MAKİNE BİLGİSİ Ders 1

Transkript

1 Dersin içeriği MAKİNE BİLGİSİ Ders 1 Makine bilgisi ile ilgili genel bilgiler, tanımlar ve sınıflandırmalar Enerji kaynakları ve genel özellikleri Motorlar ve iş makinelerinin sınıflandırılması Santraller ve elektrik enerjisi Yrd. Doç. Dr. Yüksel HACIOĞLU Hidro-Pnömatik makineler İmalat yöntemlerinin sınıflandırılması İmalat yöntemlerinin özellikleri Makine bilgisi ile ilgili genel bilgi ve tanımlar Talaşsız imalat (döküm ve plastik şekil verme) yöntemlerinin genel özellikleri Talaşlı imalat (tornalama, frezeleme, planyalama, taşlama, vb. ) yöntemleri ve genel özellikleri Teknik sistemleri girdi ve çıktılarına göre makine, cihaz ve tesisat olarak sınıflandırmak mümkündür. Makine; enerjiyi çeviren, ileten veya biriktiren ve bu şekilde yararlı bir iş yapan teknik yapıttır. Makine elemanlarının sınıflandırılması Bağlama elemanları ve genel özellikleri Güç ve hareket iletim elemanları ve genel özellikleri Enerji Makine Faydalı iş Makine 3 4

2 Cihaz; bilgiyi (sinyali) çeviren, ileten veya biriktiren bir teknik yapıttır. Enerji Makine 1 E g Makine E ç Bilgi Cihaz Bilgi Cihaz Tesisat; malzeme çeviren, ileten veya biriktiren ve bu şekilde yararlı bir iş yapan teknik yapıttır. E E Verim (η); bir makineden alınan enerjinin E ç (alınan iş) makineye verilen enerjiye (E g ) oranına verim denir. ç g Enerji Genel olarak 0 ile 1 veya yüzde olarak 0 ile 100 arasında değerler alır. Malzeme Tesisat Malzeme Verim ne kadar büyük olursa makine o kadar iyi tasarlanmış olur. Tesisat 5 6 Giren bilgi Cihaz 1 Cihaz Çıkan bilgi Hassasiyet; ise cihazın girişin en küçük değerini algılama (okuma) kapasitesidir. Doğruluk; Hassasiyet Cihazları özellikle de ölçme cihazlarını tanımlayan faktörler doğruluk ve hassasiyettir. Örneğin bir ölçme cihazının 1 mm, ikinci bir ölçme cihazının 0,01 mm değerinde girişleri algılayabildiği düşünülürse ikinci cihazın daha hassas olduğu söylenebilir. Doğruluk; cihazın yapısına bağlı olan hata ile ilgilidir. Örneğin ölçme cihazları için Ölçülen değer = gerçek değer hata Hata ne kadar küçük olursa doğruluk o kadar yüksek olur ve cihaz daha iyi olur. 7 cetvel kumpas 8

3 Günlük hayat veya sanayide enerji, mekanik iş, ısı ve aydınlatma olarak kullanılmaktadır. Enerjinin bu şekline yararlı enerji denir. Hareket ve Kuvvet Yararlı enerji mekanik iş Isı Aydınlatma Fiziksel olarak hareket bir nesnenin yer değiştirmesi olarak tanımlanır ve kuvvet olgusuna bağlıdır. Newton un hareket kanunları: Doğa kaynakları doğrudan yararlı enerjiye dönüştürülemez bir takım işlemlerle yakıt, buhar, gaz, elektrik gibi enerji taşıyıcı duruma getirilir ve sonra yararlı enerjiye dönüştürülür. Enerji Mekanik Enerji Mekanik iş Birinci kanun: Bir maddesel noktaya etki eden bileşke kuvvet sıfır ise; maddesel nokta başlangıçta hareketsiz ise hareketsiz kalmaya devam eder, başlangıçta hareketli ise sabit hız ve doğrultuda hareketine devam eder F F 1 Σ F = 0 F 3 m F 4 m 9 10 İkinci kanun: Eğer bir maddesel noktaya etki eden bileşke kuvvet sıfır değilse bu maddesel nokta bileşke kuvvetin şiddeti ile orantılı ve bileşke kuvvetin doğrultusu ve yönünde bir ivmeye sahip olur. Bileşke kuvvet Σ F = m a Kütle İvme a F F 1 v F 3 m F 4 m Σ F = m a Üçüncü kanun: Birbirine temas eden cisimler arasındaki etki ve tepki kuvvetleri aynı şiddette, aynı tesir çizgisi üzerinde ve ters yönlüdür. m g yerçekimi ivmesi Serbest cisim diyagramı m W = mg R = W = mg Tepki kuvveti 11 1

4 Newton un çekim kanunu: m 1 ve m kütleli iki maddesel nokta karşılıklı olarak aynı şiddette, zıt yönde, aynı tesir çizgisi üzerinde bir kuvvetle birbirilerini çekerler. m kütleli bir cismin dünya yüzeyi üzerindeki ağırlığı (W), dünyanın kütlesi M, yarıçapı R olmak üzere şöyle ifade edilebilir: R m m m F G r 1 F F m 1 m r ; G : çekim sabiti m1m F G r GM g R W m g GMm W R Yerçekimi ivmesi olarak tanımlanır. Değeri 9,81 m/s olarak alınabilir. M Mekanik enerji; kinetik ve potansiyel olmak üzere iki şekilde kendini gösterir. Kinetik enerji; hareket halinde bulunan bir cismin hızının (v) büyüklüğüne bağlı bir enerjidir. Potansiyel enerji; belirli bir kinetik enerji harcanarak belirli bir konuma getirilen ve o konumda duran bir cismin enerjisidir. Örneğin yer yüzünden (veya belirli bir referans düzleminden) h yüksekliğine getirilen m kütleli bir cismin potansiyel enerjisi v g m m h Referans düzlemi 1 KE mv PE m g h {yerçekimi potansiyel enerjisi} 15 16

