığı iç kuvvetlerin bir ölçüsüdür. Uygulanan kuvvetin (F), malzemenin orijinal kesit alanına (A0) bölünmesiyle hesaplanır. Stres tipik olarak Pascal (Pa) veya inç kare başına pound (psi) gibi basınç birimleriyle ölçülür. Formül:

σ = F / A0

Bu hesaplama, kuvvetin alan boyunca eşit olarak dağıtıldığını varsayar. Kuvvet tekdüze değilse, herhangi bir noktadaki gerilim, bu formülle verilen ortalama gerilimden daha yüksek veya daha düşük olabilir.

Gerinim : Gerinim, bir malzemenin strese tepki olarak ne kadar deforme olduğunu ölçer. Uzunluktaki değişikliğin (ΔL) malzemenin orijinal uzunluğuna (L0) bölünmesiyle hesaplanır. Formül:

ε = ΔL / L0

Bu hesaplama deformasyonun malzemenin uzunluğu boyunca eşit olduğunu varsayar. Deformasyon düzgün değilse, herhangi bir noktadaki gerinim bu formülle verilen ortalama gerinimden daha yüksek veya daha düşük olabilir.

Oransal Limit (Elastik Bölge) : Malzemenin elastik davrandığı ve deformasyonun geçici olduğu eğrinin başlangıç ​​doğrusal kısmıdır. Bu aşamada stres ortadan kaldırılırsa malzeme orijinal şekline geri dönecektir. Bu bölgenin eğimi, malzemenin sertliğini ölçen Elastisite Modülü veya Young Modülü (E) olarak bilinir. Bu doğrusal bölgenin sonu Oransal Limit olarak bilinir.

Elastik Limit : Orantısal limitin hemen ötesinde elastik limit bulunur. Bu noktaya kadar malzeme, gerilim kaldırıldığında orijinal şekline geri dönecektir. Bu noktadan sonra kalıcı deformasyon meydana gelir.

Akma Noktası : Akma noktası elastik bölgenin sonunu ve plastik bölgenin başlangıcını belirtir. Malzemenin kalıcı deformasyona uğrayacağı ve gerilim kaldırıldığında orijinal şekline dönmeyeceği noktadır. Akma noktasındaki gerilime Akma Dayanımı (σy) adı verilir.

Gerinim Sertleşmesi (Plastik Bölge) : Akma noktasının ötesinde, yükte herhangi bir artış (hatta azalma) olmasa bile malzeme deforme olmaya devam edecektir. Bu bölge, malzemenin plastik deformasyon nedeniyle güçlendiği iş sertleşmesiyle karakterize edilir. Bu bölge Nihai Çekme Dayanımı noktasında sona ermektedir.

Nihai Çekme Mukavemeti (UTS) : Bu, malzemenin boyun verme (lokal deformasyon) meydana gelmeden önce dayanabileceği maksimum gerilimdir. Stres-gerinim eğrisindeki en yüksek noktadır.

Boyun Verme Bölgesi : UTS’nin ötesinde malzeme boyun vermeye maruz kalır, burada belirli bir noktada incelmeye ve zayıflamaya başlar, bu da mühendislik gerilmesinde (kuvvet/orijinal alan) bir azalmaya yol açar. Bununla birlikte, boyundaki alanın azalması nedeniyle malzeme üzerindeki gerçek veya gerçek gerilim artmaya devam etmektedir.

Kırılma Noktası : Malzemenin en sonunda kırıldığı veya kırıldığı nokta kırılma noktasıdır. Bu noktadaki stres kırılma stresidir.

Elastik Faz : Elastik faz, gerilim-gerinim eğrisinin, gerilim kaldırıldığında malzemenin orijinal şekline döneceği kısmıdır. Bu aşama, Hooke Yasası ile tanımlandığı gibi, gerilim ve gerinim arasındaki doğrusal bir ilişki ile karakterize edilir.

Plastik Faz : Plastik faz, gerilim ortadan kaldırıldığında malzemenin kalıcı deformasyona uğrayacağı gerilim-gerinim eğrisinin kısmıdır. Bu aşama, stres ve gerinim arasında doğrusal olmayan bir ilişki ile karakterize edilir.

Hooke Yasası : Hooke Yasası, bir malzemeye uygulanan gerilmenin, gerilme malzemenin elastiklik sınırını aşmadığı sürece, yaşadığı gerinim ile doğru orantılı olduğunu belirtir.

Hooke Yasası şu şekilde ifade edilebilir:

F = -k * x

Nerede:

• F malzemeye uygulanan kuvvettir,
• k, yay sabiti olarak bilinen malzemeye özgü bir sabittir,
• x, malzemenin yer değiştirmesidir (orijinal konumundan gerildiği veya sıkıştırıldığı miktar).

Negatif işaret, yayın uyguladığı kuvvetin yer değiştirme yönünün tersi yönde olduğunu gösterir.

Çekme testi ve gerilim-gerinim ilişkileri bağlamında Hooke Yasası sıklıkla şu şekilde ifade edilir:

σ = E * ε

Burada:

• σ uygulanan strestir,
• E, malzemenin sertliğini tanımlayan bir sabit olan elastikiyet modülüdür (Young modülü olarak da bilinir),
• ε birim uzunluk başına gerinim veya deformasyondur.

Hooke Yasasının bu versiyonu, bir malzemedeki gerinimin uygulanan stresle orantılı olduğunu ve orantılılık sabitinin elastiklik modülü olduğunu belirtir. Bu ilişki, gerilim malzemenin elastik sınırı dahilinde olduğu sürece geçerlidir. Elastik sınırın ötesinde malzeme plastik deformasyona uğrayabilir ve Hooke Yasası artık geçerli değildir.

Esneklik Modülü ( Young Modülü) : Esneklik modülü veya Young modülü bir malzemenin sertliğinin bir ölçüsüdür. Stresin (σ), stres-gerinim eğrisinin elastik (doğrusal) bölgesindeki gerinime (ε) bölünmesiyle hesaplanır. Formül:

E = σ / ε

Bu hesaplama, malzemenin Hooke Yasasına uyduğunu ve gerilim-gerinim ilişkisinin ilgili bölgede doğrusal olduğunu varsayar. Malzeme Hooke Yasasına uymuyorsa veya gerilim-gerinim ilişkisi doğrusal değilse elastisite modülü gerilim ve gerinime göre değişebilir.

Poisson Oranı : Poisson oranı, bir malzemenin başka bir yönde gerildiğinde (veya sıkıştırıldığında) bir yönde ne kadar büzülme (veya genişleme) eğiliminde olduğunu ölçer. Enine gerinimin (εt, uygulanan gerilime dik yöndeki gerinim) boyuna gerinime (εl, uygulanan gerilimin yönündeki gerinim) negatif oranı alınarak hesaplanır. Formül:

ν = – εt / εl

Bu hesaplama, malzemenin izotropik olduğunu (özelliklerinin her yönde aynı olduğunu) ve gerinimlerin küçük olduğunu varsayar. Malzeme anizotropikse veya şekil değiştirmeler büyükse Poisson oranı, şekil değiştirmenin yönüne ve büyüklüğüne göre değişebilir.

