Sitede ara
Metallerin, plastiklerin ya da seramiklerin üretiminde, kullanımında ve kalite kontrolünde en sık sorulan sorulardan biri şudur:
“Bu malzeme ne kadar sert?”
Ama hemen akla şu gelir:
“Peki bunu nasıl ölçeriz?”
İşte tam bu noktada Rockwell sertlik testi, mühendislik dünyasının en çok başvurduğu yöntemlerden biri olarak devreye giriyor.
Rockwell Sertlik Testi, bir malzemenin yüzeyine belirli bir kuvvetle uygulanan sivri veya bilyeli bir baskı ucunun (penetratör) malzeme yüzeyine ne kadar battığını ölçerek sertlik değerini belirleyen bir test yöntemidir.
Hem kolay uygulanabilir, hem tekrarlanabilir, hem de sonuçları oldukça hızlı ve doğru verir. Üstelik farklı malzemeler için özelleştirilebilir birçok skalası vardır.
Rockwell Sertliği Neden Önemlidir?
Rockwell sertliği, bir malzemenin yüzeyine uygulanan belirli bir yük sonrası meydana gelen kalıcı deformasyonun ölçülmesiyle hesaplanır.
Bu test sayesinde:
• Malzemenin aşınma direnci,
• Isıl işlem kalitesi,
• Üretim sonrası kalite kontrol başarısı,
• Ve hatta uygun uygulama alanı belirlenebilir.
Örneğin:
Bir çelik dişlinin yüzeyi yeterince sert değilse, dişler aşınır ve sistem çalışmaz hale gelir. Ya da bir vida çok sertse, esneme payı kalmaz ve montaj sırasında kırılabilir. Rockwell testi bu kritik kararların temelidir.
Temel Prensip: Batıcı Uç, Kuvvet, Geri Esneme
Rockwell testinin kalbinde üç ana unsur vardır:
1. Batıcı Uç (İndenter):
Malzemeye temas eden konik elmas ya da çelik bilyedir. Ölçeğe göre değişir.
2. Kuvvet (Yük):
Ön yük (minor load) ve esas yük (major load) olarak iki aşamada uygulanır.
3. Geri Esneme Ölçümü:
Yük kaldırıldığında malzemenin ne kadar geri esnediği ölçülür. İşte bu fark Rockwell sertlik değerini verir.
Yani aslında şunu sorarız:
"Malzeme üzerine bastırdım. Ne kadar göçtü ve sonra ne kadar toparlandı?"
Ne kadar az toparlanırsa, o kadar sert kabul edilir.
Malzemenin türüne göre farklı ölçek (örneğin HRC – HRB) kullanılabilir.
Üstelik çoğu Rockwell cihazı, artık dijital ekranlı ve otomatik sistemlerle destekleniyor. Bu da onu üretim hatlarında, laboratuvarlarda ve kalite kontrol istasyonlarında vazgeçilmez yapıyor.
Hangi Sektörlerde Kullanılır?
Bu test, otomotivden havacılığa, medikalden, kalıpçılıktan üretim hatlarına kadar pek çok alanda yaygın olarak kullanılır.
Örneğin:
• Otomotivde motor parçalarının sertliğini kontrol etmek için,
• Takım çeliği üreten bir fabrikada ısıl işlem sonrası kalite kontrol için,
• Diş hekimliğinde kullanılan metal implantların standardizasyonunda.
Yani kısacası, çeliğin veya alaşımın kullanıldığı her yerde Rockwell sertliği bir kontrol noktasıdır.
Diğer Sertlik Testleriyle Farkları Nelerdir?
Şimdi aklına şöyle bir soru gelebilir:
"Peki sadece Rockwell testi mi var?"
Hayır. Sertlik ölçümü için başka yöntemler de var. En yaygınları:
Brinell Sertlik Testi (HB):
Vickers Sertlik Testi (HV):
Rockwell Sertlik Testi (HR):
Bir test düşünün...
Bugün dünyanın dört bir yanındaki fabrikalarda, laboratuvarlarda ve kalite kontrol hatlarında her gün binlerce kez uygulanıyor.
Bu testin temelleri, tam bir asır önce atıldı.
İlk Geliştirildiği Yıllar: 1900'lerin Başında Bir Devrim
1900’lü yılların başında, endüstri devriminin ardından malzeme bilimi hızla gelişiyordu.