5 Esnek bir yayda sıkıştırma veya gerilme sonucu depolanan potansiyel enerji x k Serbest yay Mekanik iş: Mekanik iş kuvvet (F) ile bu kuvvetin katettiği yolun (s) çarpımı şeklinde ifade edilir. F W = F.s m s 1 PE yay kx k: yay sabiti / rijitliği k Sıkışmış yay F {yayda depolanan potansiyel enerji} Bu bağıntı F ile s nin aynı doğrultuda olduğu durum için geçerlidir. Bir başka ifade ile kuvvetin yolun doğrultusundaki bileşeni ile kat edilen yolun çarpımı işe eşittir. W F cos ) s W 1 ( 1 F s 0 F m F 1 s F v 0 m s v m Güç; birim zamanda yapılan iştir. F s P F v ; [ W ] t N s m 1 W F s mv 1 mv 0 Mekanik iş = kinetik enerjideki değişim Çok küçük bir kuvvet çok uzun bir zamanda uzun bir yol katederek büyük bir kuvvetin kısa zamanda kısa bir yol katederek yaptığı işten daha büyük bir iş yapabilir. Dolayısıyla bir makinenin birim zamanda yaptığı iş daha önemli olur. 19 0

6 Dönme hareketinin makine tasarımında önemli bir yeri vardır. Çünkü birçok makine faydalı işi dönme hareketi ile gerçekleştirir. Dönme hareketinde hareketin başlangıcından itibaren katedilen yol açı ( ) ile ifade edilir ve birimi radyan (rad) dır. n n Açısal hız: ( rad / s) t n: devir/dak olarak açısal hızdır n n Teğetsel hız: v r r r ( m / s) v Radyal ivme: a r ( m / s ) r r v a ω, n t=t 1 t=t 0 1 Tork (dönme momenti) dönme meydana getiren veya getirmeye çalışan bir olgudur. Dönme momentinin büyüklüğü, kuvvetin büyüklüğü ile kuvvettin tesir çizgisine dik olan dönme merkezine kadar olan mesafenin çarpımına eşittir. F t=t 1 Dönme momenti: M b = F r r ϕ Dönme hareketinde güç: P = M b ω t=t 0 M M b b P 30 P n P 9550 n P n P : ( W ) P : ( kw ) ; ; M b M : ( Nm) b : ( Nm) M b Makineler faydalı bir iş yapmak için kuvvet, hareket, enerji ve güç ileten ve bu amaçla birbirine bağlanan makine elemanlar topluluğudur. 3

7 Makinelerin sınıflandırılması MAKİNE BİLGİSİ Ders Enerji çevirici olarak makineler, motorlar ve iş makineleri olmak üzere iki büyük gruba ayrılabilir. Motorlar elektrik, termik, hidrolik, nükleer gibi enerjileri mekanik enerjiye, iş makineleri ise mekanik enerjiyi mekanik işe çevirirler. Yrd. Doç. Dr. Yüksel HACIOĞLU Elektrik Termik Hidrolik Nükleer vb. Enerji Mekanik Enerji Mekanik Enerji Mekanik İş Motor Güç ve hareket iletim mekanizması İş makinesi Motorların sınıflandırılması Genelde motor ile iş makinesi arasında iş makinesi için gerekli olabilecek çeşitli moment ve hızların elde edilmesini sağlayan Güç ve Hareket İletim sistemi kullanılır. Motorlar çevirdikleri enerjiye göre; ısı (termik), hidrolik, elektrik gibi gruplara ayrılırlar. Isı motorları ısı enerjisini, hidrolik motorlar hidrolik enerjisini, elektrik motorları ise elektrik enerjisini mekanik enerjiye çeviren motorlardır. Elektrik motoru Güç ve hareket iletim elemanı (redüktör) İş makinesi (tambur) Motorlar Isı Hidrolik Elektrik Kaplin Kardan kaplinleri İçten yanmalı Benzin Pistonlu Türbinli Tepkili Dizel Dıştan yanmalı Buhar Buhar Gaz Reaktör Roket Jet Pistonlu Türbinli Adım Doğru akım Alternatif akım Yük kaldırma sistemi Yük 3 4

8 İş makinelerinin sınıflandırılması İçten yanmalı pistonlu motor Gaz türbini Alternatif akımlı elektrik motoru İş makineleri; üretim, taşıma-ulaştırma ve hidro-pnömatik olmak üzere üç gruba ayrılabilir. Üretim makineleri ham madde halinde malzemeye şekil vererek yararlı bir nesne yaratan makinelerdir. Hidrolik motor Taşıma ve ulaştırma makineleri nesnelerin ve canlıların bir yerden başka bir yere taşınmalarını sağlayan makinelerdir. Hidro-pnömatik makineler mekanik enerjiyi hidrolik veya pnömatik enerjiye çevirerek mekanik iş veya su dağıtma, havalandırma gibi yararlı iş yapan makinelerdir. 5 6 İş makineleri Torna tezgahı Takım tezgahlarına örnekler El matkabı Üretim Taşıma ve Ulaştırma Hidro-pnömatik Planya tezgahı Takım Tezgahları Özel üretim Tezgahları Tekstil Maden Gıda Ziraat Kaldırma ve transport Vinç Kriko Asansör Transportör Taşıtlar Kara Hava Deniz Uzay Hidrolik Pompa Pnömatik Kompresör Freze tezgahı Matkap tezgahı 7 8

9 Özel üretim tezgahlarına örnekler Taşıma ve Ulaştırma makinelerine örnekler Tekstil makinesi Tarım makinesi Gıda makinesi Vinç Asansör Kriko Otomobil Uçak Gemi 9 10 Tesisatların sınıflandırılması Hidrolik pompa Hidro-pnömatik makinelere örnekler Kompresör Tesisatlar işlenen malzemeye göre çok çeşitli olabilirler. Örneğin petrol ürünleri işleyen rafineriler, taş ürünleri işleyen çimento tesisatları, ilaç ve gıda sektörlerindeki tesisatlar vb. gibi. Bunların içinde ısı üreticileri önemli bir yer tutar. Isı üreticileri daha sonra mekanik enerjiye dönüştürülmek veya ısıtma ve soğutma olayında olduğu gibi doğrudan ısı enerjisinden faydalanmak için ısı enerjisini meydana getiren yapıtlardır. 11 1