Esneklik Modülü : Esneklik modülü, bir malzemenin elastik olarak deforme olduğunda enerjiyi absorbe etme ve daha sonra yük kaldırıldığında bu enerjiyi geri verme yeteneğinin bir ölçüsüdür. Gerilme-gerinim eğrisinin elastik kısmının altındaki alandır.

Boyun Verme veya Alan Azaltma : Boyun verme, göreceli olarak büyük miktarlarda gerinimin malzemenin küçük bir bölgesinde orantısız bir şekilde lokalize olduğu bir çekme deformasyonu şeklidir. Boyunlu bölgede malzemenin kesit alanı azalır ve sonuçta kırılma meydana gelir.

Tokluk Modülü : Tokluk modülü, bir malzemenin kırılmaya kadar enerjiyi absorbe etme yeteneğinin bir ölçüsüdür. Kırılma noktasına kadar gerilim-gerinim eğrisi altında kalan toplam alandır. Sünek malzemeler için bu, eğrinin hem elastik hem de plastik bölgelerini içerir. Kırılma öncesinde plastik deformasyonu çok az olan veya hiç olmayan kırılgan malzemeler için tokluk modülü genellikle esneklik modülüne eşdeğerdir.

Aşağıdaki şekilde sünek ve kırılgan malzemeler için tipik çekme testi gösterilmektedir; sünek malzemeler büyük bir plastik deformasyona sahip olma eğilimindedir ve test sırasında test parçasında daha sıkı bir deformasyon meydana gelir; bu durum bakır, düşük karbonlu çelikler veya çelik için geçerlidir. Gevrek malzemeler söz konusu olduğunda, plastik deformasyon çok az meydana gelir veya hiç oluşmaz, malzeme kendisini deforme etmek için uygulanan tüm enerjiyi depoladığından ve yıkıcı bir şekilde kırıldığından, bu durum gri dökme demir, temperlenmiş çelik ve seramik malzemelerde meydana gelir.

Şekil 3 – Düşük karbonlu çelik, bakır ve dökme demirin tipik gerilim-gerinim eğrisi

Bir metal gerilim-gerinim eğrisinin şekli ve büyüklüğü, bileşimine, ısıl işleme, önceki plastik gerinim geçmişine ve test sırasında uygulanan gerinim hızına, sıcaklığa ve gerilim durumuna bağlıdır.

Çekme testleri, metaller ve alaşımlar dahil olmak üzere çeşitli malzemeler üzerinde gerçekleştirilir. Aşağıda bazı yaygın metalik malzemeler ve bunların tipik çekme testi değerleri verilmiştir:

• Çelik : Çelik, geniş uygulama alanına sahip, dünyada en yaygın kullanılan metallerden biridir. Çeliğin çekme mukavemeti, türüne ve işlenmesine bağlı olarak büyük ölçüde değişebilir, ancak genel olarak yumuşak çelik için 400-500 MPa arasındadır. Yüksek mukavemetli, düşük alaşımlı çelikler 800 MPa’ya kadar çekme mukavemetine sahip olabilir.
• Alüminyum : Alüminyum hafif ve sünek bir metaldir. Saf alüminyumun çekme mukavemeti 90-100 MPa civarındadır, ancak alüminyum alaşımlarının çekme mukavemetleri 200 MPa’dan 600 MPa’ya kadar değişebilir.
• Bakır : Bakır mükemmel elektrik iletkenliğiyle bilinir. Bakırın çekme mukavemeti yaklaşık 210-220 MPa’dır. Bronz ve pirinç gibi bakır alaşımları genellikle 400 MPa’yı aşan daha yüksek çekme mukavemetine sahiptir.
• Titanyum : Titanyum, havacılık uygulamalarında sıklıkla kullanılan güçlü, hafif bir metaldir. Ticari olarak saf titanyumun çekme mukavemeti yaklaşık 240-370 MPa iken titanyum alaşımlarının çekme mukavemeti 1000 MPa’nın üzerinde olabilir.
• Nikel : Nikelin çekme mukavemeti 460-1400 MPa civarındadır. Jet motorları gibi yüksek sıcaklık uygulamalarında kullanılan nikel bazlı süper alaşımlar, 1000 MPa’nın üzerinde çekme dayanımlarına sahip olabiliyor.

Bunlar yaklaşık değerlerdir. Gerçek çekme mukavemeti, kullanılan spesifik alaşım, üretim süreci ve malzeme üzerinde yapılan herhangi bir ısıl işlem veya mekanik işlem gibi faktörlere bağlı olarak değişebilir.

Polimerler için çekme testi:

Polimerik malzemeler genellikle karbon, hidrojen ve diğer metalik olmayan elementlerden oluşan, çok büyük moleküllerden oluşan, düşük yoğunluğa sahip ve son derece esnek olabilen organik bileşiklerdir.

Polimerler göz önüne alındığında, test yapısal ve dış parametrelere duyarlıdır, dolayısıyla üç grup polimer için tipik eğriler vardır: kırılgan (a), plastik (b) ve elastomerik (c), polimerlerin davranışının polimerlerden farklı olduğu açıkça görülmektedir. metaller, esas olarak deformasyon mekanizmalarından dolayı. Bu durumda kullanılan ana standartlar ASTM D638 ve ISO 527-1’dir.

Şekil 4 – (a) kırılgan polimerler, (b) plastikler, (c) elastomerler için gerilim-gerinim eğrisi.

Çekme testi metaller için olduğu kadar polimer malzemeler için de aynı derecede önemlidir. Polimerin türüne, formülasyonuna ve işlenmesine bağlı olarak büyük ölçüde değişebilen malzemenin mekanik özellikleri hakkında önemli bilgiler sağlar. Aşağıda bazı yaygın polimerler ve bunların tipik çekme testi değerleri verilmiştir:

• Polietilen (PE) : Polietilen en yaygın kullanılan polimerlerden biridir. Çekme mukavemeti yoğunluğuna ve moleküler yapısına göre değişiklik gösterebilir. Düşük Yoğunluklu Polietilen (LDPE) tipik olarak 8-17 MPa çekme mukavemetine sahipken, Yüksek Yoğunluklu Polietilen (HDPE) 20-33 MPa çekme mukavemetine sahiptir.
• Polipropilen (PP) : Polipropilen, ambalajlamadan otomotiv bileşenlerine kadar çeşitli uygulamalarda kullanılan çok yönlü bir polimerdir. Çekme mukavemeti tipik olarak 25-35 MPa arasında değişir.
• Polivinil Klorür (PVC) : PVC, borulardan giyime kadar çeşitli uygulamalarda yaygın olarak kullanılan bir termoplastiktir. Sert PVC’nin çekme mukavemeti 55 MPa’ya kadar çıkabilirken, esnek PVC’nin çekme mukavemeti tipik olarak 10-25 MPa’dır.
• Polistiren (PS) : Polistiren, genellikle tek kullanımlık çatal bıçak takımlarında ve CD kutularında kullanılan sert, kırılgan bir plastiktir. Çekme mukavemeti tipik olarak 35-50 MPa civarındadır.
• Polietilen Tereftalat (PET) : PET, içecek şişelerinde ve diğer ambalaj uygulamalarında yaygın olarak kullanılır. Çekme mukavemeti tipik olarak 50-80 MPa arasında değişir.
• Polikarbonat (PC) : Polikarbonat, gözlük ve elektronik bileşenler gibi iyi darbe direnci gerektiren uygulamalarda sıklıkla kullanılan sert, şeffaf bir plastiktir. Çekme mukavemeti tipik olarak 55-75 MPa arasında değişir.
• Politetrafloroetilen (PTFE/Teflon) : PTFE, yüksek sıcaklık direnci ve düşük sürtünme gibi benzersiz özellikleri nedeniyle geniş bir uygulama yelpazesine sahip, yüksek performanslı bir polimerdir. Çekme mukavemeti tipik olarak 20-35 MPa civarındadır.

