D.KIRILMA TOKLUĞU DENEYİ
Malzemelerin gerilme altında iki veya daha fazla parçaya ayrılmasına KIRILMA denir. Kırılmanın karakteri malzemeden malzemeye değişir ve genellikle tatbik edilen gerilmeye, sıcaklığa ve deformasyon hızına bağlıdır. Kırılma başlıca iki safhadan oluşur. Birinci safha «çatlak teşekkülü», ikinci safha ise «çatlağın ilerlemesi»dir. Yani kırılma, karakteri ne olursa olsun çatlak teşekkülü + çatlağın ilerlemesi ile oluşur. Malzemelerin kırılması, çeşitli şekillerde sınıflandırılabilir. Malzemelerin kırılma öncesi durumuna ve kırılmaya sebep olan yükleme şartlarına bağlı olarak kırılma aşağıdaki şekilde sınıflandırılabilir.
1. GEVREK KIRILMA
Çok az veya hiçbir plastik deformasyon bırakmadan malzemenin kırılmasına gevrek kırılma denir. Genellikle camlar, seramikler ve bazı metaller gevrek olarak kırılırlar. Birçok hallerde gevrek olarak kırılan malzemelerde, yalnız kırık yüzeyi civarında az miktarda plastik deformasyon meydana gelir.
2. SÜNEK KIRILMA
Kırılma öncesi malzemede plastik deformasyon meydana gelirse bu tip karılmaya sünek kırılma denir. Sünek kırılmanın meydana gelebilmesi için cisimde belirli bir miktarda plastik deformasyonunda meydana gelmesi gerekir, çünkü sünek kırılmayı oluşturmak için plastik deformasyon gereklidir. Bu sebeple de sünek kırılmayı meydana getirmek için uygulanan gerilmenin, malzemede plastik deformasyonu sağlayacak seviyede olması gerekir.
3. SÜRÜNME KIRILMASI
Yüksek sıcaklıklarda, sabit gerilme veya sabit yük altında malzemelerin sürünme deformasyonu sonucunda kırılmasına, sürünme kırılması denir. Makroskopik açıdan bakıldığında, sürünme kırılması "malzemede plastik deformasyon sonucunda oluşur, bu sebeple sünek kırılmaya benzer. Mikroskopik açıdan ise, sürünme kırılması, düşük sıcaklıklarda meydana gelen sünek kırılmadan farklıdır.
4. YORULMA KIRILMASI
Malzemelerin elastik limit veya çekme dayanımı altındaki alternatif yükler altında kaldıklarında zamanla kırılma gösterirler, bu olaya yorulma kırılması adı verilir. Yorulma kırılmaları genel olarak plastik deformasyon meydana gelmeden de olabilir. Bazen yorulma kırılmaları sünek kırılmalara benzerse de yorulma kırılmasında çatlak ilerlemesi sünek kırılmadan farklı olup, çatlak her bir yükleme periyodunda ancak belirli bir miktar ilerler.[2]
KIRILMA TİPLERİ :
Mikroskopik açıdan incelendiğinde; malzemeyi meydana getiren bir tanenin kırılması, kristallografik düzlemler üzerinde veya kristallografik düzlemleri kesen atomlar arası bağın kopması yani atomlar arası kohezyon kuvvetinin sıfıra inmesi sonunda olur. Malzemelerin kırılması mikroskopik açıdan farklı şekilde, aşağıdaki gibi sınıflandırılabilir. [1]
a) Klivaj Kırılması :
Kırılma, klivaj düzlemleri diye bilinen belirli kristallografik düzlemler boyunca meydana gelirse, buna klivaj kırılması denir. Klivaj düzlemleri en düşük yüzey enerjisine sahip düzlemlerdir. Bu tip kırılma, klivaj düzlemine dik normal gerilmelerin kritik bir değeri aşması ile klivaj düzlemine dik atom bağlarının koparılması sonucunda olur. Tek eksenli gerilme halinde çatlak çekme yönüne dik olarak ilerleme eğilimi gösterir, bu sebeple de klivaj kırılmaları düz bir görünüm gösterir. Çok taneli malzemelerde, klivaj düzlemlerinin oryantasyonu her tanede farklı olup, bir taneden diğer taneye geçildikçe çekme doğrultusuna dik olmayacaktır. Dolayısıyla bir tane boyutundan daha büyük mesafelerde klivaj kırılması düz görünüm göstermeyecektir, tane değiştikçe yön değiştirecektir.
Malzemelerin gevrek kırılması, genellikle klivaj kırılması şeklinde olur. Klivaj kırılması granüler veya kristalin bir görünüşe sahiptir, çünkü bu tip kırılma her bir tane içerisindeki bir düzlemde meydana gelir. Klivaj kırılmasında genellikle tanelerin şekli bozulmaz ve yüzeyin görünüşü düzdür, kırılma yüzeyi ışığı çok iyi yansıtır ve parlak olarak görünür.
b) Kayma Kırılması :
Kayma kırılması, kayma gerilmesinin kritik bir değeri aşması ile atom düzlemlerinin kayması sırasında atom bağlarının kopması suretiyle meydana gelir. Atom bağlarının kayma ile kopması sonucunda meydana gelen bu kırılma, bölgesel homojen olmayan plastik deformasyon işleminden ibarettir. Metalik malzemelerde plastik deformasyon, kaymaya karşı direnci az olan atom düzlemlerinin kayması ile meydana gelir. Bu düzlemlere kayma düzlemleri adı verilir. Metalik malzemelerde kayma çatlakları maksimum kayma gerilmesinin bulunduğu kısımlarda ilerleme eğilimi gösterir. Çatlağın takip ettiği yol yükleme şekline, iç gerilmeler meydana getiren faktörlere ve matriks yapısına bağlıdır. Bu tip kopma, çatlak ilerleyişi makroskopik olarak çekme yönüne dik olduğundan normal kopma veya kırık yüzeyi görünüşü lifi olduğundan lifi kırılma adını alır. Mikroskopik olarak, çatlak çekme ekseni ile 45° lik açı yapan düzlemlerde ilerleyerek kayma kırılmasını meydana getirmiştir.
Kırılma, tane sınırlarından veya taneleri keserek oluş şekline göre de aşağıdaki gibi sınıflandırılabilir. [2]
Taneler Arası Kırılma (İntergranüler Kırılma) :
Çok taneli malzemelerde tane sınırlarındaki kohezyonun çeşitli sebeplerle az olması halinde, malzemenin kırılması tane sınırları yüzeylerinden tanelerin birbirinden ayrılması şeklinde meydana gelir, bu tip kırılmaya taneler arası kırılma veya intergranüler kırılma adı verilir.

