Pekleşme Nedir? Pekleşme Üssü Formülü

Bir malzeme, deforme edildiğinde sertleşme eğilimi gösterir. Bu deformasyon oranı artırıldığında malzemelerde kırılma, kopma veya çatlak oluşumu meydana gelir. Örneğin çelik tele belirli periyotlarla bükme işlemi uygulandığında telin en çok deforme olan bölgesinde çatlaklar oluşur. Çatlaklar büyüyerek ve ilerleyerek kopmaya neden olur. Kopmanın sebebi halk arasında yorulma olarak bilinse de yorulma davranışı ile uzaktan yakından alakası yoktur. Bu olay özellikle malzeme bilimciler ve malzeme mühendisleri tarafından kullanılan pekleşme terimi ile açıklanır. Ben de bu yazımda pekleşme nedir sorusunu cevaplandırıp bazı bağıntılarda yer alan pekleşme üssü formülü ile ilgili bilgi vereceğim.

Pekleşme Nedir?

Pekleşme nedir sorusunun cevabına geçmeden önce pekleşmenin diğer bir adının deformasyon sertleşmesi olarak da literatürde yerini aldığını belirtelim.

Sünek bir metalin plastik deformasyon esnasında sertliğinin ve mukavemetinin artması olayına pekleşme adı verilir. Pekleşme olayının diğer adının deformasyon sertleşmesi olmasını bu şekilde açıklayabiliriz. Bir malzemenin pekleşmesi için deformasyon sıcaklığının, ergime derecesinin yarısından düşük olması gerekmektedir. Yani kısaca malzeme ancak soğuk deformasyon işlemi sonucunda pekleşmektedir. Aksi taktirde malzeme, ergime derecesinin yarısından daha fazla olan sıcaklıklarda deforme edilirse yeniden kristalleşme mekanizması devreye girmektedir.

Pekleşme Mekaniği

Pekleşme nedir sorusunun cevabının ardından pekleşme mekaniğinden de bahsedelim. Bir malzeme deforme edildiğinde atomların yer değiştirmesinden dolayı çizgisel hatalar meydana gelir. Bu çizgisel hatalara dislokasyon adı verilmektedir. Malzeme ne kadar çok deforme edilirse tane içerisinde o kadar çok dislokasyon üretilmiş olur. Bu dislokasyonlar artan deformasyonla birlikte çoğalır ve yoğunlukları artar. Deforme edilen malzemenin iç yapısına bakıldığında taneler içinde o kadar çok dislokasyon birikmiştir ki yeni bir dislokasyon oluşumu oldukça güç hale gelmiştir. Dislokasyon üretiminin zor hale gelmesi, deformasyon sonucu malzemenin sertlik ve mukavemetinde artış olmasının ispatı denilebilir. Buna rağmen hala dislokasyon üretmek için daha yüksek deformasyon kuvvetleri uygulanırsa dislokasyonlar, tane sınırlarına dayanır. Tane sınırındaki en yoğun dislokasyon noktalarında mikro çatlak oluşumu gözlemlenir. Bu mikro çatlaklar birleşerek makro çatlaklara dönüşür ve bu makro çatlaklar malzemede pekleşme sonucu kırılmalara sebebiyet verir. Kırılmanın meydana gelmesi, aşırı sertleşmeden dolayı gevrekleşme mekanizmasının devreye girmesi ile de açıklanabilir.

İmalat esnasında pekleşme, gevrekliğe ve yüksek sertliğe sebep olacağı için istenmez. Pekleşmeyi elimine etmek için sıklıkla tavlama işlemine başvurulur. Bu yüzden demirciler ve bakır işleme ustaları pekleşmeden kaynaklı çatlak oluşmaması için sık sık malzemeyi tavlama işlemine tabii tutar.

Pekleşme nedir sorusuna cevap verip pekleşme mekaniğinden bahsettikten sonra pekleşme üssü nedir sorusunun cevabına bakalım.

Pekleşme Üssü Nedir?

Pekleşme üssü ya da diğer ismi ile pekleşme üsteli, bir metalin pekleşme kabiliyetini sembolize eden parametredir. Pekleşme üsteli her malzemede farklı değer alır. Plastik şekil değişimi miktarı için n parametresinin daha büyük olması pekleşmenin daha fazla olması anlamına gelir.

Pekleşme Üssü Formülü

Pekleşme üsteli, çekme grafiğinde oluşan lineer eğrideki gerilimin logaritmasıyla şekil değişiminin logaritmasının bölümü sonucunda elde edilir. Yani pekleşme üssü formülü aşağıdaki şekilde yazılabilir:

n= logσ / logε

Ludwig-Holloman Eşitliği

Pekleşme üssünün en çok kullanıldığı denklem, Ludwik-Holloman eşitliği olarak geçmektedir. Bu denklem, gerçek gerilim-şekil değiştirmenin pekleşme üssü ile ilişkisini açıklamaktadır. Ludwik-Holloman denklemi aşağıda verilmiştir.

σ = σ₀ + K.εⁿ (σ=mukavemet,σ₀=akma sınırı, K=malzeme sabiti, ε=şekil değiştirme, n=pekleşme üssü)

Pekleşme üssünün aldığı değere göre üç farklı durum vardır. Bunlar;

• n=1 olduğunda; böyle bir malzemeye çekme deneyi uygulanırsa çekme gerilmesi σ₀ akma sınırına erişinceye kadar şekil değişimi görülmez. Çekme gerilmesinin akma sınırına erişmesi ile birlikte şekil değişimi başlar.
• n<1 olduğunda; şekil değiştirmenin elastik bileşeni plastik bileşen yanında ihmali söz konusudur.
• n>1 ve σ₀=0 olduğunda; σ = K.εⁿ halini almaktadır. Bu tür bir malzeme, yüklemenin başlangıcından itibaren elastik davranış göstermez ve akma sınırı belirgin değildir.

Bazı Malzemelerin Pekleşme Üssü Değerleri

Pekleşme üssü nedir sorusu cevabının ardından sık kullanılan mühendislik malzemelerinin birkaçının pekleşme değerlerine bakalım.

Alüminyum

• 1100-O için n=0,20
• 2024-T4 için n=0,16
• 6061-O için n=0,20
• 6061-T6 için n=0,05
• 7075-O için n=0,17

Çelik

• Az karbonlu ve tavlı çelik için n=0,26
• 4135 çeliği için n=0,17
• 4135 soğuk haddelenmiş çelik için n=0,14
• 304 paslanmaz çelik için n=0,45
• 410 paslanmaz çelik için n=0,10

Tavlı bakır için n=0,54

Tavsiye Yazı: Grafen Nedir? Grafen Nasıl Üretilir?

Bu yazımda pekleşme nedir sorusuna elimden geldiğince cevap vermeye çalıştım. Umarım faydalı bir yazı olmuştur. Pekleşme ve pekleşme üssü formülü ile ilgili aklınıza takılan her şeyi yorum kısmından benimle paylaşabilirsiniz.