BOYUTLAR, TOLERANSLAR VE YÜZEYLER

Transkript

1 BOYUTLAR, TOLERANSLAR VE YÜZEYLER 1. Boyutlar, Toleranslar ve İlgili Özellikler 2. Geleneksel Ölçüm Aletleri ve Mastarlar 3. Yüzeyler 4. Yüzeylerin Ölçümü 5. İmal Usullerinin Etkisi Boyutlar ve Toleranslar Bir mamulün performansını etkileyen, mekanik ve fiziksel özelliklerinin dışındaki faktörler; başlıca şunlardır: Boyutlar bir parçanın, parça resminde belirtilen doğrusal veya açısal boyutları Toleranslar belirlenen parça boyutlarından, imalatta izin verilen değişiklikler 1

2 Boyutlar (ANSI Y14.5M-1982) Bir boyut, bir parçanın veya parça özelliğinin boyutunu veya geometrik karakteristiğini veya her ikisini tanımlamak üzere çizgiler, semboller ve yazılar aracılığıyla çizimlerde veya diğer belgelerde gösterilen ve uygun ölçüm birimleriyle açıklanan sayısal bir değer dir Boyut, eğer parça hatasız veya imalat işlemlerindeki değişikliklerle yapılabilirse, tasarımcı tarafından istenen parça ölçüsünü gösterir Toleranslar (ANSI Y14.5M-1982): Bir tolerans, belirli bir boyutun değişimine izin verilen toplam miktarıdır. Tolerans, maksimum ve minimum sınırlar arasındaki farktır" Değişimler herhangi bir imal usulünde, parça boyutundaki farklılıklar olarak ortaya çıkabilir Toleranslar, izin verilen değişim sınırlarını tanımlamakta kullanılır 2

3 Çift Taraflı Tolerans Nominal (anma) boyuttan hem pozitif hem de negatif yönde değişime izin verilebilir Çift taraflı bir toleransın dengelenmemiş (birbirinden farklı) olması da mümkündür Örn.: , Tek Taraflı Tolerans Belirlenen boyuttan değişime sadece tek yönde izin verilir Pozitif veya negatiftir; ancak hem pozitif hem de negatif olmaz 3

4 Sınır Boyutlar Bir parça boyutundan izin verilen değişim, izin verilen maksimum ve minimum boyutları içerir Ölçme Onaylanmış ve kabul edilebilir birim sistemleri kullanarak, bilinmeyen bir büyüklüğü bilinen bir standartla karşılaştırma prosedürü Ölçme belirli doğruluk ve kesinlik sınırları içinde kalmak üzere, ilgilenilen büyüklüğün sayısal bir değerini verir 4

5 Doğruluk ve Kesinlik Doğruluk ölçülen bir değerin ilgilenilen büyüklüğün doğru değeriyle uyumluluk derecesi Bir ölçme prosedürü, sistematik hatalardan (bir ölçümden sonrakine kabul edilebilir pozitif veya negatif sapmalar) kaçınıyorsa doğrudur Kesinlik (hassasiyet) ölçme işlemindeki tekrarlanabilirlik derecesi İyi kesinlik, ölçme prosedüründeki tesadüfi hataların en aza indirilmiş olduğu anlamına gelir Geleneksel Ölçme Alet ve Mastarları Hassas mastar blokları Doğrusal boyutlar için ölçme aletleri Karşılaştırma aletleri Sabit mastarlar Açı ölçümleri 5

6 Hassas Mastar Blokları Diğer boyutsal ölçüm aletlerinin ve mastarların karşılaştırıldığı standartlar Genellikle kare veya dikdörtgen bloklardır Yüzeyleri boyutsal olarak yüksek doğrulukta işlenmiştir ve bir cm nin milyonda birkaçı seviyesinde paralel olup ayna parlaklığında parlatılmıştır Hassas mastar blokları belirli standart boyutta veya setler halinde bulunabilir; set olanlarında farklı boyutta bloklar bulunur Doğrusal Boyutların Ölçümü Ölçme aletleri iki türe ayrılır: Derecelenmiş ölçüm aletleri, nesnenin ilgilenilen özelliğinin ölçüm için karşılaştırılabileceği şekilde doğrusal veya açısal bir ölçek üzerinde bir işaret seti içerir Derecelenmemiş ölçüm aletleri ölçek içermez ve boyutların karşılaştırılmasında veya dereceli bir alet tarafından ölçüm için bir boyutun taşınmasında kullanılır 6

