Metal Malzemeler için Sertlik Ölçer Nasıl Doğru Kullanılır

İndentasyon Sertlik Testi Nedir ve Neden Önemlidir

Sertlik testi, belirli yükler uygulandığında bir malzemenin kalıcı olarak deformasyona karşı ne kadar dirençli olduğunu kontrol eder. Bu tür testler, bir ürünün zaman içinde yıpranmaya ve aşınmaya karşı ne kadar dayanıklı olacağını anlamak açısından önemli ipuçları verir. Süreç, elmas koniler, çelik bilyeler veya piramit şeklindeki iz bırakıcılar gibi farklı araçların pürüzsüz bir yüzeye bastırılmasını ve oluşan izin boyutunun ölçülmesini içerir. Havacılık imalatı veya otomobil üretimi gibi alanlarda faaliyet gösteren şirketler için bu testler, ısıyla işlem gören çelik parçaların kalite standartlarını karşılayıp karşılamadığını kontrol etmek veya alüminyum alaşımlarının spesifikasyon sınırları içinde olup olmadığını doğrulamak açısından hayati öneme sahiptir. Malzemeler yeterince sert değilse, uçak veya taşıt üretimi sırasında beklenenden çok daha erken başarısızlık eğiliminde olurlar.

Rockwell, Brinell ve Vickers Sertlik Testlerinin Temel İlkeleri

• Rockwell Sertlik Testi : Öncelikle 10 kgf'lik bir ön yük uygulanır, ardından ana yük (60–150 kgf) uygulanır. Derinlik farkı, HRC (sertleştirilmiş çelikler için) veya HRB (daha yumuşak metaller için) gibi ölçeklerde sertliği belirler.
• Brinell Sertlik Testi : 10–30 saniye boyunca 500–3000 kgf yük ve tungsten karbür bilye kullanır. İz çapı (HBW), dökme demir gibi kaba taneli malzemeler için uygundur.
• Vickers Sertlik Testi : 1–120 kgf yükler altında 136°'lik elmas piramit kullanır. Köşegen ölçümleri (HV), ince kaplamalar veya gevrek seramikler için hassas mikro-sertlik verileri sağlar.

Yaygın Metallerde Sertlik Testi Performansının Karşılaştırılması

Rockwell testi, kalite kontrolde Brinell'e göre %50 daha hızlı sonuç verir (ASM International 2023), buna karşılık Vickers 1 kgf altında parlatılmış numunelerde ±%2 doğruluk sağlar. Yüksek verimli üreticiler genellikle Rockwell'i tercih eder; hassasiyet odaklı laboratuvarlar ise Vickers'ı yeğler.

Malzeme ve Uygulamaya Göre Doğru Sertlik Ölçer Seçimi

Rockwell Sertlik Ölçekleri (HRC, HRB) ve Endüstriyel Kullanımları

Rockwell sertlik testi, farklı ölçekler aralığı sayesinde birçok sektörde tercih edilen bir yaklaşıma dönüşmüştür. HRC ölçeği, yaklaşık 150 kilogram kuvvetle malzeme içine bastırılan bir elmas uç ile çalışır ve Brinell ölçeğine göre yaklaşık 220'in üzerinde sertlik gösteren ısıl işlem görmüş çelikleri kontrol etmek için uygundur. Alüminyum veya pirinç gibi daha yumuşak malzemeler için üreticiler genellikle 100 kgf uygulanan ve yaklaşık 1/16 inç çapında küçük bir çelik bilye kullanan HRB ölçeğine geçerler. Bu yöntemler neden bu kadar yaygın kullanılmaya devam ediyor? Çünkü bu testler oldukça hızlıdır ve yalnızca 10 ila 15 saniye sürer; doğru şekilde yapılandırılırsa ölçümler genellikle artı eksi bir Rockwell birimi içinde doğruluk sağlar. Otomotiv üreticileri ve havacılık şirketlerinin yeni alternatiflere rağmen hâlâ yoğun şekilde Rockwell testine güvenir olmalarının nedeni, bu hız ve güvenilirliğin birleşimidir.