10 Isıl işlem fırını Buhar kazanı Isı üreticileri Fırınlar Ev fırınları Buhar üreticileri (kazan) Isı dönüştürücüleri (eşanjör) Soğutma tesisleri Klima Sanayi fırınları Havalandırma Mutfak havalandırması Isı değiştiricisi (Eşanjör) Klima Cihazların sınıflandırılması Cihazlar insanın görme, işitime vb. gibi sezgilerini veya bilgisayarların yardımıyla düşünce kapasitesini arttırmak; sanayi veya doğadaki prosesleri veya olayları gözlemlemek, denetlemek, yönlendirmek ve yönetmek için kullanılan yapıtlardır. Kullanım alanına göre cihazlar Ölçme Ofis Haberleşme İnceleme, Algılama Tıp Fiziksel esasa göre cihazlar Mekanik Elektrik Elektronik Akustik Uzunluk Sıcaklık Basınç : : Bilgisayar Hesap makinesi : : Telefon Televizyon : : Mikroskop Fotoğraf makinesi : : Röntgen MR EKG : : Elektro-mekanik Hidrolik 15 16

11 Tasarım ve Üretim Kullandığımız cihaz, tesisat, makine veya bunların elemanları birer üründür ve bunlar tasarım ve üretim gibi iki mühendislik faaliyetinin sonucu olarak elde edilmektedir. Tasarım Tasarım; teknik bir sistemin ödevinin kesin olarak belirlenmesi, uygulanacak fiziksel prensiplerin saptanması, bu prensipleri sağlayan elemanların seçimi, bunlara ait montaj ve parça resimlerinin hazırlanması ve gerektiğinde prototip üretimi ve deneyleri içerecek faaliyetleri kapsar. Tasarım (konstrüksiyon) + İmalat = Ürün Fikir oluşturma Şekillendirme Teknolojik tasarım İşleme Montaj Tasarım kademeleri Ödevin saptanması Fikir oluşturma Ön şekillendirme Nihai şekillendirme Hesaplama Parçaların boyutlandırılması Parça malzemelerinin tayini Fiziksel ilkelerinin saptanması Kinematik şema Nihai montaj resmi Fonksiyonu yerine getirme (güvenirlik) İmalat Maliyet Kullanım Çalışma ilkelerinin saptanması Fonksiyonel şema Parçaların imalat resmi Mukavemet Rijitlik Uygun imalat Yöntemi İmalat maliyeti Çalışma maliyeti Uygunluk kolaylık Aşınma Toleranslar Ön montaj resmi Prototip üretimi Titreşim Sıcaklık İş güvenliği Estetik Parçaların boyutlandırılması Deneyler İnsan ve çevreye zarar vermemeli Çağdaş ve estetik görünüm 19 0

12 Üretim İmalat, bir ürünün somut haline getirilme işlemidir. Tasarım ile elde edilen verilere, özellikle imalat ve montaj resimlerine dayanır. Nitelik bakımından üretim sürekli ve kesikli (parça üretimi) şeklinde olabilir. Makine imalatı üç aşamadan meydana gelir Teknolojik tasarım (proses planlama) İşleme Montaj Sürekli üretim; çimento, kağıt, iplik, rafineri ürünlerinde olduğu gibi sürekli olarak gerçekleştirilen üretimdir. Kesikli üretimde önce ürünü oluşturan parçalar imal edilir ve sonra bu parçalar montaj denilen işlemle birleştirilerek ürün meydana getirilir. Hammadde seçimi Uygulancak işlemler ve sıralamaları Takım tezgahları İşleme zamanları Ölçme cihazları Teknolojik tasarım aşamasında belirlenen plana göre malzeme tezgahlarda işlenir İşlenen parçalar birleştirilerek ürün meydana getirilir. 1 Ürünlere göre üretim prosesi Tüketim ürünleri üretimi Ara ürün üretimi Savunma ürünleri üretimi Makine üretimi Gıda Ziraat Tekstil Enerji Ulaşım İletişim Savunma ve savaş ürünleri Özel üretim makineleri Takım tezgahları 3

13 Enerji Kaynakları MAKİNE BİLGİSİ Ders 3 Enerji kaynakları Yakıtlar Doğa kuvvetleri Özel doğa kuvvetleri Yrd. Doç. Dr. Yüksel HACIOĞLU Katı Sıvı Gaz Odun Petrol Doğal Gaz Hidrolik Güneş Rüzgar Nükleer Kömür Hidroelektrik santral Hidroelektrik santrallerde barajlarda toplanan su genellikle kanal veya borular ile aşağıda bulunan bir türbine gönderilir. Böylece barajda toplanan suyun potansiyel enerjisi borularda aşağı doğru akarken kinetik enerjiye dönüşür. Rezervuar Set Güç odası Transformatör Jeneratör Enerji hattı Aşağıda suyun türbini döndürmesiyle türbine bağlı olan jeneratör rotoru da döner ve böylece elektrik üretilmiş olur. Üretilen elektrik, yüksek gerilim hatlarıyla tüketim yerlerine gönderilir. Giriş Kontrol kapısı Su kanalı Türbin Taşma odası 3 4