7 Mikrometre Dijital okumalı, bir inç lik dış mikrometre Kaliperler İki farklı boyutta dış kaliper 7

8 Mekanik Mastarlar: Kadranlı Göstergeler Mekanik mastarlar, gözlem yapmayı sağlamak için sapmayı mekanik olarak büyültmek üzere tasarlanmışlardır Bu kategorideki en yaygın cihaz, bir temas ucunun doğrusal hareketini bir kadranın dönüşüne çeviren ve büyülten kadranlı göstergedir Kadran, örneğin 0,01 mm gibi küçük boyutları derecelendirir Uygulamaları: doğruluğun, düzlemselliğin, paralelliğin, kareliğin, yuvarlaklığın ve aşınmanın ölçümü Kadranlı Göstergeler Ön yüzü kadran ve dereceli yüzeyini göstermektedir; arka yüzü ise arka kapağın sökülmüş halini göstermektedir 8

9 Aşınmanın Ölçümü İçin Kadranlı Gösterge Düzeneği Parça kendi ekseni çevresinde dönerken, merkeze göre yüzeydeki değişimler kadranda gösterilir Elektronik Mastarlar Doğrusal bir yer değiştirmeyi bir elektrik sinyaline dönüştürme kapasitesine sahip transdüserlere dayalı ölçme ve mastarlama aletleri ailesi Elektrik sinyali güçlendirilir ve dijital bir okuma gibi uygun veri formatına dönüştürülür Elektronik mastarlara başvurular, son yıllarda mikroişlemci teknolojisindeki gelişmelere paralel olarak artmıştır ve çoğu, geleneksel aletlerle yavaş yavaş yer değiştirmektedir 9

10 GEÇER/GEÇMEZ Mastarları Bu şekilde adlandırılırlar; zira bir mastar limiti, içine sokulduğu parçaya izin verirken diğer limit izin vermez GEÇER limiti maksimum malzeme koşulundaki boyutu kontrol etmekte kullanılır Bir delik gibi, iç özelliğin minimum boyutu Bir dış çap gibi, dış özelliğin maksimum boyutu GEÇMEZ ilgilenilen boyutun minimum malzeme koşulunu muayene etmekte kullanılır Snap Mastar Bir parçanın çapının mastarlanması (GEÇER ve GEÇMEZ butonlarının yükseklikleri arasındaki fark abartılmıştır) 10

11 Tapa Mastarı Bir delik çapının mastarlanması (GEÇER ve GEÇMEZ tapaları arasındaki çap farkı abartılmıştır) 11

12 Açıların Ölçümü Verniyer ölçekli açıölçer (iletki) Yüzeyler Nominal (anma) yüzey mühendislik resimlerinde çizgilerle tanımlanan, tasarımcının planladığı parça yüzey konturu Nominal yüzeyler mutlak düz çizgiler, ideal çemberler, yuvarlak delikler ve geometrik olarak mükemmel diğer kenar ve yüzeyler olarak görünür Parçanın gerçek yüzeyleri, bunları oluşturmakta kullanılan imalat yöntemince belirlenir Farklı yöntemler, yüzey karakteristiklerinde geniş değişikliklere neden olur 12

13 Yüzeyler Niçin Önemlidir Estetik gerekçeler Yüzeyler emniyeti etkiler Sürtünme ve aşınma, yüzey karakteristiklerine bağlıdır Yüzeyler mekanik ve fiziksel özellikleri etkiler Parçaların montajı, yüzeylerinden etkilenir Pürüzsüz yüzeyler daha iyi elektriksel temas sağlar Yüzey Teknolojisi Aşağıdakilerle ilgilidir: Bir yüzeyin karakteristiklerinin tanımlanması Yüzey dokusu Yüzey bütünlüğü İmalat yöntemleriyle, bunların sonucunda oluşan yüzey karakteristikleri arasındaki ilişki 13

14 Metalsel Parçanın Yüzeyi Tipik bir metalsel parça yüzeyinin büyütülmüş kesiti Yüzey Dokusu Yüzeyin topografyası ve geometrik özellikleri Yüksek oranda büyültüldüğünde yüzey düz ve pürüzsüz olmayan bir şeydir Pürüzler, dalgalılık ve hatalar içerir Ayrıca kendisini üreten mekanik yöntemlerden kaynaklanan bir desene ve/veya yöne sahiptir 14