Bunlar yaklaşık değerlerdir. Gerçek çekme mukavemeti, polimerin spesifik formülasyonu, üretim süreci ve malzemede kullanılan katkı maddeleri veya dolgu maddeleri gibi faktörlere bağlı olarak değişebilir.

Seramik malzemeler için çekme testi

Seramik malzemeler genellikle metalik ve metalik olmayan elementlerin, genellikle oksitler, nitrürler ve karbürlerin bir kombinasyonudur. Genellikle ısı ve elektrik yalıtkanlarıdır ve aynı zamanda yüksek sıcaklıklara ve zorlu ortamlara metallere ve polimerlere göre daha dayanıklıdırlar. Mekanik özelliklere gelince, seramikler sert fakat kırılgandır.

Çekme testi, seramik malzemelerin mekanik özelliklerinin belirlenmesinde kritik bir yöntemdir. Bununla birlikte, seramikler genellikle kırılgandır ve nispeten düşük gerinimlerde kırılma eğilimleri nedeniyle çekme yükü altında test edilmesi zor olabilir.

Bu nedenle, çekme dayanımını tahmin etmek için sıklıkla eğilme testi veya halka üzerinde halka testleri gibi dolaylı yöntemler kullanılır. İşte bazı yaygın seramik malzemeler ve bunların tipik çekme mukavemeti değerleri:

• Alümina (Al2O3) : Alümina, iyi elektrik yalıtımı, yüksek sıcaklık dayanımı ve yüksek sertliği nedeniyle yaygın olarak kullanılan bir teknik seramiktir. Alümina seramiklerin çekme mukavemeti tipik olarak 200-400 MPa arasında değişir.
• Zirkonya (ZrO2) : Zirkonya seramikleri, özellikle de itriya ile stabilize edilenler, diğer seramiklere kıyasla yüksek mukavemet ve tokluklarıyla bilinir. Zirkonya seramiklerinin çekme mukavemeti 800-1000 MPa arasında değişebilir.
• Silisyum Karbür (SiC) : Silisyum karbür, mükemmel ısı iletkenliğine sahip, çok sert, yüksek sıcaklığa dayanıklı bir seramiktir. Çekme mukavemeti tipik olarak 300-500 MPa aralığına düşer.
• Silisyum Nitrür (Si3N4) : Silisyum nitrür seramikleri, yüksek kırılma tokluğu ve termal şok direnciyle bilinir. Silisyum nitrür seramiklerinin çekme mukavemeti 500-800 MPa arasında değişebilir.
• Bor Karbür (B4C) : Bor karbür bilinen en sert malzemelerden biridir ve genellikle vücut zırhında ve yüksek sertlik gerektiren diğer uygulamalarda kullanılır. Çekme mukavemeti tipik olarak 300-400 MPa civarındadır.
• Cam Seramikler : Tencerelerde kullanılanlar gibi cam seramiklerin çekme mukavemetleri 50-100 MPa arasında değişebilmektedir.

Bunlar yaklaşık değerlerdir. Gerçek çekme mukavemeti, seramiğin özel formülasyonu, üretim süreci ve malzemede kullanılan katkı maddeleri veya sinterleme yardımcıları gibi faktörlere bağlı olarak değişebilir.

Kompozit malzemeler için çekme testi

Kompozit malzemeler, önemli ölçüde farklı fiziksel veya kimyasal özelliklere sahip iki veya daha fazla bileşen malzemeden yapılır. Birleştirildiğinde, tek tek bileşenlerden farklı özelliklere sahip bir malzeme üretirler. Kompozit malzemelerin çekme mukavemeti, kullanılan malzeme türüne ve bunların düzenine bağlı olarak büyük ölçüde değişebilir. Aşağıda bazı yaygın kompozit malzemeler ve bunların tipik çekme mukavemeti değerleri verilmiştir:

• Elyaf Takviyeli Polimerler (FRP) : Elyaflarla güçlendirilmiş polimer matristen yapılan bir tür kompozit malzemedir. Lifler mukavemet ve sertliği sağlarken matris, yükü lifler arasında eşit olarak dağıtır. Çekme mukavemeti, kullanılan elyafın ve matrisin tipine bağlı olarak büyük ölçüde değişebilir. Örneğin, karbon fiber kompozitler 1500-2000 MPa’ya kadar çekme mukavemetine sahip olabilirken, cam elyaf kompozitler tipik olarak 500-1000 MPa aralığında çekme mukavemetine sahiptir.
• Metal Matris Kompozitleri (MMC) : Bir metalin diğer metaller, seramikler veya karbon fiberlerle güçlendirildiği kompozitlerdir. MMC’lerin çekme mukavemeti kullanılan malzemeye bağlı olarak 200-800 MPa arasında değişebilmektedir.
• Seramik Matrisli Kompozitler (CMC) : Fiberlerle güçlendirilmiş seramik matristen yapılan kompozitlerdir. Metallerin arızalanabileceği yüksek sıcaklıklarda güçlerini ve tokluklarını koruyacak şekilde tasarlanmıştır. CMC’lerin çekme mukavemeti 200-600 MPa arasında değişebilir.
• Beton : Beton, çimento ile birbirine bağlanmış agregadan (çakıl ve kum) oluşan kompozit bir malzemedir. Betonun çekme dayanımı, basınç dayanımından çok daha düşüktür; tipik olarak 2-5 MPa civarındadır.
• Ahşap : Ahşap, lignin matrisi ile birbirine bağlanan selüloz liflerinden yapılmış doğal bir kompozit malzemedir. Ahşabın çekme mukavemeti türe ve tane yönüne göre değişiklik gösterebilir ancak genellikle 40-120 MPa aralığında değişir.

Bunlar yaklaşık değerlerdir. Gerçek çekme mukavemeti, kompozitin spesifik formülasyonu, üretim süreci ve takviyenin yönü gibi faktörlere bağlı olarak değişebilir.

