Malzeme biliminde katılarda genleşme katsayısının hesaplanmasında yeni bir ölçme yönteminin geliştirilmesi

Abstract

Bu çalışmada, malzemenin genleşme katsayısını hesaplayabilen yeni bir ölçme yöntemi geliştirildi. Geliştirilen yöntem ışığın yansıma prensibine dayanmaktadır. Bu yöntemde ayna üzerine düşürülen ışık, aynanın normali ile eşit açı yapacak şekilde yansımaya uğrar. Malzemenin uzamasından dolayı ayna, bir miktar itilir ve kendi ekseni etrafında θ kadar döner, bunun sonucu olarak yansıyan ışın ilk konumuna göre 2θ kadar aynanın dönüş yönünde yansır ve ekran üzerine düşürülen lazer ışını yer değiştirmiş olur. Genleşme katsayısı hesaplanacak malzeme, sıcaklığı kontrol edilebilen su dolu bir kazana yerleştirildi. Genleşmenin tek tarafa doğru olması için malzemenin bir ucu sabitlendi bir ucu serbest bırakıldı. Numunenin genleşmesini algılaması için malzemenin serbest ucuna yatay eksen etrafında dönebilen bir ayna yaslandı/yerleştirildi. Lazer ışını ekrana dik olarak düşürüldü. Suyun ısınmasıyla genleşmeye başlayan numune aynayı iterek döndürdü ve lazer ışınının ekran üzerinde kaymasını sağladı. Suyun sıcaklık kontrolü LabVIEW programı ve National Instrument donanımı ile sağlandı. Numune sıcaklığına göre aynanın dönmesi sonucunda lazer ışınının ekran üzerinde kayma mesafesi ölçüldü. 15,8 0C ile 53,15 0C arasındaki yapılan ölçümlerde alüminyum malzemenin genleşme katsayısı 23,39.10-6 olarak bulundu. Ölçümlerde malzemenin sıcaklığı ile aynanın dönme açısının tanjantı arasında R2 değeri 0,998 gibi çok yüksek bir ilişki bulundu. Geliştirilen optik yansıma yönteminin malzemenin genleşme katsayısı ölçümlerinde güvenilir bir şekilde kullanılabileceği görüldü.

In this study, a new measuring method that can calculate the coefficient of expansion of matter has been developed. The developed methot has been based on the reflection of the light. In this method, the light that is fallen onto mirror, undergoes reflection that makes equal angels with its normal. Due to the expansion of matter the mirror is pushed a little and rotates around its axis with the amount of θ, as a result of this , the reflected ray reflects to the direction of mirror rotation with the amount of 2θ according to its first location.The material that its coefficient of expansion is going to be calculated was placed in a boiler which is heat controoled. The tip of the material was fastened to be the expansion one sided, the other side was freed. The mirror that rotates its horizontal axis was placed the free side of material to sense the exponsion of specimen. The laser ray was fallen uprightly on the mirror specimen, starting to expond with the heating water rotated the mirror pushing and the skidding of laser ray onto mirror was providede. The controlling of water temperature was provided by labView and National Instrument. Due to the ratation of mirror according to temperature of specimen , the skidding distance of laser ray on the screen was measured. The coefficient of expansion of aliminium material was found as 23,39.10-6 between the temperatures 15,8 0C and 53,15 0C A high relation R2 value as 0,998 was found between the temperature of material and the tanjant of rotation triangle of mirror on measurements. It was seen that the developed optical reflection method will be able to used in a reliable way on the measurement of coefficient of exponsion of material.