14 Termik Santral Termik santrallerde yakıt olarak kömür, fuel-oil veya doğal gaz kullanılır. Termik santralde elektrik üretimi Yakıtın yanmasıyla kazanlarda buhar elde edilir. Buhar, buhar türbinine gönderilir ve türbin çarkını döndürür. Kazan Buhar Buhar Türbini Kinetik enerji Jeneratör Elektrik iletim hattı Çark miline bağlı jeneratörün rotoru da döner ve elektrik elde edilir. Isı Üretilen elektrik, yüksek gerilim hatlarıyla tüketim yerlerine gönderilir. Yakıt Elektrik 5 6 Nükleer Santral Nükleer santrallerde genellikle uranyum atomlarının parçalanması (fisyon tepkimesi) sonucu yüksek miktarlarda ısı enerjisi elde edilir. Basınçlı ve ısıtılmış suyun kullanıldığı tipteki nükleer santralde, su reaktörde ısındıktan sonra eşanjöre gönderilir ve eşanjörden geçen basınçsız sudan buhar elde edilir. Bölünme için, nötronlar yüksek bir hızla uranyum elementinin çekirdeğine çarptırılır. Bu çarpışma çekirdeğin kararsız hale geçmesine ve sonrasında büyük bir enerji açığa çıkartan fisyon tepkimesine neden olur. Elde edilen buhar buhar türbinine gönderilir ve türbin çarkının dönmesi sağlanır. Türbin miline bağlı jeneratörün rotorunun da dönmesiyle elektrik üretilir. Üretilen elektrik, yüksek gerilim hatlarıyla tüketim yerlerine gönderilir. 7 8

15 Rüzgar gücü ve enerjisi Rüzgarın ulaştırma/taşıma amaçlı kullanımı Rüzgarın tarım amaçlı kullanımı Yelkenli Değirmen 9 10 Güneş enerjisi Rüzgardan elektrik enerjisi üretimi Pervane kanadı Muhafaza Göbek Kule Güneş ışınımı Güneş paneli İnverter Şarj kontrolör Akü Trafo AC yükler DC yükler Jeneratör 11 1

16 İçten yanmalı motorlar İçten yanmalı motorlarda, kapalı bir sistem içerisinde ateşleme ve yanma ile yakıtın kimyasal enerjisi serbest bırakılarak basınca dönüştürülür. Bu basınç piston denilen bir elemanı etkileyerek bunu doğrusal bir hareket yapmaya zorlar ve bu şekilde mekanik enerji elde edilir. Bu motorlar benzin ve dizel olmak üzere iki gruba ayrılırlar. Dört zamanlı motorlar Dört zamanlı motorlarda, emme, sıkıştırma, genişleme (yanma) ve egzoz olmak üzere dört strok söz konusudur. Mekanik iş, pistonun genişleme strokunda gerçekleşir. Bu süre içerisinde silindir içerisinde meydana gelen olayların toplamına iş çevrimi denir A : Emme subapı B : Silindir kapağı C : Emme borusu E : Soğutma boşluğu F : Motor bloğu G : Karter H : Yağ I : Kam mili J : Egzoz subapı K : Buji L : Egzoz borusu M : Yanma odası N : Piston O : Dengeleme ağırlığı P : Krank mili Motor parçaları 15 Emme stroku: Emme subapı açılır, piston aşağı doğru hareket eder ve silindir içerisine karbüratörde hazırlanan benzin-hava karışımı emilir. Emme piston alt ölü noktaya gelinceye kadar devam eder. 16

17 Sıkıştırma stroku: Emme subapı kapandıktan sonra piston yukarı doğru hareket ederek yakıt-hava karışımını sıkıştırır ve piston üst ölü noktaya yaklaşınca buji ile ateşleme yapılır. Genişleme (yanma) stroku: Yakıt-hava karışımının yanması sonucu ortaya çıkan enerji karışımın basıncını yükseltir. Bu basınç piston yüzeyine etki ederek pistonunun tekrar alt ölü noktaya gitmesini sağlayacak bir kuvvet oluşturur. Bu şekilde mekanik iş elde edilmiş olur Egzoz stroku: Ekzos subapı açılır ve piston tekrar üst ölü noktaya giderken yanmış gazların da dışarıya atılması sağlanır. Piston üst ölü noktaya ulaştığında ekzos subapı kapatılır ve ardından emme subapı açılarak yeni bir iş çevrimi için yakıt-hava karışımı emilmeye hazırlanılır. Pistonun doğrusal hareketi biyel-manivela mekanizmasının yardımıyla dönme hareketine dönüştürülür. Dört zamanlı motorlarda, pistonun dört strokuna karşılık krank-mili (manivela) iki devir yapar; yani her strok için yarım devir yapılır. Pistonun dört strokundan sadece birisi, genişleme stroku mekanik iş yapar. Bu strokta elde edilen enerjinin bir kısmı diğer strokların gerçekleşmesini sağlar. 19 0

18 Dizel motorları Dizel motorlarında, silindire yalnızca hava emilir, hava sıkıştırılır ve sıkıştırma strokunun sonunda havanın sıcaklığı çok yükselir ve yakıtın tutuşma sıcaklığından daha yüksek olur. Bu durumda silindir içerisine yakıt (fuel-oil) püskürtülür ve sıkıştırılmış havanın sıcaklığı yüksek olduğundan yakıt hemen tutuşur. Dizel motorları da dört ve iki zamanlı olabilirler. İki zamanlı motorlar İki zamanlı motorlarda iş çevrimi iki strokta yani krank milinin bir tam dönmesinde tamamlanır. İki zamanlı motorda emme ve egzoz subapları yoktur, bunların yerine, piston tarafından açılıp kapanan emme ve egzoz pencereleri vardır. Genellikle iki zamanlı motorlar düşük güçlü motorlardır ve tek veya iki silindirli şeklindedirler. 1 Bazı motor parçaları A : Buji B : Yakıt, yağ ve hava karışımı girişi C : Yanmış gaz çıkışı (egzoz) D : Piston E : Silindir bloğu F : Taşıma cebi G : Piston kolu H : Krank mili I : Dengeleme ağırlığı Emme-sıkıştırma stroku: Bu strokta piston alt ölü noktadan üst ölü noktaya ilerlerken, bir yandan yanmış gazlar dışarı atılırken karterde biriken yakıt-hava karışımı silindire emilir. Daha sonra egzoz ve kartere bağlı karışım penceresi kapatılır ve gerçek sıkıştırma başlar. 3 4

