Rapor No
:
Hazırlayan
:
Kontrol Eden :
İmza
: :
İmza :
09
Tarih :
11 / 01 / 2013
METALOGRAFİK MUAYENE VE SERTLİK DENEYİ
ÇALIŞMANIN AMACI : Mikroskobik muayene uygulanabilmesi amacıyla gerekli numunenin parlatma ve dağlama işlemlerinden geçirilerek hazır hale getirilmesi ve malzeme dokusunun tespit edilip malzemenin özellikleri hakkında bilgi edinmek.
ÇALIŞMANIN KONUSU : Metalografik muayene ile malzemelerin içyapısını inceleyerek özellikleri
belirlenmesidir. Yani Yani malzemelerin geçmişte geçmişte gödüğü işlemleri, işlemleri, sahip olduğu iç yapısına bağlı bağlı olan özellikleri ve bu veriler doğrultusunda özelliklerini değiştirmek için yapılması gereken işlemleri metalografik muayene ile belirlenir.Bu muayene yöntemi ile mal zemelerin ömrü, çalışma koşulları gibi kullanım şartları ve yeri açısından çok önemli olan özellikleri önceden tahmin edilebilir. Kalite kontrolün önemli olduğu orta ve büyük ölçekli imalathanelerde bu muayene yöntemi önemlidir.
DENEYDE KULLANILAN CİHAZLAR: -Kesme (Sulu kesme) cihazı 2-Bakalite alma cihazı 3-Parlatma Tezgahı
4-Stereo Mikroskop 5-Metal mikroskobu
DENEYİN ÖNEMİ : Metalografik muayene yöntemi malzemenin iç yapısını incelemeye yönelik bir
muayene yöntemidir.Bu yöntemle malzeme özellikleri belirlenerek,malzemenin geçmişte ne gibi işlemlere tabi tutulduğu belirlenir ve malzemenin sahip olduğu özellikleri değiştirmek için gerekli yöntemler hakkında bilgi edinilir.Üretim sırasında hemen her aşama bu yöntem ile control edilerek belirli bir yol izlenebilir.Ayrıca malzemenin ömrü,çalışma şartı gibi özellikleri de önceden tahmin edilebilr.Bu yöntem kalite kontrol aşamasında imalat işleminin en önemli aşamasıdır. TEOR İK
BİLGİ
Metal atomları düzgün geometrik yapılar oluşturarak dizilirler. Aynı doğrultudaki geometrik yapılar tane adı verilen gruplar halinde bir araya gelirler. Atmosferik şartlar altında metal yüzeyinde kir, pas ve nem tabakaları oluşur. Bu tabakalar g erçek yüzeyin görülmesini engellerler. Bu yüzden muayene parçasının bir yüzü düzeltilir ve parlatılır. Düzleme işlemi SiC su zımparası ile zımparalanarak gerçekleştirilir. Daha sonra çok küçük boyutlardaki (0,01-1µm) alümina tozu (Al 2O3) aşındırıcı olarak keçe üzerine dökülerek numune parlatılır. Parlatma işleminden sonra malzeme yüzeyine kimyasal enerji verilerek, ki buna dağlama işlemi denir, tane sınırlarındaki yüksek enerjili atomlar koparılarak malzeme içerisi oluşturulan bu renk farklılığından dolayı görünür hale getirilmiş olur.Malzemelerin iç yapısını incelemede genellikle beş kademeli olarak çalışılır.Bu aşamalar numunenin alınması,hazırlanması,dağlama,numunenin incelenmesi ve sonuçların rapor olarak hazırlanması olarak adlandırılabilir. NUMUNE ALINMASI :
Metalografik muayene için seçilen malzemenin
muayene sonucunda doğru sonuçlar elde edebilmemiz amacıyla fiziksel özellik ve kimyasal bileşim bakımından esas malzemeyi tam olarak temsil etmesi gerekir.Numune
alımından sabit kurallar yoktur ve kişi tecrübesi ve bilgisine güvenerek bu işi yapabilir.Mesela dövülmüş ve hadddeleme yapılmış bir malzemede inceleme enine ve boyuna kesitler olmak üzere iki türlü yapılmalıdır.Numunenin nereden alınacağı da kesinleştikten sonra artık uygun bir alet ile k esim işlemine geçilir.Bu işlemde küçük numuneler için direk numune kesme
tezgahları kullanılırken,numune ebatı büyüdükçe farklı kesim yöntemlerinden faydalanılır.Prensip olarak numune kesilirken yüzeyde en az plastik şekil değiştiren ve en az ısı meydana g etiren kesme yöntemi tercih edilir.