Brinell veya Vickers Sertlik Test Yöntemlerini Ne Zaman Seçmelisiniz

Brinell testi, dökme demir gibi pürüzlü veya düzensiz malzemelerde oldukça iyi çalışır çünkü yüzeydeki düzensizlikleri düzeltmeye yardımcı olan 10 mm'lik sert metal (tungsten karbür) bir bilye kullanır. Özellikle 1 mm kalınlığın altında olan ince malzemeler veya yüzey sertleştirilmiş kaplamalar için ise Vickers sertlik testi (HV ölçeğinde ölçülür) tercih edilen yöntem haline gelir. Bu yöntem elmas piramit uçlu bir indenter kullanır ve ölçüm tekrarlanabilirliği yaklaşık %0,5 civarında çok tutarlı sonuçlar verir. 2023 yılındaki son araştırmalar, kalınlığı 0,8 mm'nin altında olan sementasyon dişlilerle çalışılırken Vickers yönteminin Rockwell yöntemlerine kıyasla ne kadar üstün olduğunu göstermiştir. Ölçüm farklılıkları neredeyse %98 oranında azaltılmış olup, bu durum özellikle bu tür küçük bileşenlerle çalışan üreticiler için kalite kontrol açısından büyük fark yaratmaktadır.

Malzeme Kalınlığı ve Türünü Doğru Sertlik Ölçerle Eşleştirme

Kalın dökümler, Brinell'in derin nüfuzu (3.000 kgf'ye kadar) sayesinden faydalanır, buna karşılık ince paslanmaz çelik levhalar Vickers'in hassasiyetini gerektirir. Ölçüm sonuçlarının %12'ye kadar sapmasını önlemek için uygulanan kuvvetin numune kalınlığının 1/10'undan fazla olmamasına dikkat edilmelidir (ASTM E18-24).

Sertlik Ölçer Ölçümlerinde Doğruluğu Sağlayan Temel Faktörler

Uygun Yüzey Hazırlığı ve Düzenli Kalibrasyon

Yüzey hazırlığı, ölçüm doğruluğunun yaklaşık %40'ını etkiler (ASTM E18-24). Yanlış okumaları önlemek için numunelerin yüzey pürüzlülüğü (Ra) 0,4 µm'nin altına inecek şekilde taşlanması gerekir. Sertlik ölçerler her üç ayda bir veya 500 test sonrasında kalibre edilmelidir – sertifikasız ekipman ±1,5 HRC sapma gösterebilir (NIST 2023 çalışması).

Numune Desteği ve İndenterin Dik Hizalanması

Kötü montaj, tekrarlanabilirliği %12'ye kadar düşüren eğik izlenimlere neden olur (ISO 6508:2023). Otomatik dengeleme özelliğine sahip hidrolik iş masaları, dişliler ve rulmanlar gibi eğri parçalar için gerekli olan ±0,1° aralığında hizalamayı korur.

Deformasyonu Önlemek İçin Doğru İndent Aralığı ve Kenar Mesafesi

İşlem sertleşmesi etkilerinden kaçınmak için indentler arasında en az indent çapının 2,5 katı mesafe bırakın. İnce malzemelerde (<1 mm), plastik akış nedeniyle kenar mesafelerinin 0,8 mm'nin altında olması Vickers değerlerini %20 oranında düşürebilir (ASTM E384-23).

Sertlik Testinde İndenter Tipleri ve Kuvvet Kontrolü

Elmas Brale indenterleri (HRC'de kullanılır) sertleştirilmiş çelik üzerinde %±0,7'den düşük varyansa neden olur ve bu değer ballı indenterlerden (HRB'de ±1,2%) daha iyidir. ISO 6506-23 protokollerine göre çalışan servo kontrollü test cihazları, manuel sistemlere kıyasla bekleme süresi hatalarını %65 oranında azaltır.