19 Genleşme-egzoz stroku: Bu strokta piston üst ölü noktaya yaklaştığında emme penceresi açılır, yakıt-hava karışımı kartere girer ve aynı zamanda ateşleme ile silindirde bulunan karışım yanmaya başlar. Piston alt ölü noktasına doğru ilerlemeye başlar, strokun belirli bir yerinde emme penceresi kapatılıp, egzoz penceresi açılır ve yanmış gazların dışarı atılmasına başlanır. İki zamanlı motor, dört zamanlı motora göre daha basit ve az maliyetlidir. Yakıt karışımının bir kısmı yanmadan egzoz gazı ile atıldığı için çevre ve yakıt ekonomisi konularında başarılı değildir. 5 6 Silindirlerin yerleştirilişine göre motor çeşitleri Sıralı motor Boxer motor V motoru 7

20 Akışkanlar ile ilgili temel kavramlar MAKİNE BİLGİSİ Ders 4 Yrd. Doç. Dr. Yüksel HACIOĞLU Su, hava, gaz, buhar gibi kolayca şekillerini değiştirebilen ve dış etkilerin etkisi altında kolayca hareket edebilen (akabilen) maddelere akışkan denir. Akışkanlar sıvı ve gaz olmak üzere ikiye ayrılırlar. Teorik olarak sıvılar sıkıştırılamayan, gazlar ise sıkıştırılabilen özelliğe sahiptirler. Akışkan molekülleri arasında iç sürtünme denilen bir sürtünme meydana gelir, bu sürtünme akışkanın akmaya karşı direncini gösterir ve viskozite olarak adlandırılır. Herhangi bir akışkanın akması için üzerine bir basınç, daha doğrusu bir basınç farkı yaratılması gerekir. Basınç, birim alana etki eden normal yani yüzeye dik kuvvet olarak tanımlanır, P = F/A Pascal kanunu: İçi akışkan dolu, kapalı bir kap alınırsa ve yüzeyi A olan bir pistonla F kuvveti yani P = F/A basıncı etki ettirilirse bu basınç akışkanın her kısmına ve kabın cidarlarına aynen iletilir. F P P P P Manometre ile hesaplanır ve birimi N/m² = Pa (Pascal) dır. Mutlak basınç, ölçek basıncı: Atmosfer (çevre) basıncı P m = P + P atm Mutlak basınç Efektif basınç (ölçek basıncı) 3 4

21 Türbinler Üstü açık bir kap içerisindeki herhangi bir noktada örneğin A noktasındaki basınç şöyle ifade edilebilir. Türbinler su, buhar veya gaz gibi akışkan enerjisini mekanik enerjiye çeviren makinelerdir. P A = P atm + ρ g h P atm Türbin P A P atm ρ g h : A noktasındaki basınç : Atmosfer basıncı : Sıvının yoğunluğu : Yerçekimi ivmesi : A noktasının derinliği A h Hidrolik Türbin Buhar Türbini Gaz Türbini Pelton türbini Francis türbini Kaplan türbini 5 6 Türbinlerin çalışması eski su değirmenlerinde kullanılan su çarklarının çalışmasına benzer. Bu çarklarda suyun üst seviyesi çarkın üstünde veya çark merkezinin altında bulunur. Birinci durumda suyun potansiyel enerjisi, ikinci durumda suyun kinetik enerjisi basınca dönüşür ve çark kanatlarını etkileyerek çarkı döndürür. Birinci durumda çark suyun ağırlığı yani suyun basıncı, ikinci durumda ise su hızının etkisiyle çalışmaktadır. 7 8

22 Pelton türbini Türbin çarklarının dış çevresinde bir takım kanatlar bulunur. Su bu kanatlara lüle adını taşıyan bir dağıtıcının yardımıyla gönderilir. Birinci tip türbinlerde su lüleden yüksek hızla çıkar ve tüm enerjisi kinetik enerjidir. Bunlara etki türbinleri denir (Pelton Türbini). Etki tipinde olan Pelton türbini, yüksek su seviyelerinde kullanılır. Türbinin kanatları yan yana yerleştirilmiş ω şeklinde iki kepçeden oluşur. İkinci tip türbinlerde su lüleden kısmen kinetik kısmen basınç enerjisi ile çıkar ve bunlar tepki türbini olarak adlandırılırlar (Francis ve kaplan türbinleri). Su dağıtıcıdan çarkın kanatlarına çarka göre teğetsel yerleştirilmiş bir veya birkaç lülenin yardımıyla gönderilir Francis Türbini Tepki tipi bir türbindir ve genellikle 300 m den az yükseklikteki su düşüşlerinde kullanılır. Francis türbini su içinde çalışmaktadır, böylece çark ile su seviyesi arasındaki düşüşten tamamen yararlanılmaktadır. Pelton türbini ise havada döndüğü için bu düşüşten kısmen yararlanır. Türbin dağıtıcısı iki gövde arasında ayarlanabilen kanatlardan meydana gelmektedir. Çark ise iki gövde arasında bulunur. Bu nedenle eşit boyut ve aynı düşüş yüksekliği için Francis türbini daha hızlı döner ve dolayısıyla daha ekonomik olur. Francis türbinleri çok büyük güçler için kullanılır ( kw a kadar). Su girişi radyal, çıkışı ise ekseneldir. 11 1

23 Kaplan Türbini Dağıtıcısı Francis türbinininkine benzer ve çarkı pervane şeklindedir. Pervanenin kanatları sabit olursa pervane türbini, kanatlar ayarlanabilir şekilde olursa Kaplan türbini adını taşır. Buhar türbinleri Buhar türbinlerinde buhar, bir dağıtıcının yardımıyla çark kanatlarına gönderilir ve çarkı dönmeye zorlar. Burada buharın ısı enerjisi (iç enerjisi ve basınç enerjisi) dağıtıcıda kinetik enerjiye ve çark üzerinde mekanik enerjiye dönüştürülür. Bu türbin genellikle küçük yüklerde ve değişken su düşüş yüksekliklerinde kullanılır Buhar suya göre sıkıştırılabilen bir akışkan olduğundan akma sırasına genleşmenin sonucu olarak buharda büyük hacim ve akma hızı değişiklikleri meydana gelebilir. Dağıtıcıdan geçen ve girişte yüksek basınç ve düşük hıza sahip olan buhar, çıkışta alçak basınç ve yüksek hıza sahip olabilir ve kanatlara bu hızla girer. Bu şekilde basınç enerjisi kinetik enerjiye çevrilmiş olur. Etki tipi buhar türbinlerinde buhar genleşmesi dağıtıcıda meydana gelir, yani buharın basınç enerjisi dağıtıcıda tamamen kinetik enerjiye dönüşür ve çarkı döndürür. Tepki tipi buhar türbinlerinde buharın genleşmesi çarkın kanatlarında da devam eder ve çark kanatları hem kinetik hem basınç enerjisi ile etkilenir. Buhar türbinleri, buhar enerjisi bir kademede mekanik enerjiye dönüştürürse tek kademeli, birçok kademede dönüştürürse çok kademeli olurlar. Çok kademeli buhar türbini 15 16

