PLASTİK MALZEMELERİN DAYANIMI
Coşkun DİDİK
Gazi Üniversitesi
Teknik Eğitim Fakültesi
Teknik Okullar/ANKARA
Özet
Bu makalede günlük hayatımızda çok yüksek miktarda kullanım alanına sahip
plastik mazlemelerin çekme , basma , kesme , burulma ve bunların sonucu olan uzama
larıyla ilgili kısa ve önbilgi veren açıklamalar yer almaktadır.Bu açıklamalar yapılan ba-
zı deneylerle desteklenmiştir.
Giriş
Plastik malzemeler hergün defalarca kullandığımız dolayısıyla , kullanım yerine
göre aşınma , kırılma , deforme olma gibi ihtimalleri yüksek malzemelerdir.Kullanım
amacına yönelik olarak istenilen özellik deneyler ve testler yapılark , deneme yanılma
yöntemleri ile sağlanır.Aksi takdirde , öngörülmeyen bi durum olduğunda verilen emek-
ler boşa gidecek ve büyük maddi kayıp olacaktır.Aşağıda beklenmedik birşeyle karşılaş-
mamak için yapılması gereken testler sade bir şekilde anlatılmıştır.
1.1. ÇEKME DAYANIMI
Çekme dayanımı malzemenin eksenel bir yüklemeye karşı direnme kabiliyetidir.
Bir çekme dayanımı deneyi için numune bir plastik çubuk çekme deneyi tezgahı-
na yerleştirlir.İki ucu çekilmek üzere tezgahın mengenesinin çenelerine sıkıştırlır.Basın-
ca karşı otomatik olarak bir gerilme oluşur. Tezgah , numune çubuğun uçlarını karşılıklı
yönlerde yavaş ve sabit bir hızda çektiğinde , eksenel yükleme uygulanmş olunur.
2 farklı hız kullanılır ;
1.Dakikada 5 mm olmak üzere manuel yöntemle muhtemel malzeme hareketi
2.Dakikada 50 mm ile otomatik yöntemle muhtemel malzeme hareketi
Çubuğun her iki yanından , orta noktasından ve enlerinden işaretlemeler yapılır
Çekme işlemi devam ederken yükleme veya çekmezorlaması arttığından numu-
ne çubuk aynı oranda ve orantılı olarar uzar.
İşaretleme yardımı ile bölünmüş karşılılı eşit alanlara uygulanan yük çekme ve-
ya gerilmeye ait kuvvet ile , plastik malzemenin ünite basınç direncini temsil eder.
Basınç her inch karede (psi) veya megapascalda (Mpa) çekme yaparak artar.
1 Mpa mm kare başına 1 newtona eşittir.
Psi yi Mpa ya çevirmek için 0.0069169'la çarpım yapılır.
Mpa yı psi ye çevirmek için 144.573'le çarpım yapılır.
1.1.1.Orantılı Sınır
Uzamadaki kuvvet Ya da gerilimdeki basınç , eşitliğin Hooke yasasına uymadı-
ğı ana kadar devam eder.Plastik bir malzemenin , dayanabildiği en yüksek orantılı ba-
sınç kuralından herhangi bir sapma olmamalıdır.Bu duruma Orantılı Basınç Sınırı
1.1.2. Elastikiyet Sınırı
Orantılı basınç sınırından sonra , plastik mazleme , daha hızlı bir oranda uzama-
da artış gösterir.Elastik basınç sınırı bir malzemenin yük bırakıldıktran sonra , herhangi
bir sürekli gerilime dayanabildiği en büyük basınçtır.
1.1.2. Akma Gerilmesi
Elastik basınç sınırından sonra , mengene çenelerinin daha da açılması , sürekli
bir uzatma yada numunenin deformasyonuna sebep olur.Yükte gözle görülür bir artış
olmamasına rağmen plastik malzeme esnemelerinin olduğu bir nokta vardır.Bu nokta
Akma sınırı olarak adlandırılır .Zayıf ve güçlendirilmiş plastik malzemelerin akma sı-
nırları farklıdır.
1.1.4. Çekme Kuvveti
Çekme kuvveti bir malzemenin kopmadan önce aldığı maksimum basınçtır.