15 Yüzey Dokusu Bir nesnenin nominal (anma) yüzeyinden tekrarlı ve/veya tesadüfi sapmalar İşleme yönü Yüzey Dokusunun Dört Elemanı 1. Pürüzlülük nominal yüzeyden küçük, ince aralıklı sapmalar Malzeme karakteristikleri ve yüzeyi oluşturan yöntemler tarafından belirlenir 2. Dalgalılık çok daha geniş aralıklı sapmalar Dalgalılık sapmaları, parçanın hareketi, titreşimi, takım darbesi ve benzeri faktörler nedeniyle oluşur Pürüzlülük, dalgalılığın üzerine eklenir 15

16 Yüzey Dokusunun Dört Elemanı 3. Yüzey işleme yüzey dokusunun veya deseninin esas yönü Yüzey Dokusunun Dört Elemanı 4. Hatalar yüzeyde bazen oluşan düzensizlikler Yüzeydeki çatlaklar, çizikler, kalıntılar ve benzeri hatalardan oluşur Bazı hatalar yüzey dokusuyla ilgiliyken, diğerleri yüzey bütünlüğünü de etkiler 16

17 Yüzey Pürüzlülüğü ve Yüzey Sonlandırma Yüzey pürüzlülüğü pürüzlülük sapmalarına dayalı ölçülebilen bir karakteristik Yüzey sonlandırma pürüzsüzlüğü ve yüzeyin genel kalitesini amaçlayan daha öznel bir terim Günlük dilde yüzey sonlandırma, daha çok yüzey pürüzlülüğünün eşanlamlısı olarak kullanılır Her iki terim de yüzey dokusu genel kavramı içinde yer alır Yüzey Pürüzlülüğü Belirli bir yüzey uzunluğu boyunca nominal yüzeyden ortalama dikey sapmalar 17

18 Yüzey Pürüzlülük Denklemi Sapmaların mutlak değerlerine dayalı aritmetik ortalama (AA) dır ve ortalama pürüzlülük olarak adlandırılır R a = Lm 0 L y m dx burada R a = ortalama pürüzlülük; y = nominal yüzeyden (mutlak değer) dikey sapma; ve L m = yüzey sapmalarının ölçüldüğü belirli mesafe Alternatif Yüzey Pürüzlülük Denklemi Muhtemelen anlaşılması daha kolay olan, önceki denklemin yakınsağıdır R a n i 1 y i n burada R a yukarıdakiyle aynı anlama sahiptir; y i = i alt indisinin belirlediği dikey sapmalar (mutlak değer); ve n = L m içine dahil sapma sayısı 18

19 Kesim Uzunluğu R a nın hesaplanmasıyla ilgili bir problem, dalgalılığın dahil edilmesi olabilir Bu problemle ilgili olarak, dalgalılığı pürüzlülük sapmalarından ayırmak için Kesim Uzunluğu olarak adlandırılan bir parametre kullanılır Kesim uzunluğu yüzey boyunca numune alma mesafesidir Dalgalılıktan daha kısa bir numune alma mesafesi, dalgalılık sapmalarını ortadan kaldırır ve sadece pürüzlülük sapmalarını dahil eder Yüzey Pürüzlülük Şartnamesi Mühendislik çizimlerindeki yüzey dokusu sembolleri: (a) sembol ve (b) tanım etiketleriyle birlikte sembol 19

20 Yüzey Bütünlüğü Yüzey dokusu, tek başına bir yüzeyi tamamen tanımlamaz Yüzeyin altındaki tabakada, malzemenin mekanik özelliklerine önemli etki yapabilecek şekilde metalürjik özelliklerde değişiklikler olabilir Yüzey bütünlüğü, bu yüzey altı tabakanın ve bu tabakada, imalat sırasında bitmiş parçanın veya ürünün performansını etkileyebilecek şekilde oluşan değişikliklerin incelenmesi ve kontrolüdür İmal Usullerinin Neden Olduğu Yüzey Değişiklikleri Yüzey değişikliklerine, işlem sırasında değişik enerji formlarının uygulanması neden olur Örnek: İmalattaki en yaygın enerji türü mekanik enerjidir Dövme, ekstrüzyon ve talaş kaldırma yöntemleri bu enerji türüne dahildir Mekanik enerjinin birincil fonksiyonu parçanın geometrisi değiştirmek olmasına rağmen, yüzey tabakalarında ayrıca artık gerilmelere, pekleşmeye ve çatlaklara da neden olabilir 20

