Sertlik Ölçme modülünün tanımı; birbirinden farklı sertlik ölçme yöntemlerini kullanarak sertlik ölçme bilgi ve becerilerinin kazandırıldığı öğrenme materyali olarak da adlandırılabilir.
Sertlik ad tamlası ile isimlendirilen terim, daha sert bir malzemeye göre mukayese edilen bir malzeme özelliğidir .Bahsi geçen bu özellik tamamı ile olmasa da yeterli düzeyde diğer malzeme özellik ve muhteviyat konusunda bizleri fikir sahibi olmaya sevk edecektir.
Bir malzemeye kendisinden daha sert farklı bir malzemenin batmasına, çizmesine karşılık olarak gösterdiği dirence Sertlik adı verilir.
Geçmişten günümüze kadar yeryüzünde bulunan materyallerin işlenebilirliği ve şekil değiştirmelerine olanak sağlayan teknoloji ile beraber bu maddelerin sertlik değerinden haberdar olmamız amacı ile çeşitli sertlik ölçme yöntemleri geliştirilmiştir. Bu yöntemler şu şekilde sıralanabilir.
Statik sertlik ölçme yöntemleri
*Brinell
*Rockwell
*Vickers
* Ultrasonik Sertlik Ölçme Yöntemi
Dinamik sertlik ölçme yöntemleri
*Shore sclereskobu yöntemi
STATİK SERTLİK ÖLÇME YÖNTEMLERİ
Bu ölçme yöntemleri,sertlik ölçme cihazları ile yardımlaşarak testi gerçekleştirilecek malzemenin yüzeyine belirli miktarda bir yükün,belirli bir çaptaki daha sert bir materyelden imal edilmiş bir bilya yada sivri bir uç yardımı ile belirli süre boyunca uygulanması veyahut ortaya çıkacak izin çapının ölçülmesi ile elde edilebilecek bir sertlik ölçme yöntemidir.
Biinell ve Rockwell Yöntemi ile Sertlik Ölçme
Sertlik ölçümü yapılabilmesi için eldeki ölçümü yapılacak materyalin yüzeyinin sonuç almaya odaklı hazır hale getirilmesi gerekmektedir. Ölçme yapılacak olan yüzeyin öz hazırlığını girinti ve çıkıntı, gerekli pürüzlülük koşullarının sağlanması taşlama veya zımparalama gibi doneler kullanılabilir.
Malzeme cinsine göre uygulanan yük, bilya çapı ve uygulama süresi bu noktada önemli bir yer tutmaktadır. Yükün uygulanması gereken süresi, yumuşak sıfatı ile tabir edilebilecek materyeller dışarısındaki ürünler için genellikle 10-15 saniyedir.Yumuşak materyaller için bu süre 30 saniye ve daha fazla da uygulanabilmektedir.Malzemenin üzerine uygulanacak olan yük değeri,sertliği ölçebilecek malzemenin cinsine ve bilya çapına göre seçilmelidir. Aşağıda görüldüğü üzere bilya çaplarına yönelik yük değerleri yer almaktadır.
Bilya çapları ve çeşitleri
400 Brinell değerine kadar sertlik değeri için sertleştirilmiş çelik bilyalar,daha fazla sertlikler için sinterlenmiş malzemeden yapılmış bilyalar kullanılır.
Baskı ucu olarak kullanılan bilyalarda maksimum + – %0,5 çap farklılıklarına izin verilir.En yoğun olarak kullanılan bilya çapları:0,625;1,25;2,5;5 ve 10 mm’dir.Gerekli bilya çapları aşağıdaki tabloda belirtilmiştir. Sertlik ölçme yönteminde yükü malzemeye uygulamadan önce veya uygulama anında aşağıdaki işlem sırasına mutlaka riayet edilmesi gerekmektedir.
* Ölçüm yapılacak malzeme üzerinde herhangi bir iz bulunmamalı, söz konusu izlerin olduğu malzeme kısımlarında ölçüm yapılmamalıdır. Ölçüm öncesi malzeme yüzeyi zımpara ile temizlenmeli ve parlatılmalıdır. Isıl işlem görmüş parçaların yüzeylerinden toz paso miktarında talaş kaldırıldıktan sonra ölçüm yapılmalıdır.
*Deney sonuçlarının güvenilir olması için ölçümün, metal malzemelerin mekanik özellikleri sıcaklık ve basınçla değişebileceği gerçeğini göz önünde bulundurarak;oda sıcaklığında ve normal atmosfer basınçlı bir ortamda gerçekleştirilmesi gerekmektedir.
*Ölçümü yapılacak malzemenin ne olduğuna ve kalınlığına göre uygulanacak basıncın süresi ve değeri doğru bir biçimde belirlenmeli,batıcı ucun cinsi ve kalınlığı tespit edilmelidir.
* Bir önceki işlemden sonra ölçümü yapılacak olan malzeme ve bilya sağlam bir biçimde ölçüm cihazındaki yerlerine monte edilmeli, uygulanacak yük cihaz üzerinde ayar kolu yardımı ile ayarlanmalı ve yükleme işlemine geçilmelidir.
*Parça üzerine yük, vibrasyon yada sarsıntı olmaksızın yüzeye yavaş yavaş ve 90 derece olarak önceden belirlenen süre zarfında uygulanması gerekmektedir.