Plastik parçaların elastikiyet sınırından sonra devam edilen çekmede , numunenin or-
tasında ince bir boyun oluşur.Eksenel uzama neticesinde aşağı kısım daha kalın kalmış-
tır.Çekme kuvveti sonunda , maksimum bir değere çıkar ve malzemede kopma meyda-
na gelmeden hemen önce hızlı bir şekilde düşürülür.Bu işlemler sonunda numunenin
işaretlenen kısımlarından % uzama ölçülür.Bu durum kalıcı plastik deformasyona ör-
nektir.
1.2.BASMA KUVVETİ
Basma kuvveti karşılıklı alanların birbirine uyguladığı basma kuvvetidir.Plastik
bir malzemenin basma gücünün , gerilmeye ait güce eşit olmasını sağlamak plastik
parça tasarımında genel kuraldır.Bu kural , gerilimde Young'un katsayısının
(elastikiyet katsayısı) kullanıldığı bazı taarım hesaplarında kullanılabilir.Termoplastik malzemenin
son basma gerilmesi çoğunlukla son çekme gerilmesinden daha büyüktür.Diğer bir de-
yişle plastiklerin çoğu çekme gerilmesine ait yükten daha çok , basma yüzey basıncına
dayanabilir.
Bir test numunesi iki paralel baskı düzeneğinin arasına koparmak için sıkıştırıl-
mıştır.Numune silindirik bir şekle sahiptir.Yük numuneye karşılıklı yönlerde eksenel
olarak uygulanır.En son basma gücü , numune ezilerek deforme olduğu an ölçülür.Ba-
sınç gerilim diyagramı test esnasında oluşturulur ve değerler dört ayrı bölge için ince-
lenir.
Orantılı Bölge
Elastik Bölge
Akma Bölgesi
Kırılma Bölgesi
Termoplastik parçaların yapısal analizleri , malzeme sıkıştığı zaman daha da karmaşıktır.
Geometrik şekilleri basma yüklerine dayanmaları için önemli bir faktördür.
Basınç gerilim eğrisi sıkıştırma durumunda çekme basınç-gerilim diyagramına benzer
.Bu durumda basma gerilmesi daha büyüktür.Çünkü , bir plastiği deforme etmek
için , çekme gerilmesinden çok daha fazla , basma gerilmesi alınır.
1.3. KESME KUVVETİ
Kesme kuvveti elde edilmesi istenen alana teğet geçen bir kuvvettir.Termo-
plastik Ya da termoset malzemelerin kesme güçlerini test edicek , bilindik standart bir
method yoktur.Kesme gerilmesi asal deformasyonlar ve çapraz kuvvetler (enden) ara-
cılığı ile artar.
1.4. BURULMA GERİLİMİ
Burulma kuvveti , mazlemeyi ekseni etrafında kıvırma amacı ile uygulanan
bir kuvvettir.Bükme , moment kolu yardımı ile tork ihtiyacı duyulduğunda uygulanır.
Moment kolu , kuvvetin eksene dik olarak uygulandığı kuvvettir.Bükme esnasında o-
luşan , ölçüden sapma , bir kenarın dik kısmının açısı ile ölçülür.
1.5. UZAMALAR
Uzama , bir yükün termoplastik veya termoset malzemeye uygulandığında
oluşan deformasyondur.Deformasyon , uygulanan yük sonrası , uzunluk veya açıdaki
değişimlere bakılarak ölçülür.Gerilim , bir malzemenin ilk ölçülerinin , uzamadaki ar-
tışa oranıdır.Bu yüzden gerilim , ölçüsüzdür.Gerilim uygulanan yükün tipine bağlı ola-
rak , çekme , basma ve kesme olarak değişebilir.
Sonuç
Bir plastik eşyayı (mutfak robotu , kumanda) aldıktan birkaç yıl sonra es-
kitip yenisini edinme ihtiyacımız bize bütün malzemelerin belirli bir ömrü olduğunu
gösterir.Öyleyse plastik parçaların ömürlerini belirlememiz ve basınca karşı dirençle-
rini iyi hesaplamamız gerekir.Bu durumda test yapmaktan başka çare yoktur.Aksi tak-
tirde , maaliyetten kısmak için deneme yapılmadan piyasaya sürülen parçanın , kısa
süre içinde oluşturacağı müşteri şikayetleri ve iade istemi daha büyük maddi zararlara
yol açacaktır.
Kaynak
Designing Plastic Parts for Assembly/Strength of Material for Plastics
Paul A. Tres
Gönderen
Konu: PLASTİK MALZEMELERİN DAYANIMI (ÇEVİRİ MAKALE) (Okunma sayısı 1466 defa)
Hızlı Yanıt