NUMUNENİN KALIPLANMASI : Zımparalama sırasında küçük ve düzgün şekilli olmayan parçaların elle daha rahat tutulabilir bir hale getirmek amacıyla kalıplama işlemi yapılır.Kalıplama işlemi sıcakta ve basınç altında kalıplama ya da soğuk olarak kalıplama şeklinde olabilir.Asıl amaç malzemenin iç yapısını incelemek olduğu için sıcaktan ve basıçtan iç yapısı bozulabilecek olan malzemelerde soğuk kalıplama işlemi yapılır.Ayrıca kalıplama sayesinde zımparalama ve parlatma kademelerinde numunenin temizliği daha kolay yapılır.Numune genel
olarak bakalite veya polyester ile kalıplanır.Bakalite ile kalıplamada bakalite alma cihazı kullanılır.
NUMUNENİN HAZIRLANMASI : Numune yüzeyinin kaliteli bir yüzeye sahip olması muayene işleminde oldukça önemlidir.Mikroskobik inceleme
sırasında numune üzerine etkiyen ışınların düzgün bir şekilde yansıyabilmeleri amacıyla numunenin incelenecek olan yüzeyinin zımparalama ve parlatma işlemlerinden geçirilmesi gerekir.Aksi takdirde mikroskobi k inceleme sırasında malzeme üzerinden
yansıyan ışınlar pürüzlü bir yüzeyden yansıdıkları için düzgün olarak yansımazlar.Bu amaçla numune yüzeyi çeşitli zımparalar kullanılarak düzgün hale getirilir ve pürüzlülük en aza indirilir ve ardından numune yüzeyi parlatılır.Bu işlemler parlatma tezgahları denilen tezgahlarda yapılır.
DAĞLAMA : Dağlama Parlatılmış yüzeye kimyasal enerji vererek metalin mikro yapısını mikroskopta görünür hale getirme işlemidir.Parlatılan numunelerin mikroskopta incelenmesiyle nadir de olsa yapı detayları ortaya çıkabilir.Parlatmadan sonra numune
üzerinde metalik olmayan kalıntılar,pürüzler,çatlaklar da görülebilir.Ancak gerçek iç yapının özelliklerini ortaya çıkarmak için numuneyi uygun bir kimyasal kullanarak reaktifle dağlarız.Dağlama ile yapı içerisinde bulunan bazı fazların dağlayıcı etkisiyle parlaklıklarının bozulduğu,çukurlaştığı görülür böylece bunlar optic metalurji mikroskobuna koyulduklarında daha koyu renkli görülürler.Dağlama işleminde süre ve miktar kavramları oldukça önemlidir.Numune için gerekli enerji miktarını ayarlamada süre ve miktar arasındaki ilişki iyi
kurulmalıdır.Malzemeye verilmesi gereken belli miktardaki enerji iki şekilde verilebilir bunlar ; 1- Dağlayıcı miktarı az alınıp dağlama süresi uzun tutularak,2 -Dağlayıcı miktarı çok
alınıp dağlama süresi kısa tutularak.Eğer bu ayarlama yapılamaz ve numune gereğinden fazla dağlama işlemine maruz kalırsa yüzey tamamen kararabilir.Aşırı dağlama olması durumunda dağlama etkisini ortadan kaldırana kadar tekrar zımparalama ve parlatma işlemlerine dönülür.
NUMUNENİN İNCELENMESİ : Metalografik muayenede iki tip optik mikroskop kullanılmaktadır. Bunlardan birincisi 50 büyütme oranına kadar büyütme yapabilen Stereo mikroskoplardır. Stereo mikroskop ile tane yapısından ziya de belirli bir bölge makro olarak incelenir. Özellikle kaynaklı imalat yapılmış parçalar Stereo mikroskop ile incelenir.
İkinci optik mikroskop ise günümüzde 2500 büyütme oranına kadar çıkabilen metal mikroskoplarıdır. Metal mikroskoplar ile bir numunenin belirli bir bölgesinin iç yapısı mikroskobik olarak incelenir. Burada temel amaç o incelenen bölgenin dokusu hakkında bilgi edinmektir.
DENEYİN YAPILIŞI : Metalografik muayene için deneyin yapılışında belli bir sıra izlenmektedir.Sırasıyla işlenmesi gereken sıra şu şekildedir :
Kesme
Zımpara
Parlatma
Dağlama
Muayene
Kesme işleminde ilk olarak incelemesi ve muayenesi
yapılacak olan malzemeden numune kesme işlemi yapılır.Bu işlem yapılırken dikkat edilmesi gereken tedbirler alınır.İncelemenin içeriğine göre malzemenin kenar ve ortasından,ince ve kalın yerlerinden,bozuk ve sağlam kısımlarından ayrı ayrı numune alınmalıdır. Uygun ebatlara sahip bir numune elle kolayca tutulabilir ve yüzey genişliği zımparaya oturacak kadardır. İncelenecek parça boyutları müsait olduğu takdirde kalınlığı 10 20mm arasında, yüksekliği 10mm olan numune metalografik muayene için idealdir.Elle tutulması zor olan ve biçimsiz numuneler ise bakalite veya polyester ile çoğunlukla dairesel ve kare biçiminde kalıplanır.