Metallerin ve alaşımların sertliğini doğru ölçmek, üretimde kalite kontrolün temel taşı haline gelmişti. Ancak o dönem kullanılan sertlik testleri oldukça karmaşıktı ve zaman alıyordu.
İşte bu noktada sahneye iki Amerikalı mühendis çıktı:
Stanley P. Rockwell ve meslektaşı Hugh M. Rockwell.
Yıl: 1914 – 1919 arası.
Yer: New Britain, Connecticut, ABD.
Bu iki mühendis, zamanın ötesinde bir fikirle yola çıktılar:
“Hızlı, güvenilir, kullanımı kolay bir sertlik testi nasıl geliştirebiliriz?”
Sonuç: Rockwell Sertlik Testi.
1919 yılında ilk Rockwell test cihazının patenti alındı.
Testin temel prensibi, küçük bir batıcı uçla belirli bir yük altında malzemeye girinti yapılması ve bu girintinin derinliğine göre sertliğin hesaplanmasıydı.
Ve en önemlisi:
Bu test, diğer yöntemlere göre çok daha hızlı, optik ölçüme gerek duymayan ve otomasyona uyumlu bir sistemdi.
Stanley P. Rockwell Kimdir?
Stanley P. Rockwell, testin adını taşıyan kişidir.
Bir mühendis olarak kariyerine matkap ucu ve kesici takım üretimi yapan bir firmada başlamıştı. Bu firmada, ısıl işlem görmüş çeliklerin sertliğini ölçmek için daha verimli bir yönteme ihtiyaç duydu.
O zamana kadar kullanılan Brinell gibi yöntemler hem yavaş hem de büyük alan gerektiriyordu.
Stanley Rockwell, meslektaşı Hugh Rockwell ile birlikte bu problemi çözecek bir sistem tasarladı.
İlginç bir detay:
İkili arasında kan bağı yoktu. Yani “Rockwell” soyadını tesadüfen paylaşıyorlardı.
Ama aynı mühendislik vizyonunu paylaşıyorlardı: basitlik, hız ve doğruluk.
Eskiden bir parçanın sertliğini ölçmek için uzun süreli işlemler gerekiyordu.
Gözle kontrol, mikroskopla ölçüm, deneyimli operatör şarttı.
Ama Rockwell testinde?
• Bir düğmeye basıyorsun,
• Yük uygulanıyor,
• Girinti derinliği ölçülüyor ve
• Sonuç dijital olarak saniyeler içinde karşında.
Bu kolaylık sayesinde:
• Üretim hatlarında anlık kalite kontrol mümkün hale geldi.
• Aynı parçada tekrar test yaparak sonuçların tutarlılığı denetlenebildi.
• Cihazlar eğitim almamış kullanıcılar tarafından bile rahatlıkla kullanılabildi.
Özellikle seri üretim yapan sanayilerde, Rockwell testi kısa sürede vazgeçilmez hale geldi.
Stanley P. Rockwell’in geliştirdiği bu test, sadece çeliğin değil, endüstrinin sertliğini ölçen bir ölçü haline geldi.
Bugün ASTM E18 standardıyla tanımlanan Rockwell Sertlik Testi, dünyanın dört bir yanında geçerliliğini koruyor.
“Rockwell testi kolaydır” derler.
Evet, kullanımı basittir ama doğru uygulamazsan…
Sonuçlar da seni yanıltır!
Bu yüzden testin nasıl yapıldığını doğru sırayla, dikkatli bir şekilde öğrenmek çok önemlidir.
Şimdi gel, adım adım birlikte ilerleyelim.
Test Cihazının Hazırlanması
İşe önce cihazla başlıyoruz.
Çoğu Rockwell test cihazı manuel ya da dijital olabilir.
Ama temelde hepsinde şu parçalar vardır:
• Batıcı uç (indenter): Elmas koni (C skalası) veya çelik bilya (B skalası)
• Yük uygulama sistemi: Ön yük + esas yük
• Okuma ekranı: Manuel kadran veya dijital panel
İlk adımda yapılması gerekenler:
Cihazın düzgün zemine yerleştirildiğinden emin olun.
Kalibrasyon çubuğu ile cihazın doğruluğunu test edin.
Doğru skala ve batıcı ucu seçin (örneğin: HRC için elmas koni, HRB için çelik bilya).
Ölçüm öncesi cihaz temiz, tozsuz olmalı.