24 Gaz türbinleri Gaz türbinlerinde akışkan olarak yanmış gazlar kullanılır. Gaz türbinlerinin çalışma esası Ayrı bir odada elde edilen yanmış gazlar, buhar türbinlerine benzer bir şekilde bir dağıtıcının kanallarından geçirilerek, çark üzerinde bulunan kanatları etkiler ve çarkı dönmeye zorlar. Bu şekilde yanmış gazların kinetik enerjisi mekanik enerjiye dönüştürülür. Marş motoru Türbin Hava girişi Kompresör Debi ayarlayıcısı Gaz türbinlerinde yakıt olarak katı, sıvı ve gaz yakıtları kullanılır. Yanmış gazlar Yanmış gazlar Isı değiştiricisi Hava Hava Yanma odası Yanmış gazlar Yakıt girişi Tepkili Motorlar Hareket kabiliyetine sahip olan bir kabın içinde bulunan basınçlı bir akışkan (sıvı, gaz) hareket ile ilgili bir etki yapmaz. Kabın bir tarafına bir delik açılırsa, bu delikten hızla (ivmelenerek) çıkan akışkan, karşı tarafa yönelik bir itme kuvveti oluşturur, ve tüm sistem o yöne hareket eder. m a F Reaktör motorları Reaktör motorlarında itme kuvveti, bir pervane içten yanmalı motor veya türbin tarafından döndürülen pervane ile sağlanır. hava Bu tip motorlarda içten yanmalı veya gaz türbininden elde edilen egzoz gazları, itme kuvvetini büyütmek için kullanılır. pervane Bu amaçla motorun çıkışına bir takım lüleler yerleştirilir. Egzoz gazları bu hava lülelerden büyük bir hızla çıkarlar ve büyük bir itme kuvveti meydana getirirler. İçten yanmalı motor Yanmış gazlar hava yakıt kompresör türbin yakıt Yanmış gazlar 19 Türbin ile çalıştırılan bu tip motorlara turboreaktör, içten yanmalı motor kullananlara motoreaktör denir. 0

25 Jet Motorları Roket motorları Jet motorlarında itme kuvveti yanmış gazların enerjisi kinetik enerjiye dönüştürülerek sağlanır. Yakıtın yanma odasında yanmasıyla ortaya çıkan yanmış gazlar büyük bir hızla dışarıya çıkarlar ve ters yönde itme kuvvetini oluştururlar. Yanma için gerekli hava kompresör ile sağlanır. Kompresör içten yanmalı motor ile çalıştırılırsa bu motora motojet, türbin ile çalıştırılırsa turbojet motor denir. hava İçten yanmalı motor yakıt Yanmış gazlar yakıt yakıt kompresör türbin hava Yanmış gazlar yakıt Roket motorlarında itme kuvveti yanmış gazların hızla dışarı çıkmasıyla meydana gelir. Roketlerde yakıtın yanması için hava yerine bir yakıcı, genellikle de sıvı oksijen kullanılır. Bu nedenle bu sistemlerde kompresör ve türbin gibi elemanlar yoktur. Yakıtın yanması ve gazların çıkması ile roketin ağırlığı gittikçe azalır. yakıt Sıvı oksijen pompa Yanma odası Yanmış gazlar 1 Jeneratör ve Elektrik Motorları Jeneratörler mekanik enerjiyi elektrik enerjisine çeviren teknik yapıtlardır. Jeneratörlere mekanik enerji türbin veya içten yanmalı özellikle dizel motorları tarafından verilir. Elektrik motorları ise elektrik enerjisini mekanik enerjiye çeviren teknik yapıtlardır. Motorlar doğru akım ve alternatif akım motorları olarak ikiye ayrılırlar. Jeneratörlerin ve elektrik motorlarının yapıları çok benzerdir. Basit olarak bir jeneratör veya elektrik motoru iç kısmında sargılar bulunan bir stator ve bunun içinde dış kısmında sargılar bulunan bir rotordan meydana gelir. Rotor, rotor mili denilen bir mil zerinde bulunur ve beraber dönerler. Elektrik motoru 3 4

26 Sargılar kutuplar tarafından oluşturulan bir manyetik alan içinde bulunurlar. Rotor, milden verilen bir mekanik enerji ile döndürülürse, sargıdan elektrik akımı elde edilir ve sistem jeneratör olur. Sargıya elektrik akımı verilirse rotor döner, rotor miline bir mekanik enerji verilir ve sistem motor olur. 5