Çekme Test Makinasında çekme testi

Çekme testi , çeşitli mekanik testler yapmanıza olanak tanıyan bir Çekme Test Cihazı veya Üniversal Test Cihazı üzerinde yapılabilir . Test için kullanılan bu makineler hidrolik veya elektromekanik olabilir ve elektromekanik, hız değişimi ve hareketli kirişin yer değiştirmesi üzerinde daha fazla kontrol sağlayan bir elektrik motoruna dayanmaktadır.

Pençeler numunelerin sabitlenmesini ve eksenel hizalanmasını garanti eder ve en yaygın sabitleme sistemleri kama, flanş veya dişlidir. Gerinim-gerinim grafiğini çizmek için, uygulanan kuvvet bir yük hücresi kullanılarak anında ölçülür, uzama ise ekipmanın kodlayıcısı veya gerinim ölçerler aracılığıyla ölçülür. Ekipman, parametrelerin ve fonksiyonların kontrol edilmesine ve ayarlanmasına ve ayrıca daha fazla analiz için ekipmana bağlı bir bilgisayara kaydedilebilecek raporların oluşturulmasına olanak tanıyan test sonuçlarının görselleştirilmesine olanak tanıyan bir yazılıma sahiptir.

Çekme testinin doğruluğunun elbette ekipmanın hassasiyetine ve kalitesine bağlı olduğunu hatırlamakta fayda var. Ekipmanın doğru boyutlandırılması ve ekstansometre kullanımıyla birlikte hassas yük hücrelerinin kullanılması, test sonuçlarının güvenilirliğini sağlar.

UTM kullanılarak yapılan bir Çekme testinde, numune plakaların arasına yerleştirilir ve mekanizma bir ÇEKME yükü uygular. Yük ve deformasyon kontrol sistemi tarafından ölçülür ve kaydedilir. Testten elde edilen veriler daha sonra malzemenin Gösterdiği dayanımı ve diğer özelliklerini hesaplamak için kullanılabilir.

Şekil 5 – Çekme Test Cihazı: Tek kolonlu ve çift kolonlu model

Çekme testini gerçekleştirmek için kullanılan numune

Test Çadır Makinesinde çekme testi için kullanılan numune, tipik olarak test edilecek malzemenin standartlaştırılmış bir numunesidir. Numunenin şekli, boyutu ve hazırlanması, malzemeye ve takip edilen spesifik test standartlarına bağlı olarak değişebilir. Ancak çekme testi numuneleri için yaygın olarak kullanılan şekil “köpek kemiği” şeklidir.

“Köpek kemiği” şeklindeki numunenin ortasında dar, düz bir bölüm ve uçları daha geniştir. Dar bölüm, malzemenin çekme yüklemesi altında kırılacağı yerdir. Bu şekil, gerilimin orta kısımda eşit şekilde dağılmasını ve kırılmanın test makinesinin tutma yerlerinden uzakta oluşmasını sağlayarak daha doğru sonuçlar sağlar.

Dar bölümün uzunluğu, genişliği ve kalınlığı dahil olmak üzere numunenin boyutları test standartlarına göre belirlenir. Örneğin, metalik malzemelerin çekme testi için ortak bir standart olan ISO 6892 ve ASTM E8 , çeşitli türlerdeki “köpek kemiği” numunelerinin boyutlarını belirtir.

Testten önce numune genellikle orta bölümde ölçü çizgileriyle işaretlenir. Bu çizgiler, gerinimin hesaplanması için gerekli olan test sırasında numunenin uzunluğundaki değişimi ölçmek için kullanılır.

Numune daha sonra UTM’ye monte edilir ve numunenin uçları makinenin tutma yerlerine sabitlenir. Makine, numuneye bir çekme yükü uygulayarak numuneyi kırılıncaya kadar gerer. Uygulanan kuvvet ve numunenin uzunluğundaki değişiklik test boyunca kaydedilerek gerilim ve gerinimin hesaplanması ve malzemenin mekanik özelliklerinin belirlenmesi için gerekli veriler sağlanır.

Şekil 7 – Teknik standarda göre çekme testi için test numuneleri

Çekme Test Cihazı

Çekme Test Cihazı kullanılarak çekme testinin yapılması birkaç adımdan oluşur. İşte sürecin genel bir taslağı:

• Numune Hazırlama: Çekme deneyinde ilk adım numunenin hazırlanmasıdır. Bu genellikle test sırasında kuvvetin eşit şekilde dağıtılmasını sağlamak için malzemenin belirli bir formda, genellikle köpek kemiği şeklinde kesilmesini ve şekillendirilmesini içerir.
• Numunenin Montajı: Numune daha sonra çekme test makinesine monte edilir. Makinenin iki kelepçesi vardır; biri sabit, diğeri hareket edebilir. Numune her iki ucundan bu kelepçelere sabitlenir.
• Parametrelerin Ayarlanması: Operatör, UTM’nin kontrol ünitesini kullanarak testin parametrelerini ayarlar. Bu genellikle kuvvetin uygulanacağı hızı ve testi sonlandıracak maksimum kuvvet veya uzamayı içerir.
• Yükün Uygulanması: Numune güvenli bir şekilde monte edildikten sonra çekme test makinesi numuneye kontrollü bir kuvvet uygular. Hareketli kelepçe numuneyi çeker, gerer ve kuvveti kademeli olarak artırır.
• Verilerin Kaydedilmesi: Kuvvet uygulandıkça makine, numunenin uzunluğundaki değişimi ve uygulanan kuvvet miktarını ölçer ve kaydeder. Bu veriler stres ve gerinimi hesaplamak için kullanılır.
• Bir Gerilim-Gerilme Eğrisi Oluşturma: Kaydedilen veriler, malzemenin uygulanan kuvvete tepkisinin bir grafiği olan bir gerilim-gerinim eğrisi oluşturmak için kullanılır. Bu eğri malzemenin mekanik özellikleri hakkında değerli bilgiler sağlar.
• Sonuçların Analizi: Son adım, sonuçların analiz edilmesidir. Bu, gerilim-gerinim eğrisinin yorumlanmasını ve akma mukavemeti, nihai çekme mukavemeti ve elastikiyet modülü gibi temel özelliklerin hesaplanmasını içerir.

Kesin prosedür, test edilen malzemenin türüne ve testin özel gereksinimlerine bağlı olarak değişebilir. Örneğin bazı testler belirli sıcaklıklarda veya gerinim oranlarında gerçekleştirilebilir. Doğru ve güvenilir sonuçlar elde etmek için her zaman ilgili test standartlarına ve yönergelerine uyun.

Çekme Test Cihazı kullanılarak yapılan çekme testinde elde edilen veriler

Çekme Test Cihazı kullanılarak çekme testi yapılırken birkaç önemli veri elde edilir:

• Kuvvet ve Yer Değiştirme Verileri : UTM, test boyunca numuneye uygulanan kuvveti ve bunun sonucunda numunenin yer değiştirmesini (uzunluktaki değişikliği) kaydeder. Bu ham veriler stres ve gerinimi hesaplamak için kullanılabilir.
• Gerilim-Gerilme Eğrisi : Gerilim (kuvvetin orijinal kesit alanına bölümü) ve gerinim (uzunluktaki değişimin orijinal uzunluğa bölümü) hesaplanır ve bir gerilim-gerinim eğrisi oluşturmak için birbirlerine göre çizilir. Bu eğri malzeme biliminde temel bir veridir ve malzemenin mekanik özellikleri hakkında zengin bilgiler sağlayabilir.

