Barcol Sertlik Testi
Barcol sertlik testinde, örnek malzemeye, bir yay yüküyle
keskin bir çelik noktanın penetrasyonunu ölçülür. Örnek, cihazının girintisinin
altına yerleştirilir ve kadrandaki gösterge maksimuma ulaşılncaya kadar düzgün
bir basınç uygulanır. Barcol sertlik test yöntemi, hem takviyeli hem de
takviyesiz sert plastiklerin sertliğini belirlemek ve reçinelerin ve plastiğin
kürlenme derecesini belirlemek için kullanılır.
(Dr. J. A. Brinell, 1900)
Brinell sertlik testi en eski sertlik test metodudur. Test
bir masaüstü makinede yapılır; çapı bilinen sertleştirilmiş bir bilyaya
belirlenmiş bir yük uygulanır. Brinell sertlik değeri kullanılan yükün (kg),
indentasyonun (çentik) yüzeyde bıraktığı alanına (mm2) bölünmesiyle
elde edilir. Brinell testi genellikle metal dövme parçalar ve dkmelere
uygulanır.
Test yükünü ve indenter bilya büyüklüğünü değiştirerek pek
çok malzemede Brinell sertlik testi yapılabilir. Örneğin, demir ve çelik
dökmelere uygulanan Brinell testinde 3000 kg test kuvveti ve 10 mm çaplı
bilyalar kullanılır, alüminyum dökmelerde test yükü 1500 kg’dır. Bakır, pirinç
ve ince stok, genellikle 500 kg test yükünde ve 10 veya 5 mm bilyala test
edilir.
Brinell sertlik test raporu ‘60 HB 10/1500/30’ şeklinde
verilir; anlamı, Brinell sertlik 60, bilya çapı 10 mm, test yükü 1500 kg ve
test süresi 30 saniyedir.
2F
HB = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ (HB = Brinell sertlik)
3.14D [D-(D² - Di²)½]
Brinell sertlik testi şematik
Dudurometre, kauçuklar/elastomerler ve poliolefin, fluoro
polimer, vinil polimerler gibi yumuşak plastiklerin indentasyon (çentikleme)
sertliğini ölçmede kullanılan bir enstrümandır. Dırometrede indenter ayağına
spesifik bir basınç uygulayan kalibre edilmiş bir yay kullanılır. İndenter
ayağı konik veya küresel olabilir; ölçülen indentasyon derinliği bir göstergede
okunur.
Durometrelerin çeşitli tip ve modelleri vardır. en popüler
olanları Model A (daha yumuşak malzemeler için) ve Model D (daha sert malzemeler
için) tipleridir.
Durometre sertlik testi
Mohs Sertlik Testi
(Friedrich Mohs, 1812)
Mohs sertlik tayini en eski sertlik ölçme yöntemlerinden
biridir. Test, sertliği bilinen veya tanımlanan bir substansın malzemenin (test
örneği) yüzeyini çizip-çizmemesine dayanır. Bu fiziksel özelliği
sayısallaştırmak için 10 minerali (sertlikleri 1,2,..,10 kabl edilen) kapsayan
‘Mohs Serlik Skalası’ kullanılır.
Mohs sertlik testi, örneğin çelik ve seramikler gibi
endüstriyel malzemelerin sertliklerini doğru alarak göstermek için uygun bir
sertlik ölçme metodu değildir. Mühendislik malzemeleri için sertliğin hassas
olarak ölçüleldiği çeşitli enstrumamlar geliştirilmiştir. Setlik makro-, mikro-
veya nano-skalalarda ölçülebilir.
Mohs Sertlik Skalası
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||||||
Rebound Sertlik Testi
Rebound sertlik test metodu, skleroskopla yapılan yeni bir
sertlik ölçme metodudur. Rebound metodunun kullanıldığı sertlik test sistemleri
biraz farklı çalışır. Test sonunda yaratılan indentasyonun (çentik) boyutu
malzemenin sertliğine bağlı olmasına rağmen, sistemdeki ‘impakt badi’nin enerji
kaybından indirekt olarak ölçülür.
Şekil-(a)’da böyle bir ölçmenin fiziksel prensibi
gösterilmiştir. Testte hareket ettirilen bir ‘kütle (M)’ test objesinin
yüzeyine çarptırılır; darbe (impakt) yüzeyde bir plastik deformasyon, yani bir
indentasyon yaratırken impakt badi orijinal hızının veya enerjisinin bir
kısmını kaybeder. Yumuşak malzemelerde daha büyük indentasyonlar oluştuğunda
impakt badinin hız kaybı artar. Teknik olarak bu ölçme prensibi, küresel
tunsten karbid ucu olan bir impakt badi ve onu test yüzeyi üzerine hızlandıran
yay kuvvetine dayanır.
İmpakttan sonraki ve önceki hızlar non-kontak modda ölçülür.
Bu işlem, impakt badideki küçük bir sabit magnetle (Şekil-b) yapılır; magnet
bir sarımın içinden geçerken hizla orantılı bir indüksiyon voltajı yaratılır.
Şekil: (a) Rebound
sertlik testi temel prensipleri, (b) tipik bir impakt cihazı kesiti
Rockwell testinde, örnek yüzeyindeki indenter penetrasyon
(nüfuz) derinliği ölçülür. İndenter sertleştirilmiş çelik bir bilya (çap 1/16”,
1/8”) veya küresel bir elmas konidir (1200 açılı). Yükleme işlemine
minör bir yükle (10 kgf) ve penetrasyon derinliğini ölçen (sıfıra ayarlanmış)
göstergeyle başlanır. Sonra sırasıyla majör yükleme (60, 100 veya 150 kgf)
uygulanır; yük kaldırıldıtan sonra penetrasyon derinliği ölçülür. Sertlik farklı
skalalarda (A, B, C, D, E, F, G, H, K) ve sayılarda ölçülür; birimi yoktur.
