Çekme Testi Makinesi Tasarımı Nasıl Yapılır?

Çekme Testi Makinesi (Tensile Test Machine) ile ilgili bu yazımızda üniversite tezim olan konuya kabaca değineceğiz. Bir laboratuvar cihazı olan herhangi bir malzemenin mukavement değerlerini analiz eden makinenin nasıl tasrlanacağını ele alacağız.

Tezin tam ismi: DESIGNING AND MANUFACTURING OF COMPUTER CONTROLLED HYDRAULIC TENSILE TESTING MACHINE

Tezin içeriği aşağıdaki gibidir.

CONTENTS ………………………………………………………………………….. i
ABSTRACT …………………………………………………………………………… iii
TABLE LIST ………………………………………………………………………….. iv
FIGURE LIST ………………………………………………………………………… v
SYMBOL LIST ………………………………………………………………………. vii
ABBREVIATIONS LIST ………………………………………………………….. viii
APPENDIX LIST ……………………………………………………………………. ix
I. INTRODUCTION ………………………………………………………………… 1
I.1 INTRODUCTION TO TENSILE TESTING …………………………. 1
I.2 HISTORY ………………………………………………………………………….. 2
I.3 STANDARDS ……………………………………………………………………. 5
II. GENERAL BACKGROUND …………………………………………………. 8
II.1. TENSILE SPECIMEN ………………………………………………………. 8
II.2. GRIPPING TECHNIQUES ……………………………………………….. 14
II.3. ALIGNMENT …………………………………………………………………… 16
II.3.1. Sample Preparation …………………………………………………….. 16
II.3.2. The test set-up ……………………………………………………………. 17
II.4. TENSILE TEST MACHINE ………………………………………………. 20
II.4.1. Electromechanical Machines ………………………………………. 21
II.4.2. Servo Hydraulic Machines …………………………………………… 23
II.5. CONTROL OF MACHINE ………………………………………………… 23
II.6. SPEED OF TESTING ……………………………………………………….. 24
II.6.1. Strain Rate …………………………………………………………………… 25
II.6.2. Stress Rate ………………………………………………………………….. 26
II.6.3. Cross-head separation rate …………………………………………. 28
II.6.3. Elapsed time ………………………………………………………………… 29
II.7. MACHINE STIFFNESS ……………………………………………………. 29
II.7.1. Determination of Testing Machine Stiffness ………………. 31
II.8. TENSILE TESTING EQUIPMENTS ………………………………….. 32
II.8.1. Load Cells ……………………………………………………………………. 32
II.8.2. Extensometry ………………………………………………………………. 33
III. THE STUDY ………………………………………………………………………. 35
III.1. WEDGE GRIP …………………………………………………………………. 37
III.2. THE MAIN CONSTRUCTION …………………………………………. 43
III.3. HYDRAULIC CYLINDER AND UNITE ……………………………… 45
III.4. ELECTRIC PANEL ………………………………………………………….. 48
III.5. SENSOR CONNECTIONS ………………………………………………. 50
III.6. DATA OF TESTING ………………………………………………………… 51
III.7. TROUBLESHOOTING ……………………………………………………. 55
IV. RESULTS AND ARGUMENTS …………………………………………… 56
V. CONCLUDING …………………………………………………………………… 57
ACKNOWLEDGEMENT …………………………………………………………. 58
RESOURCES …………………………………………………………………………. 59
APPENDIX …………………………………………………………………………….. 60

Üniversal bir çekme testi makinasının ne olduğuna, ne amaçla nelerde kullanıldığına, tiplerine ve tarihçesine bakılmıştır. İlerleyen bölümlerde makina tasarımı yapılırken dikkat edilmesi gereken hususlar dikkate alınarak 5tonf kapasitesine sahip bir çekme testi makinası tasarlanıp imal edilmiş ve bilgisayar ile kontrol edilmeye çalışılmıştır.

Bölüm 1’de bu makinaın tarihçesinden ve çekme testi için oluşturulmuş standartlardan bahsedilmiştir. Bu standartlar genel olarak numune parçanın hazırlanması üzerindedir. Bölüm 2’de makine tasarımında dikkat edilmesi gereken hususlar üzerinde durulmuştur. Bu makine için gerekli olan ekipmanların seçilmesi doğru sonuç almayı etkiler. Bölüm 3’de bi önceki bölümdeki hususlara uyularak tasarım yapılmış ve imal edilmesiyle ilgili bilgiler ve dokumantasyonlar verilmiştir. Bölüm 4 ve 5’te elde edilen sonuçlar tartışılmış ve gerekli tecrübeler çıkarılmıştır.

Tezin tam metine Marmara Üniversitesi’ nin kütüphanesinden ulaşabilirsiniz. Dİğer tüm dökümanları ile birlikte (cad data, g-codes, vs.)

Çekme Testi Nedir?

Malzemelerin değerlendirilmesinde en sık kullanılan testlerden biridir. En basit haliyle, çekme testi, bir test makinesinin çenelerine bağlanmış olan test parçasının loadcell ve extensometre sensorüyle çekilerek veri okunmasına dayanır. İşlem sırasında, kuvvet uzatma verileri, test parçasının uygulanan gerilme kuvveti altında nasıl deforme olduğunun niceliksel bir ölçümü, izlenir ve kaydedilir. Çekme testlerinden belirlenen bu mekanik özellikler aşağıdakileri içerir, ancak bunlarla sınırlı değildir:

● Elastikiyet modülü (Young‘s modülü) ve Poisson‘s oranı gibi elastik deformasyon özellikleri
● Verim gücü ve nihai çekme mukavemeti
● Alandaki uzama ve azalma gibi süneklik özellikleri
● Gerilme-sertleştirme özellikleri

Çekme Testi Makinesi Tasarımı

Makine Tasarımına geçmeden önce bu makinede kullanılacak numune parçalarında bir standartı olduğuun bilmenizi isterim. Numune parçanızın simetri düzgün bir yapıda olması gerekemktedir.

Numune Parça Standartları

1.Makine tasarımı yapılırken numune parçayı tutturacağınız çenelerin test sırasında parçayı hizalaması gerekmektedir. Aksi halde yanal yüklere neden olur ki bu testinizin hassasiyetini düşürür.

Çene Mekanizmaları

2.Diğer bir özellik makinenin stiffness özelliği, yani kuvvet altında esneme özelliği. Siz parçanızı yüksek kuvvetlerde çektirdiğinizde parçanız uzamakta ama makinenizde bir miktar seyim yapmatadır. Bunu göz önüne alarak hesabınızı yapmalısınız.

Çekme Test Makinesi Sertlik

3.Kullandığınız sensorlerin konumları ve çeşitleri önemlidir. Çekme testi makinesinde iki adet bilgiye ihtiyacınız vardır. Kuvvet ve Mesafe bilgisi. Kuvvet için loadcell sensorleri kullanılır. Mesafe için ise farklı yöntemler vardır. Aşağıdaki resimde temaslı uzama bilgisini ölçebilen sensorlerin yanısıra temazsız lazer veya kamera ile ölçebilen sensorlerde mevcuttur.

Extensometry Strainguage

Üniversitenin labaratuvarlarında parçalarını işlediğim makinenin resmi aşağıdadır. Enver Selki kardeşimle CNC makinesinde ne kadar uğraşmıştık. Parmak freze çakısını işleme yaparken kırıp aynı gün karşıya karaköye geçip alıp tekrar geri gelip takıp işlemeye devam ederdik. 🙂

Çekme Testi Makinesi

Solidworks programında çizilmiş ve mesh atıalrak analizleri yapılmıştır.

Çene Dayanım Analizi

Gövde Dayanım Analizi

Çenelerin CNC Makinesinde işleme görselleri;

Çene CNC İşeleme

Tezle ilgili diğer tüm dökümanlara, solidwork çizimlerine, elektronik şema, stress-strain curve programına ve parçaların g-code’ larına kadar tam metnine Marmara Üniversitenin kütüphanesindeki arşivden ulaşabilirsiniz.

Aşağıdaki linkten metin halini paylaşıyorum.

Tensile Test Machine Thesis – Remzi Sahinoglu