Zımparalama işlemi gerekli tedbirleri
alarak elde ettiğimiz numuneye uygulamamız gereken ikinci adımdır.Kaba ve ince zımparalama olarak ikiye ayırılabilir.Kaba zımparalamanın amacı,ince zımparalama ve parlatma işlemi için gereken ilk düz yüzeyi elde etmektir. Zımparalar
üzerindeki birim alana düşen aşındırıcın miktarına göre adlandırılır mesela üzerinde birim alanda 80 tane aşındırıcı partikül varsa 80 numara, 1200 adet aşındırıcı partikül varsa 1200 numara zımpara olarak tanımlanır. Dolayısıyla 1200 numaralı zımpara çok daha ince zımparadır ve işlemin sonlarında kullanılır.Kaba zımparalama aşamasında 80 ve 150 nolu zımparalar kullanılırken ince zımparalamada 320, 400, 600, 800, 1200 nolu zımparalar kullanılır.Zımparalama işlemi sırasında su da kullanılır.Böylece numune yüzeyinden ayrılan
parçacıklar ortamdan kolayca uzaklaşır ve numune yüzeyini tekrar bozma riski ortadan kalkar.Ayrıca her zımparalama aşamasında bir önceki zımparalama yönünün 90 derece dönmüş haldeki yönde zımparalama yapılır ve böylece bir önceki zımparalamaya ait izler yok edilir.
Parlatma işleminde ise zımparası yapılmış olan numune yüzeyinin pürüzlülüğünü
azaltmak suretiyle ışığı daha iyi yansıtan bir yüzey elde edilir.Parlatma işlemi ile son yapılan zımparalama işlemine ait olan izlerin yok edilmesi amaçlanır.Bu yüzden bu işlem sırasında çok ince (0,01-1µm) alümina tozu (Al 2O3) aşındırıcılar kullanılmaktadır. En son ince
zımparadan sonra keçe üzerine dökülen aşındırıcı (çoğunlukla elmas olarak adlandırılır) ile numune parlatılır. Parlatmada sert parçalarda yüksek devir, yumuşak parçalarda düşük devir seçilmelidir. Dağlama işlemi parlatma yapılan ve bir ayna gibi parlatılan numune yüzeyine
uygulanması gereken bir sonraki işlemdir.Metalin mikro yapısını mikroskopta görebilm ek için incelenecek numunenin malzemesine göre alkol, saf su, gliserin, asit gibi malzemelerin
karışımlarından elde edilen dağlayıcılar kullanılır.Süre ve miktar unsurlarına dikkat ederek dağlama işlemi yapılır ve malzeme hemen kurutulur.Bunun nedeni belli bir süre yüzeye uygulanan dağlayıcının yüzeyden bir an önce uzaklaştırılmasıdır.Aksi takdirde dağlama işlemi devam eder.Mikroskopta istenilen detayların görünmemesi halinde belli bir miktar daha dağlama işlemi yapılır. Muayene aşamamız ise son aşamamızdır.Uygulanması gereken işlemlerin uygulandığı
numune yüzeyi optik mikroskop kullanılarak incelenir. Malzeme içyapısının incelenmesinde optik mikroskop kullanılır. Bir optik mikroskop objektif, oküler ve aydınlatma sisteminden oluşur. Büyütme miktarı objektif ve okülerin büyütme değerlerinin çarpımı ile bulunur. Metal mikroskop ile numunedeki fazların özellikleri, dağılımları, tane sınırları, porozite, kalıntı ve çatlaklar gibi çeşitli yapılar incelenir. Stereomikroskop ile numunenin bir bölgesi vey a tamamı daha düşük büyütme oranları ile incelenerek numunede imalat yöntemi il e meydana gelmiş (ısı tesiri bölgeleri, yönlenmeler, katmerler) olan yapısal değişiklikler, çeşitli makro hatalar (çatlak, gözenek, boşluk, cüruf kalıntısı vs.) incelenir.