21 Yüzey Bütünlüğünü Etkileyen Enerji Şekilleri Mekanik enerji Isıl enerji Kimyasal enerji Elektrik enerjisi Mekanik Enerjinin Neden Olduğu Yüzey Değişiklikleri Yüzeyin altındaki tabakadaki artık gerilmeler Örnek : saç metalin bükülmesi Çatlaklar - mikroskopik ve makroskopik Örnek: sünek malzemelerin talaş kaldırırken yırtılması Mekanik olarak oluşturulan boşluk ve kalıntılar Örnek: ekstrüzyonda merkez boşluğu Sertlik değişimleri (Örn.: pekleşme) Örnek: talaş kaldırmada yeni yüzeyin pekleşmesi 21

22 Isı Enerjisinin Neden Olduğu Yüzey Değişiklikleri Metalürjik değişiklikler (yeniden kristalleşme, tane boyu değişimleri, yüzeyde faz değişimleri) Yeniden çökelen veya yeniden katılaşan malzeme (Örn.:, kaynak veya döküm) Kaynak ısısının tesiri altındaki bölge (yukarıda sıralanan bazı metalürjik değişiklikleri de içerir) Sertlik değişimleri Kimyasal Enerjinin Neden Olduğu Yüzey Değişiklikleri Tanelerarası etkilenme (korozyon) Kimyasal kirlenme Metal yüzeyinde H ve Cl gibi belirli elementlerin absorbsiyonu Korozyon, karıncalanma ve dağlanma Mikro katışkıların çözünmesi Alaşım kaybı ve bunun sonucunda sertlikte değişimler 22

23 Elektrik Enerjisinin Neden Olduğu Yüzey Değişiklikleri İletkenlik ve/veya manyetiklik değişimleri Ark kaynağı gibi belirli elektriksel yöntemler sırasında kısa devrelerden ileri gelen kraterler Yüzeylerin Ölçümü İlgilenilen iki parametre: Yüzey dokusu genellikle yüzey pürüzlülüğü olarak ölçülen yüzey geometrisi Yüzey pürüzlülüğü Yüzey bütünlüğü yüzeyin hemen altındaki malzeme karakteristikleriyle ve bunu oluşturan yöntemden kaynaklanan, bu yüzeyin altındaki değişikliklerle ilgilidir 23

24 Yüzey Pürüzlülüğünün Ölçümü Yüzey pürüzlülüğünü ölçmek için üç yöntem: 1. Standart test yüzeyleriyle sübjektif karşılaştırma Tırnak testi 2. İğneli elektronik ekipmanlar 3. Optik teknikler İğneli Ekipmanlar Tırnak testine benzer ancak daha bilimseldir Bu elektronik cihazlarda konik şekilli elmas bir iğne, yavaş bir hızda yüzeyi kateder İğne kafası yatay olarak gezdikçe yüzeydeki sapmaları izleyecek şekilde dikey olarak da hareket eder Dikey hareket, aşağıdaki şekillerde gösterilen bir elektrik sinyaline dönüştürülür Gerçek yüzeyin profili Ortalama pürüzlülük değeri 24

25 İğnenin Gezdiği Yüzey İğne kafası yüzey enlemesine gezerken iğne yüzey profilini izlemek üzere dikey hareket eder Toleranslar ve İmal Usulleri Bazı imal usulleri diğerlerinden daha kesin değerlidir Çoğu imal usulü, tolerans kapasitesi = 0.05 mm veya daha iyi olacak şekilde gayet yüksek kesinliğe sahiptir Kum dökümler genellikle daha az kesindir ve toleranslarının, talaş kaldırılan parçalarda kullanılanlarınkinin 10 ila 20 katı olarak belirlenmesi gerekir. 25

26 Yüzeyler ve İmal Usulleri Bazı yöntemler diğerlerine göre daha iyi yüzeyler oluşturma kapasitesine sahiptir Genel olarak daha iyi yüzey elde etmek için ilave işlemler ve daha uzun süre gerektiğinden, yüzey sonlandırmanın iyileştirilmesi işlem maliyetlerini arttırır Çok daha iyi yüzey sonlandırma sağlayan yöntemler arasında honlama, rodaj, parlatma ve hassas işleme sayılabilir 26