27 Buhar Kazanları MAKİNE BİLGİSİ Ders 5 Yrd. Doç. Dr. Yüksel HACIOĞLU Bazı temel bilgiler: Su, 1 atm lik basınç altında 100 C de buharlaşır ve hacmi büyük ölçüde artar. Meydana geldiği su ile dengede olan buhara doymuş buhar denir. Sıcaklığın düşmesi durumunda doymuş buhar derhal yoğunlaşır yani su halini alır. Doymuş buharın ısıtılmasına devam edilirse buharlaşma ve hacmin artması hiçbir su zerresi kalmayıncaya kadar devam eder. Bu buhara kuru buhar denir. Buhar kazanlarının çeşitleri Doymuş buhar, kuru buhar haline gelinceye kadar sıcaklık sabit kalır. Kuru buharın ısıtılmasına devam edilirse sıcaklık ve hacim artar ve kızgın buhar elde edilir. Buhar kazanlarında suyun buharlaştırılması için katı (kömür), sıvı (fuel-oil) ve gaz (doğal gaz) yakıtları kullanılır. Yanma sonucu yakıtların kimyasal enerjisi ısı enerjisine dönüştürülür ve bu enerji kazanın su kısmına iletilerek suyun sıcaklığı yükseltilir. En geçerli sınıflandırma yanma sonucu meydana gelen gazlar ile su arasındaki ısı iletimine dayanan sınıflandırmadır. Bu bakımdan kazanlar alev veya duman borulu ve su borulu olmak üzere ikiye ayrılabilirler. Duman borulu kazanlarda yanma gazları bir takım borulardan geçerek, boruların çevresinde bulunan suyu ısıtır ve buharlaştırır. Su borulu kazanlarda ise tersine, su borulardan geçer ve ısıyı boruların çevresinde bulunan gazlardan alır. 3 4

28 buhar çıkışı Buhar kazanlarının teknik bakımdan değerlendirilmesi üretilen buhar miktarı, etkin alan, verim, ocak yüklenmesi gibi faktörlere göre yapılır. Su girişi Bunlardan en çok üretilen buhar miktarı ve etkin alan kullanılır. Alev borulu buhar kazanı Hava ve yakıt girişi Yanma odası Su boruları baca Üretilen buhar miktarı, kazanın bir saatte ürettiği buhar miktarıdır ve kg/saat veya ton/saat olarak ifade edilir. Bu değer basınç ve sıcaklığa bağlıdır ve bu değerlerle birlikte verilmelidir. Etkin alan, sıcak gazlardan suya, ısı enerjisinin iletildiği alandır ve m² olarak ifade edilir. Su borulu buhar kazanı 5 6 Su borulu buhar kazanlarında su dolaşımı doğal veya suni olabilir. Doğal dolaşım, suyun soğuk ve sıcak yoğunluk farkına dayanarak olur. buhar çıkışı Su girişi Alev veya duman borulu kazanların su hacimleri büyük ve ısınma süreleri uzundur; ayrıca oldukça büyük yer kaplarlar. Alev borulu kazanlarda boruların çapları büyüktür ve sayıları bir veya ikidir. Bu kazanların hacimlerinin fazla olmasından dolayı yük değişimlerinde kısa sürede etkilenmezler. Suni dolaşım, bir pompanın yardımıyla gerçekleşir. Hava ve yakıt girişi baca Temizlenmeleri kolaydır ve bu nedenle kalitesi yüksek olmayan su kullanılabilir. Yanma odası Su boruları 7 8

29 Isı değiştiricileri Su borulu kazanlar, duman borulu kazanlara göre ısınma süreleri kısa ve aynı değerdeki kazan gücü için çok daha az yer kaplarlar. Bu nedenle sanayide büyük miktarda buhar gereksinimlerini karşılamak için kullanılırlar. Ancak su borulu kazanlar, su hacimlerinin az olması nedeniyle yük değişimlerine daha hassastırlar. Borularının temizlenmesi daha zordur ve bu nedenle kaliteli su kullanılır. Isı değiştiricileri (eşanjör), bir cidarla ayrılmış ve aralarında sıcaklık farkı bulunan iki akışkan arasında ısı iletimini sağlar ve böylece sıcaklığı daha yüksek olan akışkanı soğutur ve sıcaklığı düşük olanı ısıtır. Bu nedenle ısı değiştiricileri ısıtma ve soğutma için kullanılır. Akışkanların birisi su diğeri gaz, her ikisi su veya her ikisi gaz olabilir. Akış aynı veya ters yönlü olabilir Malzeme olarak yüksek basınç ve sıcaklık olan yerlerde alaşımlı çelikler ve normal şartlarda ısı iletim katsayısı yüksek olan bakır veya pirinç kullanılır. Isı değiştiricilerinde önemli problemlerden birisi korozyon, ikincisi ise su kullanıldığı durumda boruların taşla kaplanmalarıdır. Çeşit olarak boru tipi ve plakalı eşanjörler mevcuttur. Plakalı tipte ısı iletim yüzeyinin arttırılması amaçlanmaktadır. Boru tipi ısı değiştiricisi (eşanjör) Plakalı ısı değiştiricisi (eşanjör) 11 1

30 Radyatör ve kazandan oluşan bir kalorifer sistemi İdeal Buhar Sıkıştırmalı Soğutma Çevrimi: Ilık ortam Radyatör Radyatör Soğuk su hattı Sıcak su hattı Radyatör Radyatör Kazan pompa Radyatör 1 : isantropik sıkıştırma 3 : yoğuşma 3 4 : genişleme 4 1 : buharlaşma Q L : Soğutulan ortamdan çekilen ısı Q H : Isıtılan ortama verilen ısı W g : Verilen iş 3 4 Kısılma vanası Q H Yoğuşturucu Buharlaştırıcı Q L Soğutulan ortam Kompresör 1 W g Pompalar Yoğuşturucu Kısılma vanası Buzdolabı Kompresör Buharlaştırıcı 3 4 Kısılma vanası Ilık ortam Q H Yoğuşturucu Buharlaştırıcı Q L Soğutulan ortam Kompresör 1 W g Tulumba adını da taşıyan pompalar verilen mekanik enerjiyi basınç şeklinde hidrolik enerjiye dönüştürür. Su çıkış ağzı Bu enerji ile sıvı alt tarafta bulunan bir depodan üst tarafta bulunan başka bir depoya gönderilir. Buradan belirli bir şebeke içinde ihtiyaç olan yerlere dağıtılır veya yararlı bir iş yapılır. Su emiş hattı Su Basma kolu Piston kolu Silindir Piston Tek yönlü kapak Sızdırmazlık contası Tek yönlü kapak 15 Bir çeşit su pompası olan ve elle çalışan tulumba 16