Gerilim-gerinim eğrisinden birkaç temel özellik belirlenebilir:

• Elastik Modül (Young Modülü) : Bir malzemenin sertliğinin ölçüsüdür. Gerilim-gerinim eğrisinin başlangıç ​​doğrusal kısmının eğimi olarak hesaplanır.
• Akma Dayanımı : Bu, bir malzemenin plastik olarak (kalıcı olarak) deforme olmaya başladığı strestir. Tipik olarak gerilim-gerinim eğrisinin doğrusallıktan saptığı nokta olarak belirlenir.
• Nihai Çekme Dayanımı : Bir malzemenin dayanabileceği maksimum gerilimdir. Gerilme-gerinim eğrisindeki maksimum nokta olarak belirlenir.
• Kopma Uzaması : Bu, bir malzemenin sünekliğinin veya kırılmadan önce ne kadar deforme olabileceğinin bir ölçüsüdür. Genellikle uzunluktaki yüzde artış olarak ifade edilir ve gerilim-gerinim eğrisinin maksimum noktasındaki gerinimden belirlenir.
• Eğrinin Altındaki Alan : Gerilim-gerinim eğrisinin altındaki alan, malzemenin dayanıklılığı veya kırılmadan önce enerjiyi absorbe etme yeteneği hakkında bilgi sağlayabilir.

Bu veri noktaları, bir malzemenin mekanik özelliklerine ve çekme yükü altındaki davranışına ilişkin kapsamlı bir genel bakış sağlar. Çok çeşitli endüstrilerde malzeme seçimi, tasarım, kalite kontrol ve arıza analizi için çok önemlidirler.

Çekme testindeki sonuçların istatistiksel tedavisi

Çekme testindeki sonuçların istatistiksel olarak işlenmesi, ölçülen özelliklerin güvenilirliğini ve değişkenliğini anlamak için çok önemlidir. Diğer istatistiksel parametrelerin yanı sıra ortalama değerleri, standart sapmaları ve güven aralıklarını belirlemek için birden fazla test sonucunun analiz edilmesini içerir. Bu analiz, malzemenin özelliklerinin tutarlılığı ve test prosedürünün kesinliği hakkında fikir verebilir.

• Ortalama Değerler : Bir mülkün ortalama değeri, tüm bireysel ölçümlerin toplanması ve ölçüm sayısına bölünmesiyle hesaplanır. Bu, ilgili ISO veya ASTM standartlarında verilen spesifikasyonlarla karşılaştırılabilecek ortalama bir değer verir. Örneğin, bir grup çelik numunesinin ortalama çekme mukavemeti, karbon yapısal çeliği için ASTM A36’da belirtilen minimum çekme mukavemeti ile karşılaştırılabilir.
• Standart Sapma : Standart sapma, verilerin ortalama etrafındaki yayılımını ölçer. Standart sapmanın düşük olması veri noktalarının ortalamaya yakın olduğunu, yüksek standart sapma ise veri noktalarının daha geniş bir aralığa yayıldığını gösterir. Metalik malzemelerin çekme testi standardı olan ASTM E8/E8M, güvenilir bir standart sapmanın hesaplanması için en az sekiz geçerli test sonucunun gerekli olduğunu belirtir.
• Güven Aralıkları : Güven aralıkları, gerçek popülasyon ortalamasının belirli bir yüzdeye (genellikle %95 veya %99) düşme olasılığının yüksek olduğu bir aralık sağlar. Bunlar ortalama değerin kesinliğinin bir ölçüsüdür. Metalik malzemelerin oda sıcaklığında çekme testi standardı olan ISO 6892-1, güven aralıklarının hesaplanmasına yönelik prosedürleri belirtir.
• Aykırı Değerler : Aykırı değerler diğerlerinden önemli ölçüde farklı olan veri noktalarıdır. Bunlar ölçüm hatalarından, numune kusurlarından veya diğer anormalliklerden kaynaklanabilir. Hem ISO hem de ASTM standartları aykırı değerlerin nasıl belirleneceği ve ele alınacağı konusunda rehberlik sağlar. Örneğin ASTM E178, malzeme testinden elde edilen verilerdeki aykırı değerlerle başa çıkmak için standart uygulamaları açıklamaktadır.
• Spesifikasyonlarla Karşılaştırma : İstatistiksel parametreler hesaplandıktan sonra ilgili ISO veya ASTM standartlarında verilen spesifikasyonlarla karşılaştırılabilir. Ortalama değerler belirlenen aralıklar dahilindeyse ve standart sapmalar kabul edilebilir düzeydeyse malzemenin standardı karşıladığı düşünülebilir.

Çekme testi sonuçlarının istatistiksel olarak işlenmesi, malzemenin özelliklerinin ve test prosedürünün güvenilirliğinin daha eksiksiz anlaşılmasını sağlar. Malzemelerin ilgili ISO ve ASTM standartlarının gerekliliklerini karşılamasını sağlamanın önemli bir parçasıdır.

Çekme testi Standartları

Mekanik testlerin yapılması söz konusu olduğunda en çok kullanılan standartlar, malzemelerin özelliklerine ve test yöntemine atıfta bulunan standartlardır. Yöntemlerden biri, belirli bir mekanik testi gerçekleştirmek için doğru prosedürü açıklar.

Böylece aynı yöntem izlenerek aynı malzeme için elde edilen sonuçlar benzerdir ve testin yapıldığı her yerde tekrarlanabilir. Test laboratuvarları tarafından kullanılan teknik standartların bazı örnekleri şunlardır:

Metalik malzemeler

Metalik malzemeler üzerinde çekme testinde kullanılan ana standartlardan bazıları şunlardır:

• ISO 6892-1 : Bu standart, metalik malzemelerin çekme testi yöntemini belirtir ve oda sıcaklığında belirlenebilecek mekanik özellikleri tanımlar.
• ISO 10113: Bu standart, çelikten yapılmış yassı ürünlerin plastik gerinim oranının belirlenmesi için bir yöntemi belirtir.
• ISO 10275: Bu standart, teneke kutuların, kapakların ve diğer şekillendirilmiş parçaların yapımında kullanılan, kalınlığı 6 mm’den az olan metalik levha ve şeritlerin çekme testi yöntemini belirtir.
• ISO 15630-1: Bu standart, çekme testi, nervürlü tel ve kaynaklı kumaş açısından betonun güçlendirilmesi için çeliğe uygulanabilir test yöntemlerini belirtir.
• ASTM E8/E8M : Metalik malzemelerin çekme testi için standart test yöntemidir. Herhangi bir biçimdeki metalik malzemelerin çekme özelliklerinin oda sıcaklığında test edilmesine yönelik prosedürü, özellikle akma mukavemeti, akma noktası uzaması, gerilme mukavemeti, uzama ve alanın azaltılmasının belirlenmesine yönelik yöntemleri kapsar.
• ASTM A370: Çelik ürünlerin mekanik testlerine yönelik bu standart test yöntemi ve tanımlar.
• ASTM B557: Bu standart, dövme ve dökme alüminyum ve magnezyum alaşımlı ürünlerin gerilim testini kapsar.
• ASTM E345: Bu standart, sabit gerinim hızı koşulları altında metalik bir malzemenin taşıyabileceği eksenel yükün belirlenmesini kapsar.
• ASTM E21: Bu standart, yüksek sıcaklıklarda çekme kuvvetlerine maruz kalan metallerin mukavemetinin belirlenmesini kapsar.
• ASTM E517: Bu standart, sac numunelerin plastik gerinim oranının belirlenmesini kapsar.