Alüminyum alaşımlar, bakır alaşımlar ve yumuşak çelikler,
1/16” çaplı çelik bilya ve 100 kgf kuvvetle test edilir (Rockwell sertlik sakala B). Daha sert
alaşımlar ve demirin testinde 150 kgf ve elmas koni kullanılır (Rockwell sertlik sakala C).
Rockwell test sonucuna bir örnek, 53 HCR; anlamı: 53 birim, HR
(Hardness Rockwell) metodu C skalada ölçülmüştür.
Şekil: (a)
Rockwell B sertlik ve (b) Rockwell C sertlik testleri
İnce malzemeler, hafif karbürlenmiş çelik yüzeyler, veya normal test koşullarında eğilip kırılabilen
parçaların sertliklerini ölçmede Rockwell superficial (yüzeysel) sertlk test
cihazı kullanılır. Bu cihazda standart Rockwell cihazında kullanılan
indenterler kullanılır, ancak uygulanan yük daha düşüktür; minör yük 3 kg,
majör yük kullanılan ındentere göre 15 veya 45 kg’dır. 1/16" çap, çelik
bilya indenter kullanıldığında sertlik tanımına ‘T’ ( ince levha testi
anlamında) işareti konulur. Örneğin, 23 HR15T tanımı: superficial (yüzeysel)
sertliğin 23 olduğunu ve çelik bilyayla 15 kg yük uygulandığını gösterir.
Rockwell superfisial (yüzeysel) sertlik testi
Skleroskop Sertlik Testi
Skleroskop testi, bir
dinamik indentasyon sertlik testidir Test kalibre edilmiş bir cihazla yapılır,
cihazdan test malzemesinin yüzeyine sabitlenmiş bir yükseklikten elmas-uçlu bir
hammer (çekiç) düşürülür. hammerin geri tepme yükseklliği, derecelenmiş bir
skalada ölçülür. Skala 100 kısma bölünmüştür ve Shore birimleriyle
hazılanmıştır. Daha yüksek sertlikteki metaller için skala 100’ün üzerinde de devam
eder. Shore Scleroscope sertliği malzemenin elastisitesi açısından ölçer
ve sertlik sayısı yüksekliğe bağlıdır.
Skleroskop sertlik test cihazı
Vickers
ve Knoop sertlik testleri Brinell testinin bir modifikasyonudur, ince film
kaplamaların veya sertleştirilmiş parçaların yüzey sertliğini ölçmede
kullanılır. Bu testlerle küçük bir elmas piramit yük altında örneğe preslenir.
Vickers ve Knoop testleri arasındaki fark elmas piramit indenterin
(çentikleyici) şeklidir. Vickers testte kırılgan malzemeleri kırmaya eğilimli
kare piramidal indenter kullanılır. Bu nedenle Knoop testi için rombik bazlı
(diyagonal oranı 7.114:1) piramidal indenter geliştirilmiştir; böylece, daha
uzun fakat yüzeysel indentasyon sağlanmıştır. Aynı yük için Knoop indentasyon
Vickers indentasyonun 2.8 kat daha uzundur.
Uygulanan
yük 10g-1000 g aralığındadır. Bu düşük yük miktarı küçük bir girinti oluşturur
(mikroskopta ölçülmelidir). TiN gibi sert kaplamalar için, girintiler çok
olduğundan ölçümler çok yüksek büyütmede (1000X gibi) alınmalıdır. Yüzeyin
genellikle parlatılması gerekir. İzlerin çapraz değerleri ölçülür; bu değerlerle
bir tablodan veya grafikten sertlik numarası (VHN) elde edilir. Vickers testi
çok sert malzemeleri karakterize etmek için kullanılabilir, ancak sertlik çok
küçük bir bölge üzerinden ölçülür.
Değerler
‘2500 HK25 (veya HV25)’ şeklinde ifade edilir; sertlik 2500, Knoop 25 gram
kuvvette. Knoop ve Vickers sertlik değerleri biraz farklıdır; fakat sert kaplamalarda
bu farklılık ölçme hata limitlerine kadar düşer ve birbirlerinin yerine kullanılabilir.
Vickers
Sertlik Testi: Vickers sertlik
testinin prensipleri Brinellmetodona benzer. Vickers indenter (çentikleyici)
1360 açılı kare-bazlı elmas birpramittir. İndenterin oluşturduğu
baskı Brinell intenderin baskısından daha temiz olup Vickers sertlik testinin
daha doğru olmasını sağlar.
Yük 1 kgf’dan 120 kgf’a kadar değişebilir,
uygulama süresi genellikle 30 saniyedir. Vickers sayısı (HV):
1.854 F
HV = ¾¾¾¾
D2
eşitliğiyle hesaplanır; F: ugulanan yük (kg),
D: girinti diyagonalinin (iz) uzunluğudur (mm). Girinti diyagonalin uzunluğu
bir mikroskopla ölçülebilir.
Knoop Sertlik Testi: Knoop sertlik testinde
1300 ve 1700 30’ açılı elmas piramit indenter
(çentikleyici) kullanılır. Metot, penetrasyon derinliği çok küçük olduğundan
(~iz uzunluğunun 1/30’u) yumuşak malzemeler ve ince kaplamalarda kullanılır. Knoop
metotta yükleme kuvveti genellikle 10 gf-1000gf aralığındadır (mikrosertlik
aralığı). Knoop sayısı:
14.229 F
HK = ¾¾¾¾
L2
eşitliğiyle hesaplanır; F: uygulanan
yük (kg), L; iz (mm)
Şekil: (a) Vickers setrlik testi, (b)
Knoop sertlik testi
