Isı iletkenliği ölçüm cihazı tasarımı, üretimi ve ağaç malzemelerin tahribatsız olarak test edilmesinde kullanılabilirliğinin araştırılması
Thermal conductivity testing device design and use as nondestructive testing technique
Yazar: MUSTAFA KORKMAZ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ CEMAL ÖZCAN
Karabük Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mobilya ve Dekorasyon Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Ağaç İşleri = Wood Products

Özet:
Bu çalışmada, ağaç malzemelerin ısı iletkenliği katsayısı değerini kullanarak tahribatsız bir şekilde bazı mekanik özelliklerini tahmin edebilmek için mikrodenetleyici tabanlı bilgisayar destekli çalışan portatif bir ısı iletkenliği test cihazı tasarlanmış ve üretilmiştir. Bu cihazın doğruluğu, aynı örnekler üzerinden başka bir ısı iletkenliği test cihazı kullanılarak elde edilen verilerin istatistiksel yöntemlerle karşılaştırılması ve referans plakalar ile yapılan ölçümler ile belirlenmiştir. Denemeler, kereste tedarikçilerinden (kontrol) ve 180 ve 160 yıllık hizmet süresine sahip tarihi ahşap evlerden elde edilen (yaşlanmış) iki farklı gruptaki sarıçam (Pinus silvestris L.) ve sapsız meşe (Quercus petreae L.) örnekler üzerinde gerçekleştirilmiştir. Araştırmada ilk olarak örneklerin ısı iletkenliği katsayısı değerleri belirlenmiş, daha sonra elde edilen bu değerler ile aynı örneklere ait yoğunluk, tahribatlı testlerden elde edilen eğilme direnci, eğilmede elastikiyet modülü ve liflere  
paralel basınç direnci değerleri arasında basit doğrusal regresyon testleri yardımıyla ilişki kurulmuştur.

Araştırma sonuçlarına göre, ısı iletkenliği katsayısı değerinin, kontrol sarıçam örneklerin yoğunluk ve eğilme direnci değerleri üzerinde yüksek, basınç direnci ve eğilmede elastikiyet modülü değerleri üzerinde ise orta şiddette bir açıklama gücüne sahip olduğu bulunmuştur. Kontrol meşe örneklerinde ise yoğunluk, eğilme direnci ve eğilmede elastikiyet modülü değerleri üzerinde yüksek, basınç direnci değeri üzerinde ise orta şiddetli bir açıklama gücüne sahip olduğu tespit edilmiştir. Tarihi ahşap evlerden alınan örneklerden elde edilen sonuçlara göre, yaşlanmış sarıçam örneklerde ısı iletkenliği katsayısı değerinin, yoğunluk, eğilme ve basınç direnci değerleri üzerinde yüksek; eğilmede elastikiyet modülü değeri üzerinde orta-yüksek bir açıklama gücüne sahip olduğu bulunmuştur. Yaşlanmış meşe örneklerde ise yoğunluk ve eğilme direnci değerleri üzerinde yüksek, basınç direnci ve eğilmede elastikiyet modülü değerleri üzerinde ise orta-yüksek bir açıklama gücüne sahip olduğu belirlenmiştir.

Sonuç olarak, ağaç malzemenin tahribatsız olarak test edilmesi gereken durumlarda, ısı iletkenliği katsayısı kullanılarak gerçekleştirilen testlerin diğer testlere bir alternatif olabileceği düşünülmektedir. Tasarımı ve üretimi yapılan cihaz ile ısı iletkenliği katsayısı değeri yardımıyla tahribatsız olarak ağaç malzemelerin bazı mekanik özelliklerinin tahribatsız olarak test edilebileceği söylenebilir.

Abstract:
In this study, a microcontroller based, computer-aided and portable thermal conductivity testing device was designed and manufactured in order to non-destructively estimate the mechanical properties of the wood materials using the thermal conductivity coefficient value. The accuracy of this device was tested by comparing the data obtained from another thermal conductivity testing device using the same samples and also measurements with reference plates. Tests were performed on two different groups of scots (Pinus silvestris L.) and sessile oak (Quercus petreae L.) obtained from timber suppliers (control) and historical wooden houses with 180 and 160 years of service time (aged). First, the heat transfer coefficient values of the samples were determined, and then these values were correlated with the density, bending resistance, modulus of elasticity and compression strength (parallel to grain) values of the same samples with the help of linear and multiple regression tests.  
It was found that, on pine samples, the heat transfer coefficient value had high explanatory power for both density and bending resistance values and had medium explanatory power for pressure resistance and modulus of elasticity values. In the control oak specimens, it was determined that the heat transfer coefficient had high explanatory power for density, bending resistance and modulus of elasticity in bending values and had medium explanatory power for compression strength value. According to the results obtained from the samples taken from the historical wooden houses, the explanatory power of heat transfer coefficient in pine specimens was high for density, bending and pressure resistance values, while it was moderate-high for modulus of elasticity.  In the aged oak specimens, it was determined that the heat transfer coefficient had high explanatory power for density and bending resistance values while it had high-medium explanatory power for compression strength and modulus of elasticity values.

As a result, it can be said that the tests performed using the heat transfer coefficient can be an alternative to other tests in situations where wood must be nondestructively tested. Also, it can be claimed that some mechanical properties of wood materials can be tested non-destructively using newly designed and manufactured testing device.