SERTLİK DENEYİ ÇALIŞMANIN AMACI: Deneyin basit ve diğer deneylere oranla numuneyi daha az tahrip etmesi amacıyla sertlik deneyi en kullanışlı deney yöntemlerinden biridir. Deneyin diğer bir avantajı ise, bir malzemenin sertliği ile diğer mekanik özellikleri arasında paralel bir ilişkinin bulunmasıdır.Çalışmanın amacı malzeme üzerinde sertlik deneyi yaparak malzemenin mukavemeti hakkında da bilgi edinmek.
ÇALIŞMANIN KONUSU: Vickers sertliği ölçüsü, her ebattaki ve türdeki malzemeye uygulanabilir. Sertlik ölçüm deneyinin uygulanması basit ve bu ölçüm diğer tahribatlı muayene yöntemlerine göre malzemeyi çok daha az tahrip eder.Ayrıca malzemenin mukavemet gibi diğer mekanik özellikleri hakkında fikir sahibi olabiliriz. Sertliğin ölçülebilmesi için,numunenin alt ve üst
yüzeyi düz,numunenin kalınlğı ise piramit dalıcı ucun numunenin diğer yüzeyinde çıkıntı meydana getirmeyecek derecede kalın olmalıdır.
DENEYDE KULLANILAN CİHAZLAR: 1- Makro-sertlik cihazı (digital type vickers hardness tester HVS-50) 2- Mikro-sertlik cihazı (microhardness tester HVS -1000)
Makro-sertlik Test Cihazı
Mikro-sertlik Test Cihazı
DENEYİN ÖNEMİ : Vickers sertlik deneyi geniş çubuklardan saçlara kadar her ebattaki ve türdeki malzemeye rahatça uygulanabilir.Bu da malzemelerin mekanik özelliklerini belirlemede
önemli bir durumdur.Kullanışlı ve basit bir yöntem olan Vickers sertlik de neyi malzemelerin mukavemet özelliklerini elde etmede önemlidir.
TEORİK BİLGİ : Makro-sertlik Deneyi : Vickers sertlik deneyi yönteminde tabanı kare
olan piramit şeklindeki bir uç,sertlik deneyi uygulanacak olan malzemeye belli bir kuvvetle daldırılır.Kuvvet kaldırıldıktan sonra oluşan izin köşegenlerin ölçülmesiyle de deney tamamlanır.Vickers sertlik değeri ise kare tabanlı piramit ucun malzemeye belli bir yükle daldırıldıktan sonra oluşan izin büyüklüğüyle ilgili bir değerdir. Vickers sertlik değeri, kg olarak ifade edilen deney yükünün (mm²) olarak ifade edilen iz alanına bölümüdür.Kare piramidin taban köşegeni d , tepe açısı 136° dir.Bu aynı zamanda malzemede oluşan izin de tepe açısıdır. Vickers sertlik değeri işareti ile beraber bazen uygulanan yük ve yükün uygulama zamanını belirten sayısal işaretlerde ilave edilir. Örneğin; VSD /30 /20, /30 kg.'lık yükün 20 saniye süre ile uygulanması sonucu elde edilen Vickers sertlik değerini gösterir. Deney yapıldıktan sonra malzeme üzerinde oluşan iz her bir köşesinden çok hassas bir şekilde okunması gerekir.Bu hassas ölçümü metalürji mikroskobu sayesinde ölçme ekranı üzerinden yaparız.Metalurji mikroskobu sayesinde ölçme ekranına aktarılan izin görünt üsü ölçme ekranındaki hareketli iki cetvel yardımıyla köşegenlerin uzunlukları hassas bir şekilde ayrı ayrı ölçülüp ortalaması alınır.
DENEYİN YAPILIŞI : Makineye yerleştirilen numune üzerinde sertliği ölçülecek olan nokta,makine çalıştırılınca devreye giren mercek üzerindeki ışığın altına denk gelecek şekilde yerleştirilir.Cihazın klavyesi ve ekranı yardımıyla uygulanacak olan yük ve uygulanacağı süre değerleri girilir.Yükümüz 9.807 N , süre ise 10 s olarak ayarlanır.Mercek ve elmas ucun üzerinde bulunduğu parça ile elmas uç numune üzerinde çevrilir ve klavye yardımıyla yük uygulanır.10s sonra yük kendiliğinden kalkar ve mercek tekrar uygulama noktasına
çevirilerek oluşan iz görülür.İzin köşegenleri cihaz üzerindeki ölçme aparatlarıyla iki nokta arası olacak şekilde ölçülür ve elde edilen değerler hesaplanarak ekranda gözükür. Kullanılan numunenin üç farklı yerinden yapılan ölçümlerde ; dolgu üzeri sertlik değeri 183 , ısı tesiri altında kalan bölgenin sertlik değeri 137 , ana malzeme için sertlik değeri ise 124 çıkmış, net sertlik değeri ise 148 olarak ölçülmüştür.