Numunenin Yerleştirilmesi
“Test doğru numuneyle başlar.”
Malzeme yüzeyi test için çok önemlidir.
Yüzeyde çapak, kir, boya, yağ olmamalı.
Pürüzsüz, düzgün ve temiz bir yüzey elde edilmeden teste geçilmemeli.
Numune küçükse: düz tabla üzerine yerleştirilir.
Eğri ya da tübülerse: V yatakları veya özel aparatlar kullanılmalı.
Numune yerleştikten sonra tabla yukarı çevrilerek batıcı uca değdirilir ama kuvvet uygulanmaz.
Ön Yükleme (Minor Load) Uygulaması
Rockwell testinin farkı burada başlar.
İlk olarak düşük bir yük (genellikle 10 kgf) uygulanır.
Buna ön yükleme veya “minor load” denir.
Bu yük, batıcı ucu malzemenin yüzeyine hafifçe bastırır ve malzeme ile uç arasındaki teması sabitler.
Bu aşamada dijital cihazlarda sıfırlama (zeroing) yapılır.
Not:
Ön yükleme aşaması, yüzey bozukluklarının etkisini azaltır. Bu da testin doğruluğunu artırır.
Esas Yükleme (Major Load) ve Bekleme
Şimdi esas yük uygulanır.
Bu değer, kullanılan ölçeğe göre değişir:
• HRC için: toplamda 150 kgf
• HRB için: toplamda 100 kgf
• HRA için: toplamda 60 kgf
(Toplam yük = Ön yük + Esas yük)
Yük uygulandıktan sonra sistem belirli bir süre bekletilir (genelde 2–6 saniye).
Amaç, batıcı ucun malzemeye tamamen girmesini sağlamak.
Yükün Kaldırılması ve Geri Esneme Ölçümü
Bekleme süresi dolunca esas yük kaldırılır ama ön yük kalmaya devam eder.
İşte tam bu anda cihaz, batıcı ucun ne kadar geri çıktığını (geri esneme) ölçer.
Bu fark, cihazda dijital veya analog şekilde Rockwell Sertlik Değeri olarak karşımıza çıkar.
Örnek okuma:
62 HRC → Çok sert bir takım çeliği
85 HRB → Orta sertlikte yumuşak çelik
40 HRC → Isıl işlem görmemiş karbon çeliği
Tekrarlama ve Ortalama Alma
Standartlara göre tek test yetmeyebilir.
Genelde bir numunede en az 3 farklı noktada test yapılır ve ortalama değer alınır.
Bu noktaların birbirine uzak olması önemlidir.
Aksi takdirde önceki girinti, sonraki sonucu etkileyebilir.
Örnek Uygulama:
Bir takım çeliği üzerinde HRC skalasında test yapacağız.
1. Elmas koni ucu takıyoruz.
2. Cihazı kalibre ettik.
3. Numune yüzeyini temizledik ve yerleştirdik.
4. Ön yük uygulandı → Sıfırlandı
5. 150 kgf esas yük uygulandı → 5 saniye beklendi
6. Yük kaldırıldı → Ekranda “63 HRC” değeri okundu.
7. Test 3 kez tekrarlandı → Ortalama 62.8 HRC olarak raporlandı.
Rockwell testi denince akla ilk gelen sorulardan biri şudur:
“HRB ne demek? HRC neye göre belirleniyor?”
İyi haber:
Rockwell skalaları karışık görünse de birkaç temel prensiple kolayca anlaşılabilir.
Şimdi birlikte tüm skalaları tanıyalım ve hangi malzeme için hangisinin kullanıldığını açıklayalım.
Rockwell Ölçekleri: B, C ve Daha Fazlası
Rockwell testinde farklı ölçekler (scales) kullanılır.
Her ölçek, farklı batıcı uç, farklı yük, ve farklı malzeme türleri için tasarlanmıştır.
En yaygın kullanılan iki ölçek:
Bu skala genellikle yumuşak ve orta sertlikteki metaller için kullanılır. Batıcı uç olarak çelik bilya tercih edilir ve toplamda 100 kilogramlık bir yük uygulanır.
HRB skalasıyla ölçülen malzemelere örnekler:
• Alüminyum alaşımları → 50–70 HRB arası
• Yumuşak karbon çelikleri → 70–90 HRB arası
• Pirinç ve bronz gibi bakır alaşımları → 60–85 HRB arası
• Paslanmaz çelik (örn. 304 kalite) → genellikle 80–95 HRB arası
Bu değerler, malzemenin işlenebilirliği ve form verme kabiliyeti hakkında fikir verir.
