Makine Elemanları #02 | Malzemeler: Çekme Deneyi, Dayanım ve Rijitlik, Malzeme Seçimi

Eğitmen: Dr. Süleyman Burak ÇELİK

Geçen derste askı çubuğunu 250 megapaskallık akma dayanımıyla boyutlandırdık. Bu derste o sayının nereden geldiğini görüyoruz. Açılışta 3D animasyonda 10 milimetrelik çelik bir numune çekme makinesinde akıyor, boyun veriyor ve kopuyor; yükü ve gerilme–birim uzama diyagramını canlı izliyoruz. Sonra dayanımı rijitlikten ayırıyor, soğuk işlem ve sertliği, darbe ve sıcaklık etkilerini, çelik adlarını ve malzeme seçimini ele alıyoruz. Her hesap adım adım, hiçbir işlem atlanmadan. Bu derste: - Çekme deneyi: A₀ = π · 10² / 4 = 78.54 mm²; akmada 19.6 kN → 19600 / 78.54 ≈ 250 MPa; en büyük yükte 31.4 kN → ≈ 400 MPa; boyun verme ve kopma - Gerilme–birim uzama diyagramı: σ = P / A₀, ε = Δl / l₀; Hooke σ = E ε; 12 kN → 152.8 MPa, 0.0369 / 50 = 0.000738 → E ≈ 207 GPa; %0.2 ofset; sünek ve gevrek davranış - Süneklik ve enerji: kopma uzaması %24, kesit daralması %60; rezilyans 250² / (2 · 207000) ≈ 0.151 MJ/m³; tokluk ≈ 78 MJ/m³ - Dayanım rijitlik değildir: çeliklerin E'si ≈ 207 GPa, alüminyum 71.7 GPa; aynı konsolda 1.77 mm ↔ 5.11 mm; yumuşak ve ıslah çeliği aynı sehim, farklı yük (81.8 ↔ 212.7 N) - Soğuk işlem ve sertlik: %10 soğuk işlemle 400 / 0.9 ≈ 444 MPa; çelikte S_u ≈ 3.4 · HB (118 → 401, 300 → 1020 MPa) - Darbe (Charpy), sünek–gevrek geçiş sıcaklığı, yüksek sıcaklıkta sürünme - Çelik adları (1020, 4140, S235, C45, 42CrMo4) ve ısıl işlem (tavlama, su verme, temperleme) - Malzeme seçimi: hafif ve rijit çekme çubuğunda E/ρ (çelik 26.54, alüminyum 26.46, titan 25.79); kirişte √E/ρ → alüminyum %41 hafif - Üç tuzak Bölümler: 0:00 Geçen ders ve bugün 0:19 Çekme deneyi 1:08 Gerilme–birim uzama diyagramı 2:22 Süneklik, rezilyans ve tokluk 3:26 Dayanım ≠ rijitlik 4:52 Soğuk işlem ve sertlik 6:04 Darbe ve sıcaklık 6:38 Malzeme adları ve ısıl işlem 7:28 Malzeme seçimi 8:41 Üç tuzak 9:12 Özet ve sıradaki ders Sıradaki derste bir noktadaki gerilmeyi bütün yönleriyle inceliyoruz: gerilme bileşenleri, Mohr çemberi ve asal gerilmeler. Kaynak kitap: Richard G. Budynas, J. Keith Nisbett, Shigley's Mechanical Engineering Design, 10. baskı — Bölüm 2 (konu sırası ve problem tipleri). Örnekler özgündür. Makine, Mekatronik, Endüstri ve İmalat Mühendisliği öğrencileri için Makine Elemanları serisinin ikinci dersi.