Mekanik Muayene Yöntemleri

Mekanik muayeneler, malzemeye bir kuvvet uygulanmasıyla elastisite, çekme mukavemeti, uzama, sertlik, kopma sınırı, darbe dayanımı ve yorulma sınırı gibi malzeme özelliklerini ortaya çıkarır. 

Bu muayeneler veya deneyler sonucunda malzemenin tasarıma ve çalışma şartlarına uyumlu olup olmadığı anlaşılır.




Muayene yöntemleri başlıca ;

• Sertlik ölçme muayenesi;
• Çekme  muayenesi;  
• Basma muayenesi; 
• Kırılma tokluğu muayenesi; 
• Yorulma muayenesi; 
• Çentik darbe muayenesi; 
• Eğilme muayenesi;
• Burulma muayenesidir. 

1. Sertlik Ölçme Deneyi

Katı malzemenin bir kuvvet altında şekil değiştirmeye karşı direncini ölçer. Genellikle bir ucun malzemeye batırılmasıyla çıkan izin büyüklüğünün ölçülmesiyle yapılır. 

Uygulanan sertlik deneyleri  Rockwell sertlik ölçme deneyi, Brinell sertlik ölçme deneyi, Vickers sertlik ölçme deneyi ve mikro-sertlik ölçme deneyidir.

1.a. Brinell Deneyi

Bir bilyanın malzeme yüzeyine yük uygulamasıyla ortaya çıkan şekil değişiminin ölçümüyle yapılır. Genellikle bilya 10mm çapında, yük 3000 kg ve uygulama süreci 10-15 s' dir.

1.b. Rockwell Deneyi

Batıcı bir uç yardımıyla malzemeye önce küçük bir yük, ardından aynı noktaya küçük bir yük, ardından tekrar ilk baştaki yük verilir. Çentik oluşumundaki farklar baz alınarak ölçüm yapılır.

1.c. Vickers Deneyi

Tabanı kare olan bir piramidin sivri ucunun belirli yükler ile malzemeye batırılması ve sonrasın oluşan izin köşeğenlerinin ölçülmesiyle yapılır.

1.d. Mikro Sertlik Deneyi

Batıcı ucun malzemeye girdiği derinliğin 1 mikronu geçmediği deneylerdir. Çok küçük numuneler, ince saclar, karburize, azotla kaplanmış yüzeyler veya çok sert ve kırılgan malzemelerin ölçümlerinde kullanılır. Metal mikroskobu barındırır, 20 s boyunca yük uygular.

2. Çekme Deneyi

Standartlara göre hazırlanmış numunenin tek eksende, sabit sıcaklıkta, sabit hızda kopana kadar yük altında bırakılmasıyla yapılır. 

Çekme deneyi sonucunda malzemenin bir çok özelliği bulunabilir. Bunlara elastisite modülü, rezilyans, akma gerilmesi, tokluk, uzama ve daralma oranı dahildir.

3. Basma Deneyi

Dökme demir, beton, tuğla gibi bazı malzemelerin basma mukavemetleri çekme mukavemetlerinden yüksektir. Bu tip malzemeler basma kuvvetlerine maruz kalan yerlerde kullanılır ve basma deneyiyle muayene edilir.

Basma deneyi ile gevrek malzemelerin sünekliğinin ölçümü çekme deneyine göre daha hassas yapılır.

Basma deneyinde iki paralel yüzey arasına konulan malzemeye bu yüzeylere dik yük uygulanır. Gevrek malzemeler genellikle kırılırken, sünek malzemeler şişerek yığılma yaparlar.

4. Kırılma Tokluğu Deneyi

Cisimleri kırılması iki aşamalıdır. Birinci aşamada çatlak oluşumu, ikinci aşamada çatlağın ilerleyip kırılma olmasıdır. 

Deney için malzemenin çeşidine ve kullanım yerine göre farklı biçimlerde numuneler hazırlanır ve malzemenin maruz kalacağı yönde yük verilir. Kırılma gerçekleştikten sonra kırılma bölgelerinin yapısı incelenir. 

5. Yorulma Deneyi

Tekrarlanan yükler ve titreşimler altında çalışan parçalarda, bu yükler parçanın statik dayanımına göre çok küçük olsa dahi zamanla çatlama ve kopmalara sebep olurlar. Bunun yanında yorulma yapısal yükler, sıcaklık değişimleri gibi dış kuvvete bağlı olmayan sebeplerden de olabilir. 

Gerçek hayatta kullanım ile laboratuvar şartlar farklıdır. Dış yükler, sıcaklık değişimleri, korozyon, tanecik yapısı gibi yorulmaya etki eden bir çok etken vardır ve aynı şekilde deney ortamına aktarılamazlar. Bu yüzden yorulma deneyi, çekme deneyi gibi kesin sonuçlar veremez. 

Genellikle bir numune yerine kullanılacak parçanın kendisi deney cihazında, çalışacağı ortam koşullarına benzer koşullarda muayene edilir. 

• Eksenel yorulma deneyi, 
• eğilme deneyi, 
• burulma deneyi,
• bileşik gerilme deneyi şeklinde olabilir.

Boeing 787 yorulma deneyi boyunca uçak çeşitli rotalara göre ayarlanmış uçuşlar simüle edilerek 100bin den fazla defa uçuş simülasyonuna tabi tutuluyor. Bu bir uçağın ömrü boyunca yapacağı uçuşların yaklaşık3 katına denk geliyor.