HRC skalası, sertleştirilmiş çeliklerde ve takım çeliklerinde yaygın olarak kullanılır. Burada batıcı uç elmas konidir ve toplamda 150 kilogramlık bir yük uygulanır.
HRC skalasıyla ölçülen malzemelere örnekler:
• Isıl işlem görmemiş karbon çeliği → genellikle 40 HRC civarında
• Sertleştirilmiş karbon çelikleri → 45–60 HRC arası
• Takım çelikleri → 55–67 HRC arası
• Titanyum alaşımları → 30–45 HRC arası
HRC değeri arttıkça, malzemenin aşınma direnci de artar; ancak işlenebilirlik azalır.
Rockwell sertlik testinin doğruluğu, sadece test yöntemine değil, kullandığın cihazın özelliklerine ve doğru ekipmanlara da bağlıdır.
Kalibrasyonu bozuk, yanlış uçla donatılmış ya da malzemeye uygun olmayan bir cihazla yapılan test, seni yanlış bir sonuca götürebilir.
Rockwell Sertlik Ölçüm Cihazı Nelerden Oluşur?
Temel olarak her Rockwell cihazı şu parçalardan oluşur:
• Batıcı Uç (İndenter):
Malzemenin yüzeyine uygulanan parçadır. Kullanılacak skala ve malzemeye göre çelik bilya ya da elmas koni olabilir.
• Numune Yuvası / Tabla:
Test edilecek parçanın yerleştirildiği alandır. V-şekilli tabla gibi farklı aparatlar, farklı geometriye sahip parçalar için kullanılabilir.
• Yük Uygulama Mekanizması:
Ön yük ve esas yük otomatik ya da manuel olarak uygulanır.
• Gösterge Paneli:
Analog bir kadran veya dijital ekran olabilir. Test sonucunu gösterir.
Rockwell testi, teknik olarak kolay görünse de küçük ihmaller büyük hatalara yol açabilir.
Bir malzemenin gerçekte olduğundan daha sert ya da daha yumuşak çıkması; cihazdan değil, genellikle uygulama hatalarından kaynaklanır.
Şimdi bu hataların önüne geçmek için dikkat edilmesi gereken kritik noktalara bakalım.
1. Numune Yüzeyi Temiz ve Düz Olmalı
“Temiz yüzey, temiz sonuç.”
• Numune yüzeyi pürüzsüz olmalı, yağ, pas, toz, boya gibi kalıntılar bulunmamalı.
• Yüzeydeki çapaklar ve eğrilikler, batıcı ucun sapmasına neden olur.
• Çok pürüzlü yüzeylerde test yapılırsa, girinti derinliği olduğundan fazla görünür ve malzeme olduğundan daha yumuşak ölçülür.
Örnek:
Taşlama yapılmamış, kaynak sıçrantısı olan bir yüzeyde test yapılırsa, HRC değeri gerçek değerden 4-5 puan düşük çıkabilir.
2. Numune Kalınlığı Yeterli Olmalı
Rockwell testinde girinti derinliği belirli bir seviyededir.
Eğer numune çok inceyse, batıcı uç arka yüzeye yakınlaşır ve testin doğruluğu bozulur.
• Genel kural: Numune kalınlığı, girinti derinliğinin en az 10 katı olmalıdır.
• İnce saclar, pullar veya kaplamalar doğrudan test edilmemelidir.
Tavsiye:
İnce numuneler için Vickers veya mikrosertlik test yöntemleri daha uygundur.
3. Uygun Skala ve Uç Seçimi Yapılmalı
Yanlış skala = Yanlış sonuç.
Örneğin:
• Yumuşak bir alüminyum parçada HRC testi yapılırsa, elmas uç derin girinti oluşturur. Sonuç hatalı olur.
• Sertleştirilmiş bir takım çeliğinde HRB skalası uygulanırsa, çelik bilya malzemeye giremez ve cihaz ölçüm yapamaz.
HRC → Sert çelikler için
HRB → Orta yumuşak metaller için
HRA → Sert, ince tabakalar için
Doğru skala, doğru uç ve uygun yük kombinasyonu testin temelidir.