Polimer malzemeler

Polimer malzemeler üzerinde çekme testinde kullanılan ana standartlardan bazıları şunlardır:

• ISO 527-1 : Bu standart, plastiklerin ve plastik kompozitlerin belirli koşullar altında çekme özelliklerinin belirlenmesine yönelik genel prensipleri belirtir.
• ISO 527-2 : ISO 527’nin bu bölümü, kalınlığı 1 mm’den az olan plastik filmlerin ve levhaların gerilme özelliklerinin belirlenmesi için test koşullarını belirtir.
• ISO 527-3 : ISO 527’nin bu bölümü, dolgulu veya takviyeli bileşikler gibi çok fazlı sistemlere dayanan kalıplama ve ekstrüzyon plastiklerinin çekme özelliklerinin belirlenmesi için test koşullarını belirtir.
• ISO 37 : Bu standart, vulkanize ve termoplastik kauçukların çekme gerilme-gerinim özelliklerinin belirlenmesi için bir yöntemi kapsar.
• ISO 1926 : Bu standart, esnek hücresel malzemelerin gerilme özelliklerinin belirlenmesi için bir yöntemi belirtir.
• ASTM D638 : Bu, plastiklerin çekme özellikleri için standart test yöntemidir. Standart dambıl şeklindeki test numuneleri formundaki takviyesiz ve takviyeli plastiklerin çekme özelliklerinin belirlenmesini kapsar.
• ASTM D882 : İnce plastik tabakanın çekme özellikleri için bu standart test yöntemi. İnce tabaka ve film formundaki (kalınlığı 1,0 mm’den (0,04 inç) az) plastiklerin çekme özelliklerinin belirlenmesini kapsar.
• ASTM D1708 : Bu standart, mikrogerilme formundaki plastiklerin karşılaştırmalı çekme mukavemeti ve uzama özelliklerinin belirlenmesini kapsar.
• ASTM D412 : Bu standart, kauçuk ve elastomerleri test etmek için kullanılan prosedürleri kapsar. Sabit uzama altında gerilimi, uzamayı, sertleşmeyi ve sertleşmeyi belirlemek için test yöntemlerini içerir.
• ASTM D3039 / D3039M : Polimer matrisli kompozit malzemelerin çekme özelliklerine yönelik bu standart test yöntemi.

Kompozit malzemeler

Kompozit malzemeler üzerinde çekme testinde kullanılan ana standartlardan bazıları şunlardır:

• ISO 13003 : Bu standart, fiber takviyeli plastik kompozitlerin çekme özelliklerinin bölünmüş disk test numunesi kullanılarak belirlenmesine yönelik bir yöntemi belirtir.
• ISO 1922 : Bu standart, esnek hücresel malzemelerin gerilme özelliklerinin belirlenmesi için bir yöntemi belirtir.
• ISO 14129 : Bu standart, sürekli elyaflarla güçlendirilmiş seramik matrisli kompozit malzemelerin çekme özelliklerinin belirlenmesine yönelik yöntemleri kapsar.
• ISO 527-5 : Bu standart, tek yönlü fiber takviyeli plastik kompozitlerin çekme özelliklerinin ve test koşullarının belirlenmesine yönelik test yöntemleridir.
• ASTM D7267 / D7267M : Bu standart test yöntemi, sandviç yapıların çekme özelliklerinin belirlenmesini kapsar.
• ASTM D5450 / D5450M : Bu standart test yöntemi, çember sarılı polimer matrisli kompozit malzemelerin enine çekme özelliklerinin belirlenmesini kapsar.
• ASTM D3518 / D3518M : Bu standart test yöntemi, yüksek modüllü fiberlerle güçlendirilmiş polimer matrisli kompozit malzemelerin düzlem içi kayma tepkisinin belirlenmesini kapsar.
• ASTM D3039 / D3039M : Polimer matrisli kompozit malzemelerin çekme özellikleri için standart test yöntemidir. Yüksek modüllü fiberlerle güçlendirilmiş polimer matrisli kompozit malzemelerin düzlem içi çekme özelliklerinin belirlenmesini kapsar.
• ASTM D5766 / D5766M : Bu standart test yöntemi, birleştirilmiş yükleme sıkıştırma (CLC) test fikstürü kullanılarak polimer matrisli kompozitlerin çekme özelliklerinin belirlenmesini kapsar.
• ASTM D198 : Yapısal boyutlardaki kerestenin statik testlerine yönelik bu standart test yöntemleri.

Çekme testi sırasında ekstansometre kullanımı

Ekstensometre kullanılmadan yapılan testte, numunenin boyundaki artış, elastik deformasyonları ve tüm sistemin (makine, numune, yük hücresi, ve sabitleme elemanları).

Eğrinin elastik deformasyon bölgesindeki ölçümler önemli ölçüde etkilenir ve malzeme + sistem setinin özelliklerini temsil eder. Bununla birlikte, büyük deformasyonlar için (gerilme eğrisinin tek tip ve tekdüze olmayan plastik deformasyon bölgeleri), sistem deformasyonlarının etkisi, numunenin deformasyonuna bağlı olarak en aza indirilme eğilimindedir.

Bunun aksine, ekstensometrenin kullanıldığı testte ölçüm cihazı numuneye bağlanır. Yalnızca bir referans uzunluğu dahilinde malzemede meydana gelen deformasyonları ölçer, böylece makinenin ve kulpların deformasyonunun etkileri hariç tutulur.

Şekil 8 – Çekme testinde kullanılan tipik ekstansometre

Ekstansometri, eğrinin elastik bölgesinde esneklik ve orantısallığın yanı sıra esneklik ve esneklik modülleri gibi doğru özelliklerin elde edilmesi için gereklidir. Ek olarak, ekstensometrenin kullanılması, geleneksel akma limitinin belirlenmesinde daha fazla hassasiyet sağlar.

Aşağıdaki alüminyumun gerilim-gerinim eğrisinde iki ölçüm alınmıştır: siyah grafik ekstensometre kullanılmadan sonuçları temsil ederken, kırmızı grafik ekstensometre kullanımdayken sonuçları temsil eder. Young modülü için her iki durumda da (ekstensometre varken ve yokken) 71,4 GPa değeri elde edildi. Ancak ekstensometre kullanılmadığında direnç sınırı ve uzama için önemli ölçüde daha yüksek değerler gözlendi.

Şekil 9 – Ekstansometre kullanımıyla ve ekstensometre kullanımı olmadan alüminyumun gerilim-gerinim eğrisi

Çekme testi sonuçlarına ilişkin hususlar

Çekme testi, bir malzemenin mekanik özelliklerini değerlendirmek için kritik bir yöntemdir ancak sonuçların çeşitli faktörlerden etkilenebileceğini unutmamak önemlidir. Bu faktörlerin çekme testinin sonuçlarını nasıl etkileyebileceğine ilişkin bazı hususlar aşağıda verilmiştir:

• Testin Gerçekleştirilmesi Sıcaklığı : Çekme testinin gerçekleştirildiği sıcaklık, malzemenin davranışını önemli ölçüde etkileyebilir. Örneğin metaller genellikle düşük sıcaklıklarda daha kırılgan, yüksek sıcaklıklarda ise daha yumuşak hale gelir. Bu nedenle oda sıcaklığında test edilen bir malzeme, yükseltilmiş veya azaltılmış sıcaklıkta test edilen aynı malzemeden farklı özellikler sergileyebilir. Doğru ve tekrarlanabilir sonuçlar sağlamak için test sırasında sıcaklığı kontrol etmek ve kaydetmek çok önemlidir.
• Alaşım Çözünen İçeriği : Bir alaşımın bileşimi, özellikle de çözünen elementlerin miktarı ve türü onun mekanik özelliklerini büyük ölçüde etkileyebilir. Örneğin demire karbon eklenmesi, saf demirden önemli ölçüde farklı gerilme özelliklerine sahip çelik oluşturur. Farklı türde veya miktarlarda çözünen madde, bir alaşımın mukavemetini, sünekliğini ve diğer özelliklerini değiştirebilir; bu nedenle, test edilen malzemenin tam bileşimini bilmek önemlidir.
• Isıl ve Mekanik İşlemler : Herhangi bir ısıl işlem (ısıl işlem veya tavlama gibi) veya mekanik işlemler (işleme sertleştirme veya soğuk haddeleme gibi) dahil olmak üzere bir malzemenin geçmişi, mikro yapısını ve dolayısıyla mekanik özelliklerini değiştirebilir. Örneğin, ısıl işlem çeliğin sertliğini ve mukavemetini artırabilirken, iş sertleştirmesi alüminyumun mukavemetini artırabilir. Çekme testi sonuçları yorumlanırken önceki işlemler not edilmeli ve dikkate alınmalıdır.
• Malzeme Tane Boyutu : Bir malzemenin tane boyutu onun mekanik özelliklerini etkileyebilir. Genel olarak, daha küçük taneli malzemeler daha güçlü ancak daha az sünektir; daha büyük taneli malzemeler ise daha sünek ancak daha az dayanıklı olur. Bu Hall-Petch ilişkisi olarak bilinir. Tane boyutu, ısıl işlem gibi işlemlerle kontrol edilebilir ve mikroskopi gibi teknikler kullanılarak karakterize edilebilir.

Çekme testi bir malzemenin mekanik özellikleri hakkında değerli bilgiler sağlar; malzemenin kullanılacağı bağlamı ve farklı koşullar altında davranışını etkileyebilecek faktörleri dikkate almak önemlidir. Çekme testi sonuçlarını yorumlarken daima test koşullarını, malzemenin geçmişini ve bileşimini göz önünde bulundurun.

Çözüm

Çekme testi, çeşitli malzemelerin mekanik özelliklerini, bunların sünek veya kırılgan davranışlarını ve bileşimlerindeki olası kusurları anlamamızı sağlayan kritik bir prosedürdür. Bu bilgi, her malzeme için uygun uygulamaların belirlenmesinde çok önemlidir.

Bir projeye başlarken ilgili malzemelerin çekme mukavemetini dikkate almak önemlidir. Belirli bir noktaya uygulanan yükün uygun olup olmadığı çekme testiyle belirlenebilir. Bu testlerin sonuçları, bu hayati soruları yanıtlamak için gerekli verileri sağlayarak projenizin veya uygulamanızın güvenliğini ve başarısını garanti eder.

Çekme Test Cihazı kullanılarak yapılan çekme testi, malzeme bilimi ve mühendisliği alanında paha biçilmez bilgiler sunar. Malzeme seçiminde, kalite kontrolde, araştırma ve geliştirmede ve arıza analizinde önemli bir faktör olan çekme gerilimi altında malzemelerin nasıl tepki vereceğini tahmin etmemizi sağlar. Çeşitli ISO ve ASTM standartlarına bağlı kalarak çekme testi, metaller, polimerler, seramikler ve kompozitler gibi geniş bir malzeme yelpazesine uygulanabilir.

Çekme testine ilişkin kapsamlı bir anlayış sayesinde, inşaat ve nakliyeden elektronik ve tıbbi cihazlara kadar çok sayıda uygulamada malzemelerin güvenilirliğini ve emniyetini garanti edebiliriz.

SSS

Çekme testi nerede kullanılır?

Çekme testi, diğerlerinin yanı sıra inşaat, otomotiv, havacılık, tıbbi cihazlar, elektronik ve malzeme imalatı dahil olmak üzere çeşitli endüstrilerde kullanılmaktadır.

Çekme testi için gereksinimler nelerdir?

Çekme testi, malzemenin standartlaştırılmış bir örneğini, kontrollü bir kuvvet uygulayabilen bir test makinesini ve numunenin uzunluğundaki ve uygulanan kuvvetteki değişikliği ölçmek için bir yöntem gerektirir.

Çekme testini neden kullanıyoruz?

Bir malzemenin mukavemeti, sünekliği ve elastikiyeti gibi mekanik özelliklerini belirlemek için çekme testini kullanıyoruz. Bu bilgi malzeme seçimi, kalite kontrolü ve bir malzemenin stres altında nasıl davranacağını tahmin etmek için çok önemlidir.

Çekme ve basınç testi nedir?

Çekme testi, bir malzemeye kırılıncaya kadar bir çekme kuvveti uygulamayı içerirken, basınç testi, malzemeyi deforme olana veya kırılıncaya kadar sıkıştıran bir itme kuvvetinin uygulanmasını içerir.

En yaygın çekme testi nedir?

En yaygın çekme testi, bir Çekme Test Cihazı kullanılarak “köpek kemiği” şeklindeki bir numune üzerinde gerçekleştirilen testtir. Bu test, metaller için ASTM E8 ve plastikler için ASTM D638 gibi standartlara tabidir.

Çekme mukavemetini nasıl ölçersiniz?

Çekme mukavemeti, test sırasında uygulanan maksimum kuvvetin numunenin orijinal kesit alanına bölünmesiyle ölçülür.

Çelik için çekme testi nedir?

Çelik için çekme testi, standart bir çelik numuneye kırılana kadar bir çekme kuvvetinin uygulanmasını içerir. Sonuçlar akma mukavemeti, nihai çekme mukavemeti ve uzama gibi özellikleri hesaplamak için kullanılır.

Çekme mukavemetinin amacı nedir?