*Sertlik ölçümünde esas alınacak değer için parça yüzeyinde üç farklı noktada ölçüm yapılır. Bu ölçümlerin aritmetik ortalaması esas ölçüm değeri olarak kabul edilmektedir.
*Yapılan ölçümlerin güvenilir olması için ortalama değerin bulunması esnasında malzemenin değişik yerlerinde yapılacak ölçümler arasındaki mesafe, birbirlerine çok yakın olmaması daha sağlıklı bir sonuç verecektir.İz merkezinin malzeme kenarına olan uzaklığı iz çapının en az 2,5 katı, iz merkezleri arasındaki uzaklık iz çapının en az 4 katı olması gerekmektedir.
*Saç ölçümünde ise ince saclar üst üste konularak ölçüm yapılmalıdır.
* Ana yükün uygulanması ile birlikte büyük kadrandaki (ölçü saatindeki) ibrenin hareketsiz hâle gelmesi beklenir (yaklaĢık 15-30 saniye). İbrenin durmasıyla ana yük kolu ters yönde çevrilerek ana yükün boşaltılması gerekmektedir. Ana yükün kaldırılmasıyla harekete geçen kadrandaki ibre durduğunda ölçü, bize malzemenin sertlik değerini verecektir. Son olarak ön yükün de kaldırılması ile birlikte sertlik ölçme sona erdirilir.Birde şu varkı değinmeden geçmek istemediğimden bu ölçümün en az üç defa yapılması bizlere en doğru mutlak sonucu verecektir.
Vickers Yöntemi ile Sertlik Ölçme
Vickers sertlik ölçme yöntemi, sertliği ölçülecek materyal yüzeyine, tabanı kare olan piramit şeklindeki bir ucun daha önceden belirlenmiş bir yük altında batırılması ve yük boşaltıldıktan sonra meydana gelen izin köşegenlerinin ölçülmesinden ibarettir. Ölçme yöntemi ve değerlendirme kriterleri aynı Brinell yöntemindeki gibidir. Bu yöntemi “Brinel”den ayıran özellik yapılması gereken matematiksel formül ve kullanılan ölçme ucunun farklı olmasıdır. Bu yöntem, daha sert malzemelerin ölçümlerinde veya daha hassas ölçümler için tercih edilmektedir.
Ön hazırlık kısmı için dikkat edilmesi gereken sartlar göz önünde alındığında diğer sertlik ölçme yöntemlerinde olduğu gibi ölçme yapılacak olan yüzeyde herhangi iz, boşluk, vibrasyon,vs olamaması yönünde olup bu durum büyük önem arz etmektedir.
Numune parçanın üç noktasından ayrı ayrı nokta uygulaması yapılması gerekmektedir. Parça kenarlarından uzak,iki iz arasında en az kendisinin 3 katı uzaklıkta olması gerekir.
Tüm ölçme yöntemine yönelik olumsuzluklar ortadan kaldırılıp,gerekli şartlar yerine getirildiğinde ölçme sonucu alınmak istendiğinde parça üzerinden yükün boşaltılmasından sonraki adımda meydana getirilen izin görüntüsü metal mikroskobu ile ölçme ekranına aktarılmaktadır. Ölçme ekranındaki hareketli cetvel yardımı ile izin köşegen uzunlukları ölçülerek ortalaması alınır.
d= (d1+d2)/2
İz alanının belirlenmesinden sonrakı işlemde ortaya koyacağımız vickers cinsinden ölçüm sonucu aşağıdaki formülüzasyon baz alınarak belirlenir.Formüldeki kısaltmalar devamında belirtilmiştir.
HV=P/A.KG/MM²
HV= 2 1,854.P/d²
HV= Vickers sertlik, kg/mm²
P= Yükleme kuvveti
A= Numune üzerindeki izin yüzey alanı, mm²
d= Numune üzerindeki kare izin köşegen boyu, mm
Dinamik sertlik ölçme yöntemleri
Shore Sclereskobu Yöntemi ile Sertlik Ölçmek
Bu yöntemde sertlik elmas uçlu bir çekiç cam boru içerisinden parça üzerine bırakılıp çekicin zıplama boyuna göre hesaplanır. Bu yöntemin maliyeti az, uygulama işlemi kolay, sonuçları karşılaştırılabilen en basit sertlik ölçme yöntemidir.
Ultrasonik Sertlik Ölçme Yöntemi
Ultrasonik sertlik ölçüm cihazları geleneksel alışılagelmiş sertlik ölçüm cihazlarından tamamen farklılık göstermektedir. Mikroskop kullanarak test parçasının iz ölçümü yerine, titreşim çubuğu adını verdiğimiz parçalarla donatılmış elmas uç test yüzeyinde sabit bir kuvvette baskı uygular ve bu adımdan sonra ultrasonik titreşimler uygulayarak test parçasının sertliğini ölçer.
Belirli sabit kuvvette ve aynı özelliklerle titreşim çubuğu, yumuşak yüzeyli test parçasına uygulandığında, derin bir çentik açar ve kanala kitlenir. Bu nedenle, frekans rezonansı artar. Buna ters orantılı olarak, sert test parçaları kullandığında ve rezonans frekansı düştüğünde kitleme olmaz.Ölçüm parçasının sertliği test edilen sertlik ve bu sapma arasındaki korelasyon kullanılarak hesaplanabilir.