4. Cihaz Kalibrasyonu ve Bakımı
Rockwell cihazı, her gün onlarca ölçüm yapar.
Ama ne kadar sık kalibre ediliyor?
• Günlük olarak cihaz kalibrasyon bloğu ile kontrol edilmeli.
• Batıcı uçlar zamanla aşınır. Aşınmış uç, daha sığ veya daha derin girintilere neden olabilir.
• Cihazın gövdesi, tablası ve yük mekanizması düzenli aralıklarla kontrol edilmelidir.
Sıkça kullanılan test cihazlarında yılda en az bir kez üretici firma ya da yetkili servis tarafından kalibrasyon yapılmalıdır.
5. Kullanıcı Kaynaklı Hatalar
“Cihaz doğru ölçer ama insan doğru kullanmalı.”
Bazı yaygın operatör hataları:
• Numuneyi cihaza eğik yerleştirmek
• Ön yük uygulanmadan esas yükü vermek
• Test sonucunu sıfırlamadan birden fazla ölçüm almak
• Aynı noktaya tekrar test yapmak
• Yan yana test girintilerini çok yakın yapmak
Her biri sonucu etkiler. Bu nedenle kullanıcıların eğitimi, testin güvenilirliği için hayati önemdedir.
6. Aynı Numunede Farklı Noktalardan Ölçüm Yapmak
Bir parçada sadece tek noktadan ölçüm yapmak, tüm yüzeyi temsil etmez.
Malzemenin homojenliği testin doğruluğu için önemlidir. Bu yüzden:
• Farklı noktalardan en az 3 ölçüm yapılmalı
• Girintiler arasında yeterli mesafe bırakılmalı
• Ortalama değer alınmalı
Hatırlatma:
Test noktaları arasındaki mesafe, girinti çapının en az 3 katı kadar olmalıdır.
7. Ortam Koşulları da Etkili Olabilir
• Ortam sıcaklığı çok yüksek ya da çok düşükse, malzemenin tepkisi değişebilir.
• Titreşimli bir ortamda test yapmak, cihazın hassasiyetini etkileyebilir.
• Cihazın yerleştirildiği masa sabit ve düz olmalıdır.
Rockwell sertlik testi, dünya çapında kullanılan bir yöntemdir.
Ama testin güvenilirliği, ancak belirli standartlara uygun yapıldığında kabul edilir.
Peki nedir bu standartlar?
Kim belirliyor?
Ve neden bu kadar önemliler?
Rockwell sertlik testinde en yaygın kullanılan standart, ASTM E18’dir.
Bu standart, Amerikan Test ve Malzeme Derneği (ASTM) tarafından yayınlanır ve Rockwell testiyle ilgili tüm detayları kapsar:
• Hangi skalanın hangi malzeme için uygun olduğunu
• Yüklerin ne kadar olacağını
• Uygulama sürelerini
• Cihaz özelliklerini
• Kalibrasyon yöntemlerini
• Uygulayıcı hatalarını nasıl önleyeceğini
ASTM E18, hem test laboratuvarlarında hem de üretim tesislerinde uluslararası kabul görür.
Amerika başta olmak üzere birçok ülkede kalite kontrolün temelini oluşturur.
Avrupa başta olmak üzere, Rockwell testinde ISO 6508 standardı da sıkça kullanılır.
Bu standart, Uluslararası Standardizasyon Örgütü (ISO) tarafından hazırlanır ve ASTM E18 ile büyük ölçüde uyumludur.
ISO 6508, aşağıdaki başlıklarda kurallar getirir:
• Test yöntemlerinin tanımı
• Cihaz toleransları
• Kalibrasyon bloğu kullanımı
• Raporlamada yazım formatları
• Tekrarlanabilirlik ve yeniden üretilebilirlik kriterleri
Bu standarda uygun ölçümler, Avrupa pazarında geçerli sertifikalara temel oluşturur.
“Bir test ancak kabul ediliyorsa doğrudur.”
Standartlara uygun test yapılmadığında:
• Ölçüm sonuçları geçersiz sayılır
• Raporlanan sertlik değerleri kabul edilmez
• Ürün iade edilebilir ya da reddedilir
• ISO 9001, IATF 16949 gibi kalite belgeleri riske girer
Özellikle otomotiv, havacılık ve savunma sanayii gibi sektörlerde, standart dışı bir test büyük sorunlara yol açabilir.