Çekme mukavemetinin amacı, bir malzemenin çekilmeye karşı direncinin bir ölçüsünü sağlamaktır. Çekme gerilmeleriyle karşılaşılan uygulamalarda kullanılan malzemeler için önemli bir özelliktir.

Yüksek çekme mukavemeti güçlü anlamına mı gelir?

Yüksek gerilme mukavemeti genellikle bir malzemenin gerilime karşı kuvvetli olduğu anlamına gelir; yani, ayrılırken kırılmadan yüksek miktardaki kuvvete dayanabilir.

Basitçe çekme mukavemeti nedir?

Çekme mukavemeti, bir malzemenin kırılmadan önce ne kadar çekme kuvvetine dayanabileceğinin bir ölçüsüdür. Bu bir halat çekme yarışına benziyor: Daha güçlü olan takım (gerilme mukavemeti daha yüksek olan malzeme) daha fazla çekme kuvvetine dayanabilir.

Çekme mukavemeti, bir malzemenin çekildiğinde kırılmadan dayanabileceği maksimum kuvvet miktarıdır.

Hangi malzemenin çekme dayanımı düşüktür?

Kauçuk, bazı plastikler ve kurşun gibi yumuşak metaller gibi malzemeler genellikle düşük çekme mukavemetine sahiptir.

Hangi malzeme en yüksek çekme dayanımına sahiptir?

Bildiğim kadarıyla Eylül 2021’deki kesintiye göre, iki boyutlu bir bal peteği örgüsü şeklinde düzenlenmiş tek bir karbon atomu katmanı olan grafen, bilinen tüm malzemeler arasında en yüksek gerilme mukavemetine sahiptir.

PSI cinsinden çekme mukavemeti nedir?

PSI cinsinden çekme mukavemeti (inç kare başına pound), ABD’nin geleneksel birim sisteminde kullanılan yaygın bir birimdir. Bir malzemeyi kırmak için gereken pound cinsinden kuvvetin, malzemenin inç kare cinsinden kesit alanına bölünmesiyle elde edilen değerdir.

Çekme mukavemetinin ölçülmesinin üç farklı yolu nedir?

Çekme mukavemeti, doğrudan bir yöntem (çekme testi gibi), dolaylı bir yöntem (sertlik testi gibi) veya tahribatsız test yöntemleri (ultrasonik test gibi) kullanılarak ölçülebilir.

Çekme mukavemetini manuel olarak nasıl test edersiniz?

Kontrollü bir kuvvet uygulamanın ve malzemenin tepkisini doğru bir şekilde ölçmenin zorluğu nedeniyle, çekme mukavemetinin manuel olarak test edilmesi genellikle önerilmez. Ancak ağırlıkları kullanan ve deformasyonu ölçen basit deneyler kaba bir tahmin verebilir.

Hangisi daha önemli akma mukavemeti veya çekme mukavemeti?

Her ikisi de önemlidir ve farklı amaçlara hizmet eder. Akma dayanımı, bir malzemenin plastik olarak deforme olmaya başladığı strestir ve yük altında deforme olmayacak yapıların tasarlanmasında önemlidir. Çekme mukavemeti, bir malzemenin dayanabileceği maksimum gerilimdir ve bir malzemenin gerilim altında kırılmaya karşı dayanıklı olması gereken uygulamalarda önemlidir.

Çekme testinde kullanılan tipik malzeme ve standartlar nelerdir?

Test edilen tipik malzemeler arasında metaller, plastikler, kompozitler ve seramikler bulunur. Ortak standartlar arasında metaller için ASTM E8, plastikler için ASTM D638 ve plastikler için ISO 527 bulunmaktadır.

Çekme testinde hangi numune şekli kullanılır?

Malzemenin numunenin ortasında, test makinesinin saplarından uzakta kırılmasını sağlamak için çekme testinde yaygın olarak “köpek kemiği” şeklindeki bir numune kullanılır.

Çekme testi için tipik konfigürasyon nedir?

Tipik konfigürasyon, numunenin bir test makinesinin kulplarına monte edilmesini, numuneyi geren kontrollü bir kuvvetin uygulanmasını ve kuvvetin ve numunenin uzunluğundaki değişimin ölçülmesini içerir.

Çekme testinde hangi Kavrama ve Yüzü kullanmalıyım?

Kavrama ve yüz seçimi malzemeye ve özel test standardına bağlıdır. Örneğin, metaller için sıklıkla tırtıklı çene yüzleri kullanılırken, daha yumuşak malzemeler veya ince filmler için kauçuk kaplı veya düz çene yüzleri kullanılır.

Numunemi çekme testinde nasıl hizalarım?

Numune, kuvvet numunenin ekseni boyunca eşit şekilde uygulanacak şekilde hizalanmalıdır. Yanlış hizalama bükülmeye neden olabilir ve hatalı sonuçlara yol açabilir. Bazı test makinelerinde, doğru hizalamanın sağlanmasına yardımcı olmak için kendiliğinden hizalanan tutma yerleri bulunur.

Çekme çenelerine ait bazı görseller

V yataklı pnömatik çeneler

Silindirik numune çenesi için pabuç: V yataklı çenelerde silindirik numune test etmek içindir.

Pnömatik Mengene çene, eldiven veya poşet malzemesi gibi gevşek malzemelerin sıkışması için parmak boşluğu sayesinde kolaylık sağlar

Diğer bir tasarımlı pnömatik mengene çene

Hafifletilmiş aluminyum mengene çeneler. Çeşitli kapasitelerde tasarlanabilr

Hassas kavramalı mengene çene pnömatik

Hassas kavramalı mengene çene pnömatik

Dalga desenli mengene çene Çuval kalın ve ayrık atkı çzgülü teklstil malzemeri gibi ürünler için etkili bir kavrama sağlar çok farklı alanlarda da çözüm sağlar

Tekstil, folyo ve benzeri malzemeler için geniş ve hassas kavrama sağlayan pnömatik mengene çeneler.

Hassas kavramalı kerpeten tip mengene çene pnömatik

Hassas kavramalı mengene çene pnömatik

Ambalaj malzemeleri, kağıt, plastik folyolar, teller, iplikler için uygun üniversal Mengene Çeneler çeşiitli kapasitelerde üretilir. Pabuçları değiştirilebilir pabuçlar mevcuttur

Zor numuneler için kuvvetli ve homojen kavrama yapan mengene çene Kavrama pabuçlar ile farklı materyallerden üretilebilir.

Pnomatik Mengene çeneler. Tüm testlede eşit yanal baskı sağlayarak standardizasyon sağlar

Mengene Eksantrik kombinasyonlu çeneler

Dar ve geniş kesitli mengene çeneler. Kavrama materyalleri zımpara kacul ve çesitli desenlerde ilenmiş metallerden oluşabilir

Dar ve geniş kesitli mengene çeneler. Kavrama materyalleri zımpara kacul ve çesitli desenlerde ilenmiş metallerden oluşabilir

Pnömatik çubuklu U şekilli mengene hareketli kavrama Özel L şekilli piramit tırtıklı çeneli 200 mm