Rockwell Sertlik Testi Yapma Adım Adım Kılavuzu

Numuneyi Hazırlama ve Dijital Rockwell Test Cihazını Kalibre Etme

Numune, 400 zımpara kağıdı kullanıldığında Ra değerinin 0,8 mikrometrenin altına inmesi gerekmektedir. Yüzey pürüzlülüğü burada çok önemlidir çünkü sertlik ölçüm sonuçları en fazla 3 HRC puan kadar değişebilir. Cihazın doğru kalibre edilip edilmediğini kontrol ederken, her zaman ölçmeyi beklediğimiz aralığa uygun, 20 ile 70 HRC arasında yer alan sertifikalı referans blokları kullanmalıyız. Standartlar, bu kalibrasyonun ISO 6508-1 kurallarına göre üç ayda bir veya yaklaşık 500 test tamamlandıktan sonra yapılması gerektiğini belirtmektedir. Eğri yüzeyler gibi zorlu durumlar için ise sapma miktarı her iki yönde yarım dereceyi geçmeyecek şekilde hizalamayı sağlayan özel sabitleyicilere ihtiyaç vardır. Bu detaylara dikkat etmek, doğru sonuçlar almak açısından büyük fark yaratır.

Standartlara Göre Ön Yük ve Ana Yük Uygulama

1. İndenteri yerleştirin—elmas koni (HRC) veya 1/16" çelik bilye (HRB)
2. Prelim OK" yazısı görünene kadar 2–3 saniye boyunca 10 kgf ön yük uygulayın
3. ASTM E18'e göre bekleme süreleriyle birlikte ana yükü (60–150 kgf) otomatik olarak uygulayın:
   • Standart malzemeler: 10–15 saniye
   • Yumuşak alaşımlar/plastikler: 30 saniye

Basınç ±%1'in dışına çıkarsa sonuçlar geçersiz olur. Şunun gibi modern cihazlar HR-550, entegre şekil değiştirme ölçerler aracılığıyla yük stabilitesini izler.

Modern Sertlik Test Cihazı Ekranlarından Sonuçları Okuma ve Yorumlama

Dijital cihazlar derinlik farklarını doğrudan HRC veya HRB değerlerine dönüştürür ve manuel çeviriyi ortadan kaldırır. Örneğin:

• Derinlik farkı: 0,08 mm → 60 HRC
• Derinlik farkı: 0,14 mm → 40 HRC

Kenarlardan ≥3x girinti çapı uzaklıkta üç test yapın. Kabul edilebilir sonuçlar ±2 HRC değişkenlik gösterir. İleri düzey modeller, ISO denetim uygunluğu için zaman damgaları ve kalibrasyon kayıtları ile birlikte ölçümleri saklar.

Hassas Ölçüm için Sertlik Test Cihazı Teknolojisindeki Son Gelişmeler

Dijital Rockwell Masaüstü Test Cihazları: Doğruluğu Artıran Özellikler

Bugünkü dijital masaüstü test cihazları, eski analog sürümlere kıyasla kalibrasyon hatalarını yaklaşık %68 oranında azaltan otomatik derinlik ölçüm sistemleriyle donatılmıştır ve bu durum ASTM E18-24 standartlarına göre belgelenmiştir. Bu cihazlar ayrıca zorlu düzensiz yüzeylerle çalışırken yardımcı olan gerçek zamanlı yük yolu düzeltmelerine sahiptir ve alüminyum alaşımların, sert takım çeliklerin veya çeşitli ısıl işlem görmüş bileşenlerin test edilmesi sırasında sonuçların tutarlı kalmasını sağlar. Sisteme entegre edilmiş sıcaklık sensörleri, termal genleşmeden kaynaklanan sorunları da otomatik olarak dikkate alır ve bu özellikle küçük değişimlerin bile önemli olduğu havacılık imalatı gibi zorlu sektörlerde ya da çevre koşullarındaki dalgalanmalara rağmen parçaların mükemmel şekilde birbiriyle uyum sağlaması gereken otomotiv üretim hatlarında büyük önem taşır.

Modern Sertlik Testlerinde Otomasyon ve Yazılım Entegrasyonu

Gelişmiş test cihazları, ISO 17025'e uyumlu laboratuvarlar için ±1,2 HRC'nin üzerindeki sapmaları işaretlemek üzere istatistiksel süreç kontrol (SPC) yazılımıyla entegre çalışır. Robotik pozisyonlama, yüksek hacimli ortamlarda insan hatasını ortadan kaldırarak 5 mikronluk hizalama doğruluğunu sağlar. 2024 IMTS anketi, AI destekli platformlar kullanan tesislerin sertlik dağılım haritası sayesinde tekrar işleme oranlarını %34 azalttığını ortaya koydu.