Mekanik ÖzelliklerUAM parçalarının mekanik özellikleri, metal folyoların anizotropik özelliklerinden, belirli alanlardaki kusurların varlığından ve folyodan folyoya arayüzler boyunca tane sınırlarının hizalanmasından dolayı oldukça anizotropiktir.UAM'de kullanılan metal folyoların çoğu haddeleme yoluyla hazırlanır. Folyoların içindeki taneler genellikle haddeleme yönü boyunca uzar. Sonuç olarak, folyolar tipik olarak haddeleme yönü boyunca daha güçlüdür ve bu nedenle UAM parçaları tipik olarak x ekseninde y veya z eksenlerinden daha güçlüdür.Bir UAM parçası için tipik bir enine y ekseni kuvveti, belirli bir malzeme için yayınlanmış kütle mukavemeti değerinin yaklaşık %85'i iken, uzunlamasına x ekseni mukavemeti tipik olarak bir malzeme için yayınlanan değerleri aşmaktadır. Katman arayüzlerine dik olan z yönünde, UAM parçaları x ve y özelliklerinden çok daha zayıftır.Bunun başlıca nedeni, %100 LWD'de bile folyo arayüzleri boyunca oluşan bağın, folyolar içindeki daha izotropik taneler arası bağ kadar güçlü olmamasıdır. Bu nedenle, z-yönü mukavemet değerleri, süneklik çok az olmakla birlikte, belirli bir malzeme için genellikle yayınlanmış değerin %50'sidir.Bu nedenle, parça üretimi için UAM'yi düşünürken, tasarımlarına göre UAM parçalarının anizotropik yönlerini dikkate almak önemlidir. Bu anizotropi kabul edilemez özelliklerle sonuçlanırsa, bu özellikleri normalleştirmek için ısıl işlem kullanılabilir.Mekanik özellikleri etkileyen diğer bir faktör de UAM sırasında folyoların maruz kaldığı arayüz plastik deformasyonudur. Bu plastik deformasyon, iş sertleştirme etkilerinin bir sonucu olarak metalin sertliğini arttırır. Bu iş sertleşmesi mukavemeti artırmasına rağmen süneklik üzerinde olumsuz bir etkiye sahiptir.UAM UygulamalarıUAM, karmaşık iç geometrilere sahip yapıların üretimi, birden fazla malzemeden yapıların üretimi, üretim sırasında fiber gömme ve akıllı yapılar oluşturmak için elektronik ve diğer özelliklerin yerleştirilmesi için benzersiz fırsatlar sunar. Bu uygulama alanlarının her biri aşağıda tartışılmaktadır.Dahili ÖzelliklerDiğer AM tekniklerinde olduğu gibi, UAM metalik malzemeler içinde karmaşık iç özellikler üretme yeteneğine sahiptir. Bunlar petek yapıları, iç boruları veya kanalları ve kapalı boşlukları içerir. UAM sırasında, bir parçanın iç geometrik özellikleri, bir sonraki katmanı yerleştirmeden önce CNC düzeltme yoluyla üretilir.Tüm dahili unsur türleri mümkün değildir ve CNC dahili geometrilerin yalnızca yukarı bakan yüzeylerini frezeleyebildiğinden, dahili unsurların tüm "üst" yüzeyleri CNC ile frezelenmiş bir yüzeye değil, bir merdiven basamağı geometrisine sahip olacaktır. Bir iç özelliğin imalatı tamamlandıktan sonra, boşlukların veya kanalların üzerine metal folyolar yerleştirilir ve kaynak yapılır, böylece iç özellikler kapatılır.Yükseklik-genişlik oranları yakın olduğunda UAM kullanarak parçaları yapıştırmanın oldukça zorlaştığı gösterilmiştir. Daha yüksek oranlara ulaşmak için, mevcut parça ile eklenen folyolar arasında diferansiyel hareket olacak şekilde parçayı yeterince rijit hale getirmek için destek malzemeleri veya diğer kısıtlamalar gereklidir.UAM için etkili bir destek malzemesi dağıtım sisteminin geliştirilmesi, daha serbest biçimli şekiller ve daha büyük dahili özellikler yapma yeteneğini önemli ölçüde artıracaktır. Destek malzemeleri olmadan, iç özellikler, sonotrot her zaman mevcut, rijit bir özellik tarafından desteklenecek ve bir sonraki katmanı yerleştirirken bu şekilde tasarlanmalı ve yönlendirilmelidir.Sonuç olarak, örneğin, dahili soğutma kanalları sonotrot hareket yönüne dik olamaz ve petek yapıları, her zaman folyo yüz tabakalarının birikmesini destekleyen en az iki nervür olacak kadar küçük olmalıdır.Malzemelerin mekanik özellikleri
Malzemelerin fiziksel ve mekanik özellikleri
Malzemelerin mekanik davranışları PDF
Malzemede tokluk Nedir
Malzeme özellikleri Tablosu
Metallerin mekanik özellikleri
Malzemelerin Mekanik özellikleri Ders NotlarıMalzeme EsnekliğiUAM ile çok çeşitli metalik malzemeler kullanılmıştır. Teorik olarak, ultrasonik olarak kaynak yapılabilen herhangi bir metal, UAM işlemi için aday bir malzemedir. UAM kullanılarak başarıyla yapıştırılan malzemeler arasında Inconel® 600, pirinç ve yüksek saflıkta bakır bulunur.Bir dizi başka metalik malzemenin ultrasonik kaynaklanabilirlikleri geniş çapta gösterilmiştir. Böylece, UAM süreçleri için önemli bir malzeme esnekliği vardır. Metal folyolara ek olarak, her ikisi de UAM kullanılarak Al 3003'e yapıştırılmış olan MetPreg® (alümina elyaf takviyeli Al matris kompozit bant) ve önceden dokunmuş paslanmaz çelik AISI 304 tel ağlar dahil olmak üzere diğer malzemeler kullanılmıştır.UAM sırasında istenen farklı katmanlara veya konumlara çeşitli metal folyolar yerleştirilerek, çok malzemeli yapılar veya işlevsel olarak gradyan malzemeler üretilebilir. Kompozisyon varyasyonu ve sonuçta ortaya çıkan özellik değişiklikleri, çeşitli uygulama ihtiyaçlarını karşılamak için tasarlanabilir. Örneğin, malzemeleri değiştirerek, bir parça içindeki belirli konumlardaki termal iletkenliği, aşınma direncini, mukavemeti, sünekliği ve diğer özellikleri optimize etmek mümkündür.UAM'nin benzersiz özelliklerinden biri, fiber gömülmesine olanak sağlamasıdır. Görülebileceği gibi, belirli bir işlem parametresi koşulları seti için gömülü bir fiberin yakınında bağlanma fiberden uzakta birleştirmeden çok daha iyidir. Sheffield Üniversitesi'nde yapılan modellemeyle tahmin edilen plastik akış, bazı durumlarda, lifsiz folyoların yapıştırılmasıyla karşılaştırıldığında, bir lif varlığında arayüzey metal akışının yüz katı derece olabileceğini göstermiştir.En yaygın olarak gömülü fiberler, Al matrisleri içindeki (böylece bir Al/SiC metal matris kompoziti oluşturan) silikon karbür yapısal fiberler ve Al matrisleri içindeki optik fiberlerdir. Lifler de görüldüğü gibi farklı malzemeler arasına yerleştirilebilir ve gömülebilir.Benzer olmayan malzemeler söz konusu olduğunda, sert bir elyafın varlığı, daha sert ve daha az sert malzeme arasındaki plastik deformasyonu şiddetlendirerek, daha düşük akış gerilimli malzemenin daha yüksek akış gerilimli malzemeden daha fazla deforme olmasına neden olur. Ek olarak, fiber merkezinin tipik olarak folyo arayüzleri ile hizalandığı benzer malzemeler arasındaki gömme durumunun aksine, fiber daha yumuşak malzemeye kaydırılır.Gömülü seramik fiberler tipik olarak fiber ve matris malzemeleri arasında herhangi bir kimyasal bağ olmaksızın metal matrisler içinde mekanik olarak tutulur.Bu mekanik sıkışmanın bir sonucu olarak sürtünme, çekme yüklerinin matristen elyafa transferine yardımcı olur, böylece parçayı güçlendirirken, kimyasal bağın olmaması, elyaf/matris arayüzünde kesme yüküne karşı çok az direnç olduğu anlamına gelir. böylece bu başarısızlık modu için yapıyı zayıflatır.
Standart Sıcaklık ve Basınç
Standart sıcaklık ve basınç, 760 mm Hg (14,7 psi veya 760 mm Hg veya 101.325 kPa veya 1 ATM) basınçla 0°C (32°F) olarak tanımlanır. STP’de 1 mol ideal gaz 22.41 litre yer kaplar.
Enerji
Tartışılacak son ölçü birimleri, enerjiyi tanımlayan birimlerdir. Joule, enerjinin SI birimidir. Laboratuvarda sadece iki durum arasındaki enerji değişimleri ölçülebilir ve ısı ile işin toplamı olarak tanımlanır. Joule çok küçük olduğu için basınç için SI birimi gibi, kilojul (1000 jul) normalde enerjiyi tanımlamak için kullanılır:
- 1 kalori = 4.184 jul (J) Birimler Arası Dönüştürme
Farklı fiziksel ölçüm türleri ve ölçümlerin ifade edilebileceği farklı birim türleri Tablo 1-2’de tartışılacaktır. Örneğin, bir yolun uzunluğu mil veya kilometre olarak ölçülebilir ve 1 mil 1,61 kilometreye eşittir. 1 mil = 1,61 kilometre olduğundan, bu iki sayının oranını dönüşüm faktörü olarak kullanabilirsiniz.
Dönüştürme faktörü, pay ve paydanın birbirine eşit olduğu ancak farklı birimlerle ifade edildiği bir orandır. Bu nedenle, bir ölçümün bir dönüştürme faktörü ile çarpılması, ölçümün miktarını değiştirmeyecek, ancak birimlerini değiştirecektir. Pay ve payda eşit olduğundan, bir dönüştürme faktörü ile çarpma, bir ölçümü 1 ile çarpmaya benzer ve gerçek miktarı değiştirmez, ancak farklı bir birimde ifade edilmesine izin verir.
1 mil = 1,61 kilometre ise, 1,61 km/1 mi oranı bir bağıntıdır. Sürüm faktörü ve 1 mi/1,61 km oranı da bir dönüştürme faktörüdür. Birimler arasında dönüştürmek için bir dönüştürme faktörü kullanmak için, verilen birimlerinizin iptal edilmesine ve istenen birimin payda kalmasına neden olacak oranın biçimini kullanın. Bu birimler arasında dönüştürme işlemine boyut analizi denir.
Örneğin, uzunluğunun 1,5 mil olduğunu bildiğiniz bir yolun uzunluğunu kilometre olarak ifade etmek isterseniz, ölçümü 1,5 mil ile uygun dönüştürme faktörü ile çarpmanız yeterlidir. Uygun dönüştürme faktörü 1,61 km/1 mi’dir, çünkü verilen birimlerin iptal edeceği ve istenen değerin payda kalacağı budur.
Her boyutlu analiz probleminde, uygun dönüştürme faktörünü kurduktan sonra, paylardaki değerleri çarparak ve paydadaki herhangi bir değere bölerek matematiği tamamlayacaksınız.
Problem Seti 1-2
1. Tehlikeli madde olayı mahallindeyken bir ürün araştırmanız sırasında, referans verilerinde buhar basıncının 1.283 bar olarak kaydedildiğini gördünüz. mm Hg, psi, kPa, ATM cinsinden buhar basıncı nedir?
2. Bir metreküpte kaç galon var?
3. Tera ve mega arasındaki fark nedir?
Normal koşullarda basınç
Normal koşullarda sıcaklık
Oda koşullarında basınç
Normal şartlar altında hacim
Kimya normal koşullar
Standart şartlar ve normal şartlar
Oda koşullarında sıcaklık
Normal şartlar altında oda sıcaklığı
Bilimsel Gösterim
Literatürde çeşitli sayısal ölçümler bulunabilir. Bilimsel gösterim çok küçük ve çok büyük sayıları ifade etmek için kullanılır ve iki sayısal ifadenin bir ürünüdür; birinci terim sayısal tanımlayıcı ve ikinci terim üsteldir. Bu sayısal ifade yöntemi, bilimsel belgelerde, tesis evraklarında ve taşıma belgelerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Örneğin, 5280 sayısı bir mildeki ayak sayısıdır.
Yani, bir sayı 1’den küçükse, bir çeyreğin ağırlığı (yaklaşık 80 çeyrek 2 rulo yapar, bu 20 dolar ve yaklaşık bir pound yapar) 1/80 pound olduğunu söyleyin, o zaman 0.0125’tir veya bilimsel olarak gösterim:
1,25 × 10−2
Bu iki örnekten, sayıların birden büyükse (tam sayılar), kaydırma sola doğrudur ve üs pozitiftir:
5280 = 5.280 × 103
Birden (kesirler) küçük bir sayı olduğunda, shift sağa ve üs negatiftir:
0,0125 = 1,25 × 10−2
Uygulama İpucu
Bazen, ölçümleri görselleştirmek isteyebilirsiniz. Örneğin, daha sonra tartışılacak olan toksik değerler, toksiklik derecesini belirlemek için küçük sayılara veya bu durumda negatif üslere sahiptir. Görsel olarak, milyonda bir kısım, milyonda bir kısım olan bir litre suda bir miligrama benzer şekilde, milyonda bir gramdır.
Bu nedenle milyarda bir parçanın (ppb) boyutu milyonda bir parçadan (ppm) daha küçüktür ve trilyonda bir parça (ppt) henüz milyarda bir parçadan daha küçüktür. Algılama ekipmanlarına bakıldığında 1 ppm, 1 ppb ve 1 ppt kayıt yapabilen enstrümanlar bulunmaktadır.
Önemli Rakamlar
Şimdi soru şu, bu sayıların ne kadar kesin olması gerekiyor? Veya, atıfta bulunduğunuz bilgi parçası ne kadar kesin? Burada önemli rakamlar önemlidir. Bunlar, bir ölçüm aracı kullanılarak kaydedilen bir ölçümdeki basamak sayısıdır.
Bu araç, ağırlıklar için bir ölçek, uzunluk için bir cetvel veya hacim için dereceli bir silindir olabilir; her durumda, rapor edilen sayılar, ölçüm yapılırken kullanılan aletin kesinlik düzeyi ile tutarlıdır. Gerçek ölçümleri bildirirken kullanılan sayılara anlamlı rakamlar denir. Tüm ölçümlerde, ölçümün belirsiz olması durumunda rapor edilen son rakam.
Bazen, son basamağın belirsiz olduğunu ve belirsizlik düzeyinin artı veya eksi 1 olduğunu belirten ±1 gibi sayıdan sonra gösterimler görürsünüz. Bazen ölçülen değerleri kullanarak hesaplamalar yapmak gerekir.
Bunu yaparken, raporlanan hesaplanan değerin, o değeri hesaplamak için kullanılan orijinal ölçümlerden daha kesin bir şekilde yazılmaması önemlidir. Bu nedenle, ölçümlerde anlamlı sayıların sayılması için kurallar ve ölçülen değerlerle yapılan bir hesaplamanın cevabına kaç tane anlamlı rakamın dahil edileceğine ilişkin kurallar vardır.
Ölçümlerde önemli rakamları sayma kuralları aşağıdaki gibidir:
• Sıfırdan farklı tüm rakamlar anlamlıdır.
• İki basamak arasındaki sıfırlar anlamlıdır. Bakmak
304 olan akaryakıtın kaynama noktası, sıfır önemli şahsiyettir.
• Bir basamağın sağındaki (sıfır olmayan sayı) ve sağdaki sıfırlar.
ondalık basamak önemlidir. Yüzde 50 sülfürik asidin özgül ağırlığı 1,40’tır, burada 1,4’ün sonundaki sıfır önemlidir.
• Ondalık sayıdan sonra ancak sıfır olmayan ilk sayıdan önce gelen sıfırlar anlamlı DEĞİLDİR. Malathion’un buhar basıncı 5 × 10−6 veya 0.00005’tir ve burada sıfırlar önemli rakamlar DEĞİLDİR.
• Bir sayının sonunda yer almayan sıfırlar ondalık sayılar belirsizdir, ancak genellikle anlamlı kabul edilmez. Örnek olay incelemesindekine benzer şekilde, bir LPG tankında bulunan potansiyel gazın hacmini alın. Bu tank arabaları 4000 ila 45.000 galon arasında ürün tutabilir. Her durumda, her sayıdaki sıfırlar genellikle önemli değildir.
Ölçülen değerler kullanılarak yapılan hesaplamaların cevaplarına kaç tane anlamlı rakamın dahil edileceğine ilişkin kurallar aşağıdaki gibidir:
• Toplama ve çıkarma için hesaplanan değer, en az ondalık basamaklı ölçümle aynı sayıda ondalık basamak içermelidir.
• Çarpma ve bölme için, hesaplanan değer, en az sayıda anlamlı rakam içeren ölçüm ile aynı sayıda anlamlı rakama sahip olmalıdır.