Taneleri Keserek Kırılma (Transgranüler Kırılma) :
Taneleri keserek meydana gelen kırılma şekline «transgranüler kırılma» adlı verilir. Transgranüler kırılma, kayma gerilmelerinin etkisiyle tanelerin kayma kırılması şeklinde kopmasıyla meydana gelmişse buna «transgranüler kayma kırılması» adı verilir. Eğer transgranüler kırılma, tanelerin klivaj düzlemleri boyunca kırılması şeklinde ise buna da «transgranülerklivaj kırılması» denir.
Malzemelerin yüklenme şekli, yani gerilme ve şekil değişimi ile ortam şartları meydana gelecek kırılmanın ne tip olacağını tayin ederler.
Kırılma tokluğu özelliğini tespit etmek için çeşitli deneyler geliştirilmiştir. Bu deneylerde, deney yapılacak malzemenin şekli ve miktarına göre farklı şekillerde numuneler hazırlanır. Herhangi bir parçanın kırılma analizi yapılacaksa, o parçanın kendisinden numune almak gerekir. Aynı zamanda numunenin alındığı parçanın yüklenme durumu da göz önüne alınarak numune hazırlanmalı ve numune aynı yönde yüklenerek deney yapılmalıdır. kırılma analizi yapılan malzemede, malzemenin kırıldığı bölgenin dikkatle incelenmesi gerekir, çünkü kırılma tokluğu malzemenin her bölgesinde aynı olmayabilir. Kırılmaya sebep olan faktörler malzemenin her bölgesinde farklı olacağından, kırılma olan bölenin kırılma tokluğunun ölçülmesi gerekir. [1]
Şekil 11. Kırılma Tokluğu Deneyinin Şematik Olarak Uygulanması
Deney yapılacak malzemenin şekli ve miktarı numune boyutlarını etkiler. Numune boyutları ve şekil de, kırılma tokluğu deney sonuçlarını etkiler. Numune olarak kullanılan bir eğme çubuğu veya üzerine yiv açılmış bir çekme çubuğu ile deney yapıldığında, uygulanan yükleme şeklinin verdiği mekanik avantajdan dolayı kırılma yükü genellikle daha az olur.

Kırılma tokluğuna etki eden faktörler, malzeme ve deney şartları ile ilgili faktörlerdir.

Bunlar;

  • Deformasyon Hızı,
  • Sıcaklık,
  • Akma Gerilmesi.

Bu faktörlerin tesirleri birbirinden bağımsız değildir. Zira deformasyon hızı arttırılırsa malzemenin akma gerilmesi de artar. Eğer deney sıcaklığı yükseltilirse, bu durumda da malzemenin akma gerilmesi azalır. Bu faktörlerin genel olarak tesirlerinin nasıl olduğu bilindiği halde, her malzeme için bu faktörlerin tesir derecesi farklıdır. Benzer Konular: