Metali̇n Si̇rlerini̇n Kil̇i̇di̇ni̇ Açmak: Akma Mukavemeti̇ne Baki̇ş

Uzun zamandır kelimelerle çalıştım, ancak kimya mühendisliği okuyarak başladım. Bu erken öğrenme, dünyamızı oluşturan malzemelere gerçek bir saygı duymamı sağladı. Öğrendiğim en temel fikirlerden biri akma dayanımıydı. Bu terimi inşaat ve bir şeyler yaparken çok duyarsınız. Peki bu bir metal parçası için gerçekten ne anlama geliyor? Bu makalede, akma dayanımını basit bir şekilde açıklamak istiyorum. Anlamak için özel bir dereceye ihtiyacınız olmayacak. Herhangi bir metal nesne için neden çok önemli bir özellik olduğuna bakacağız. Bu, ataştan yüksek bir binanın çerçevesine kadar her şey için geçerlidir. Bu fikri bilmek, inşa ettiğimiz şeylerin güvenli olduğundan ve uzun süre dayanacağından emin olmaya yardımcı olur.

Bir Metaldeki Akma Dayanımı Gerçekte Nedir?

Aklınızda metal bir yay canlandırın. Onu çekebilirsiniz ve uzar. Bıraktığınızda, ilk şekline geri döner. Buna elastik değişim diyoruz. Metal, lastik bant gibi davranıyor. Üzerine belirli bir miktarda gerilim uygulayabilirsiniz. Orijinal şekline geri dönecektir. Bunu kalıcı deformasyona uğramadan yapar.

Peki ya çok fazla çekerseniz ne olur? Bir noktada, yay eski haline dönmeyecektir. Sonsuza kadar gerilmiş olacak. Akma dayanımının önemli olduğu yer burasıdır. Akma dayanımı, bir metalin elastik değişimden plastik deformasyona geçtiği gerilimdir. Malzemenin plastik olarak deforme olmaya başladığı noktadır. Bunu metal için geri dönüşü olmayan bir nokta olarak düşünebilirsiniz. Akma noktasını geçtiğinizde, değişim sonsuza kadar sürer. Bu özellik genellikle σy olarak gösterilir.

Akma dayanımı, mühendisler için çok önemli bir sayıdır. Onlara bir metalin şeklini sonsuza kadar değiştirmeye başlamadan önce dayanabileceği en büyük gerilim miktarını gösterir. Bu, köprüler, binalar, arabalar ve uçaklar gibi şeyleri tasarlamak için çok önemlidir. Kullandığınız malzemelerin günlük kullanımın gerilimine dayanabileceğinden emin olmanız gerekir. Sonsuza kadar bükülmemeli veya kırılmamalıdırlar. Akma dayanımının birimi genellikle megapaskal (MPa) veya inç kare başına pounddur.

Metallerin Akma Dayanımını Nasıl Buluruz?

Bir metalin akma dayanımını keşfetmek için mühendisler özel bir makine kullanır. Bu makine, metalin küçük bir parçasını kopana kadar çeker. Bu, çekme testi olarak bilinir. Test yapılırken, makine uyguladığı kuvvet veya gerilim miktarını kaydeder. Ayrıca metalin ne kadar gerildiğini de kaydeder, buna gerinim denir.

Bu testten elde edilen sayılar daha sonra bir grafiğe yerleştirilir. Bu grafiğe gerilim-gerinim eğrisi denir. Grafik, bu metal için gerilim ve gerinimin birbirleriyle nasıl ilişkili olduğunu gösterir. Gerilim-gerinim eğrisi çok yardımcı bir araçtır. Bize bir metal hakkında akma dayanımı gibi birçok önemli şey söyler.

Yumuşak çelik gibi bazı metal türleri için gerilim-gerinim eğrisinde çok net bir akma noktası görebilirsiniz. Gerilim artmasa bile metalin deforme olmaya başladığı net bir nokta görebilirsiniz. Alüminyum gibi diğer metaller için elastikten plastiğe geçiş daha yavaştır. Bu durumlarda, mühendisler akma dayanımını bulmak için özel bir yol kullanır. Buna 0,2% ofset yöntemi denir. Gerilim-gerinim eğrisinin doğrusal kısmına paralel bir çizgi çizerek bulurlar. Bu çizgi 0,2% gerinim kadar kaydırılır. Bu yeni çizginin gerilim-gerinim eğrisini kestiği yere akma dayanımı denir. Bu noktaya bazen kanıt gerilimi de denir.

Akma Mukavemeti ve Çekme Mukavemeti Arasındaki Temel Fark Nedir?

Akma dayanımı ve çekme dayanımını karıştırmak kolaydır. Ancak bunlar birbirinden çok ayrı şeylerdir. Akma dayanımının bir metalin kalıcı olarak deforme olmaya başladığı nokta olduğunu zaten konuşmuştuk. Öte yandan, çekme dayanımı bir metalin kırılmaya başlamadan önce dayanabileceği maksimum gerilimdir.

Bunu şöyle düşünün. Akma dayanımı bükülme ile ilgiliyken, çekme dayanımı kırılma ile ilgilidir. Bir metal akma dayanımına ulaştığında, ilk şekline geri dönmeyeceği için zaten başarısız olmaya başlamıştır. Ancak tamamen kırılmadan önce hala daha fazla gerilime dayanabilir. Çekme dayanımı, metalin alabileceği en yüksek gerilimdir. O noktadan sonra, bir noktada incelmeye başlar, buna "boyun verme" denir ve sonra kırılır. Boyun verme, malzemenin kesit alanının küçülmeye başlamasıyla meydana gelir.

Birçok kullanım için akma dayanımı, çekme dayanımından daha önemli bir sayıdır. Bunun nedeni, bir parça kalıcı olarak şekil değiştirdikten sonra, kırılmamış olsa bile artık doğru şekilde çalışmayabilir. Örneğin, bir uçağın kanadının kopmasa bile sonsuza kadar bükülmesini istemezsiniz. Kolayca bükülebilen birçok malzemede, malzeme en yüksek çekme dayanımına ulaşmadan çok önce deforme olmaya başlayacaktır.

Neden Akma Noktası Bu Kadar Önemli?

Akma noktası, metal tasarlayan veya onunla çalışan herkes için çok önemli bir bilgidir. Bir metal parçasına güvenle uygulayabileceğiniz en yüksek yükü gösterir. Metal üzerindeki gerilim akma noktasının altında kalırsa, parça elastik bir şekilde davranacaktır. Yük kaldırıldığında ilk şekline geri dönecektir. Bu, birçok yapı ve makinenin güvenliği ve güvenilirliği için çok önemlidir.

Akma noktasını bilmek, şeylerin başarısız olmasını durdurmak için çok önemlidir. Bir metal, akma noktasından daha fazla gerilime sahip olduğunda, plastik deformasyon aşamasına girer. Şekildeki bu kalıcı değişiklik, bir şeyin çalışmasını durdurabilir. Bazı durumlarda, feci bir arızaya yol açabilir. Örneğin, bir köprüdeki çelik bir kirişi düşünün. Akma dayanımını geçen çok fazla ağırlıkla yüklenirse, kalıcı olarak sarkacaktır. Bu, tüm köprünün gücüne zarar verir.

Mühendisler, akma dayanımını planlarında ana sayı olarak kullanır. Genellikle parçaları, karşılaşacakları gerilimin metalin akma dayanımından çok daha düşük olacak şekilde tasarlarlar. Bu, bir güvenlik tamponu oluşturur. Parçanın normal şekilde kullanıldığında kalıcı olarak deforme olmayacağından emin olur. Akma noktası, inşa ettiğimiz şeylerin güvenli olduğundan ve uzun süre dayanacağından emin olmaya yardımcı olan temel bir fikirdir.

Stres-Gerilme Eğrisini Basit Bir Şekilde Açıklayabilir misiniz?

Gerilim-gerinim eğrisinden birkaç kez bahsettim. Aklınızda canlandırmanız için onu parçalayalım. Bir parça lokumu çektiğinizi düşünün. İlk başta, sadece biraz gerilir. Çekmeyi bırakırsanız, ilk uzunluğuna geri döner. Bu, gerilim-gerinim eğrisinin elastik alanıdır. Grafikte düz, doğrusal bir çizgi gibi görünür. Gerilim ve gerinim arasındaki bağlantı burada orantılı veya dengelidir.

Şimdi, lokumu daha da çektiğinizi düşünün. Bir noktada, gerilmeye ve ortada incelmeye başlar. Bıraksanız bile, ilk şekline geri dönmeyecektir. Bu, plastik deformasyonun başlangıcıdır. Gerilim-gerinim eğrisinin eğrilmeye başladığı yer burasıdır. Bu eğrinin başladığı nokta akma noktasıdır.

Lokumu çekmeye devam ederseniz, incelir ve incelir ve sonunda kırılır. Bu son kırılma, gerilim-gerinim eğrisindeki kırılma noktasıdır. Eğrinin aşağı inmeye başlamadan önceki en yüksek noktası çekme dayanımıdır. Tüm grafik, metalin farklı türdeki gerilimler altında nasıl davrandığına dair tam bir resim verir. Gerilim-gerinim eğrisinin doğrusal kısmı, malzemenin esnekliğe sahip olduğu yerdir. Doğrusal kısmın sonuna aynı zamanda elastik sınır da denir.

Üst ve Alt Akma Noktasında Neler Oluyor?

Bazı metal türleri, özellikle yumuşak çelik için akma noktası sadece bir nokta değildir. Bunun yerine, üst akma noktası ve alt akma noktası olarak adlandırılan bir şey görebilirsiniz. Bunun nedeni, atomların metalin kristal yapısında kurulma şeklidir.

Üst akma noktası, bir malzemenin sonsuza kadar şekil değiştirmeye başladığı gerilimdir. Gerilim-gerinim grafiğinde bu noktadan hemen sonra gerilimin aniden düştüğünü göreceksiniz. Bunun nedeni, metalin içindeki atomların aniden birbirlerinin üzerinden kaymasıdır. Bu, plastik deformasyonun başladığı noktadır. Bu ilk kaymadan sonra, onu değiştirmeye devam etmek için ihtiyacınız olan gerilim biraz düşer. Bu yeni, daha düşük seviye alt akma noktasıdır.

Mühendisler için alt akma noktası genellikle daha önemli sayıdır. Bunun nedeni, daha istikrarlı olması ve ona güvenebilmenizdir. Alt akma noktasından sonra, metal bir süre aynı miktarda gerilimle şekil değiştirmeye devam edecektir. Bu aynı zamanda gerinim sertleşmesinin başladığı noktadır. Bu, test bölümünde Luders bantları olarak adlandırılan şeylerin ortaya çıktığı zamandır. Bu eylem, bir malzemenin gerinim ve test ekipmanı etkileşime girerken yaşadığı farklı gerilimlerin önemli bir parçasıdır.

Bir Alaşım Bir Metalin Akma Dayanımını Nasıl Değiştirir?

Alaşım, bir metal ve diğer malzemelerin bir karışımıdır. İyi bir örnek çeliktir. Çelik, demir ve karbondan yapılmış bir alaşımdır. Diğer malzemeleri eklediğimizde, ana metalin niteliklerini değiştirebiliriz. Buna akma dayanımı da dahildir. Bu, mühendisler için çok kullanışlı bir kavramdır.

Alaşım elementleri eklemek, bir metalin akma dayanımını birkaç şekilde daha yüksek hale getirebilir. Bu eklenen malzemeler, kristal yapısındaki atomların düzgün sıralarını bozabilir. Bu, atomların birbirlerinin üzerinden kaymasını zorlaştırır. Bu nedenle, plastik deformasyona neden olmak için daha büyük miktarda gerilime ihtiyacınız vardır.

Örneğin, çelik oluşturmak için demire karbon eklemek, akma dayanımını çok daha yüksek hale getirir. Farklı çelik türleri, farklı miktarlarda karbon ve diğer alaşım elementlerine sahiptir. Bu, onlara geniş bir akma dayanımı aralığı verir. Bu nedenle bazı çelikler araba gövdeleri yapmak için iyiyken, diğer çelikler güçlü cıvatalar için kullanılır. Bir alaşım yaparak bir metalin akma dayanımını ayarlama gücü, malzeme biliminde çok önemli bir araçtır. Bir alaşım, bir metali sertleştirmek için de kullanılabilir.

Farklı Metaller İçin Bazı Yaygın Akma Mukavemetleri Nelerdir?

Çeşitli metallerin akma dayanımı çok farklı olabilir. Metal türüne, ne kadar saf olduğuna ve nasıl yapıldığına bağlıdır. İşte bazı iyi bilinen metaller ve alaşımlar için yaklaşık akma dayanımlarını gösteren bir tablo. Sadece bunların genel sayılar olduğunu unutmayın. Gerçek akma dayanımı değişebilir.

Anlayabileceğiniz gibi, geniş bir akma dayanımı aralığı vardır. Tavlanmış alüminyum gibi yumuşak bir metal, çok düşük bir akma dayanımına sahiptir. Çok güçlü bir alaşımlı çelik, çok yüksek bir akma dayanımına sahiptir. Bu nedenle farklı metallerin farklı işler için kullanıldığını göreceksiniz. Akma dayanımı, bir metalin ne için kullanılabileceğine karar vermede büyük bir rol oynar. Bir metalin akma dayanımı genellikle MPa (megapaskal) cinsinden ölçülür. Karşılaştırma için, insan derisinin yaklaşık 15 MPa akma dayanımı vardır.

Bir Metalin Akma Dayanımı Günlük Hayatta Nasıl Kullanılır?

Bundan biraz bahsettim zaten. Ancak size akma dayanımının günlük hayatımızın bir parçası olduğuna dair bazı net örnekler vermek istiyorum. Bir köprüden her geçtiğinizde, bir uçakta yolculuk ettiğinizde veya basit bir İngiliz anahtarı kullandığınızda bile, metalin akma dayanımına bağlısınız.

• Binalar ve Köprüler: Yüksek bir binanın veya köprünün çerçevesini oluşturan çelik kirişler, akma dayanımları nedeniyle seçilir. Mühendisler, binanın dayanması gereken en büyük yükleri hesaplar. Ardından, bu yükleri taşıyacak kadar yüksek akma dayanımına sahip bir çelik seçerler ve güvenlik için ekstra yer bırakırlar. Bu, binanın kalıcı olarak bükülmeyeceğinden veya yıkılmayacağından emin olur.
• Arabalar ve Uçaklar: Bir arabanın çerçevesi veya bir uçağın kanatları için kullanılan metal güçlü ama aynı zamanda hafif olmalıdır. Mühendisler, ağırlıklarına göre yüksek akma dayanımına sahip özel alaşımlar seçerler. Bu, sürüş veya uçuştan kaynaklanan kuvvetlere dayanabilen ancak çok ağır olmayan parçalar tasarlamalarına olanak tanır.
• Aletler ve Makineler: Bir İngiliz anahtarını düşünün. Bir cıvatayı çevirecek kadar güçlü olmalı ve sonsuza kadar bükülmemelidir. İngiliz anahtarı için kullanılan metal, yüksek akma dayanımı nedeniyle seçilir. Bu, aletin birçok kez kullanılabileceğinden ve şeklini kaybetmeyeceğinden emin olur.

Basitçe söylemek gerekirse, akma dayanımı, etrafımızdaki dünyayı güvende ve kalıcı tutmaya yardımcı olan temel bir özelliktir. Akma dayanımını anlamasaydık, her gün kullandığımız harika şeyleri inşa edemezdik.

Hatırlanması Gereken En Önemli Şeyler

• Akma dayanımı, bir metalin şeklini kalıcı olarak değiştirmeye başladığı noktadır.
• Elastik durumdan plastik deformasyon durumuna geçişi işaretler.
• Çekme testi yaparak ve bir gerilim-gerinim eğrisine bakarak akma dayanımını buluruz.
• Akma dayanımı, çekme dayanımı ile aynı değildir. Çekme dayanımı, bir metalin kırıldığı noktadır.
• Akma noktası, binaları ve makineleri güvende tutmak için çok önemli bir sayıdır.
• Gerilim-gerinim eğrisi, bir metalin gerilim altındayken nasıl davrandığını gösteren bir grafiktir.
• Bir alaşım yapmak için bir metale başka malzemeler eklemek, akma dayanımını daha yüksek hale getirebilir.
• Farklı metallerin geniş bir akma dayanımı aralığı vardır, bu da onları farklı görevler için iyi yapar.