31 Pompalarda çevre basıncı önemli bir rol oynamaktadır. Sıvı, emme deposundan pompaya kadar çevre basıncının etkisiyle ulaşmaktadır. Basma deposu Üst seviye Burada pompa yalnızca sıvının pompaya girmesini kolaylaştıran emme borusunun pompaya girişinde bir hava boşluğu (vakum) oluşturmaktadır. Sıvının emilmesi için tek koşul pompadaki hava boşluğunun, çevre basıncından daha düşük olmasıdır. Çevre basıncı hava (atmosfer) veya başka bir ortamın yarattığı basınç olabilir. Basma borusu Pompa Alt seviye Emme deposu Çek valf Emme borusu Hava (çevre) basıncı Filtre Basma yüksekliği Emme yüksekliği Toplam basma yüksekliği 17 Pompaların çalışma ilkesi 18 Pistonlu pompalar Pompalarda önemli olan belirli bir basıncı meydana getirmek ve bu basınçla sıvıyı belirli bir yüksekliğe basmaktır. Bu nedenle pompaların basıncı genellikle metre su sütünü (mss) olarak verilmektedir. Gerek pompanın gerekse çevre basıncının basma yüksekliği sürtünme kayıplarından etkilenmektedir. Pistonlu pompalar bir silindir ve bunun içinde hareket eden bir pistondan meydana gelirler. Emme subapı silindirin içerisine doğru açılır ve sıvıya sadece dışardan silindir içine girme imkanı verir. Manivela Piston Biyel Sızdırmazlık elemanı Çıkış çek-valfi Giriş çek-valfi Sürtünme kayıpları, sıvının boruların iç cidarları ile sürtünmesinden, dirsek, valf ve musluklarda sürtünme ve direnç kayıplarından meydana gelir. Basma subapı silindirin dış kısmına doğru açılır ve sıvıya silindir içinden dışarıya çıkma imkanı verir. Subaplar çek-valf şeklindedir ve tek yönde akma imkanı verirler. Hidrolik direnç adını da taşıyan sürtünme kayıpları basma yüksekliğini azaltmaktadır. 19 0

32 Piston sola doğru (alt ölü nokta) hareket ederken silindir içerisinde basıncın düşmesine neden olan hava boşluğu (vakum) oluşur. Görüldüğü gibi pistonlu pompanın iş çevrimi emme ve basmadan meydana gelir. Bunlardan sadece basma sırasında sıvı basıldığına göre sürekli bir debi elde edilemez. Bu çevre (hava) basıncının etkisi altında emme deposundaki sıvı emme subapını açar ve silindir içerisine emilir. Piston basma strokunda sağa doğru (üst ölü nokta) hareket ederken oluşan basınç artışı emme subapının kapanmasına ve basma subapının açılmasına neden olur ve böylece sıvı basma deposu veya şebekeye basılır. Sürekli debi elde etmenin yöntemlerinden biri pistonlu pompaları tandem şeklinde çalıştırmaktır. Pistonlu pompalar kendi kendine emmeye başlayabilen, hidrolik verimleri yüksek, yüksek basınç meydana getiren ancak tek başlarına sürekli debi oluşturamayan pompalardır. 1 Eksenel Pistonlu Pompa Radyal Pistonlu Pompa Pistonlar bir silindir bloğun içerisine radyal olarak yerleştirilirler. Pistonlar eğik bir çalıştırma plakasına bağlıdırlar. Pistonlar eksantrik mil ile hareket ettirilirler. Plakanın dönmesiyle bir piston alt taraftan üst tarafa geçişinde emme strokunu; üst taraftan alt tarafa geçişinde basma strokunu gerçekleştirir. 3 4

33 Dönel pompalar Dişli Pompa Dişli çarklı pompalar, kapalı bir gövde içerisinde bulunan ve birbirini kavrayan iki dişli çarktan meydana gelir. Döndüren dişli Paletli Pompa Gövdeye göre eksantrik konumda olan, rotor üzerindeki kanallarda radyal hareket edebilen paletler mevcuttur. Dişli çarktan biri motor miline bağlanır, bununla birlikte döner ve serbest olarak yerleştirilen diğer dişliyi döndürür. Dönme sırasında emme tarafında kısmi bir vakum oluşur ve sıvının pompaya girmesini sağlar. Dişlilerin dönmesiyle sıvı basma tarafına doğru sürüklenir ve buraya geldiğinde dışarıya basılır. Döndürülen dişli Rotorun dönmesi sırasında oluşan merkezkaç kuvvetleri paletleri dışarıya savurur ve uçlarını gövdeye dayanmaya zorlar. Böylece rotorun dönmesi sırasında pompa içerisinde genişleyen ve tekrar daralan ayrı ayrı hücreler oluşur. Genleşme durumunda hücrelere sıvı emilir, daralma sırasında bu sıvı dışarıya basılır. 5 6 Hidrolik mekanizmalar Santrifüj pompa Bir gövde ve kanatlardan oluşan bir çarktan meydana gelmektedir. Çark gövdeye göre eksantrik yerleştirilmektedir. Çarkın merkez kısmından eksenel olarak giren sıvı, çarkın kanatları taraından döndürülür ve merkezkaç kuvvetlerin etkisi altında çark ile gövde arasındaki boşluğa fırlatılır. Burada dairesel bir yörünge takip ederek basma ağzından çıkar. Basınçları ve hidrodinamik verimleri düşüktür. Emme borusunda vakum yaratamadığı için pompanın besleme deposunun su seviyesinin altına yerleştirilmesi veya başlangıçta pompa gövdesinin su ile doldurulması gerekir. Hidrolik sistemlerde, bir sisteme bir basınç verilirse, bu basınç tüm sitemi aynı değerle etkiler (Pascal kanunu). F F P P 1 1 A1 A Örnek: A1 10 cm A 60 cm A F 1000*9, N 10 1 F1 F N A 60 A 60 s1 s 0 10 cm A1 10 Hidrolik Vinç {. pistonunun 0 cm stroku için 1. piston 10 cm strok yapmalıdır } 7 8

34 Kompresörler Kompresörler; herhangi bir işte kullanılmak üzere gazları düşük basınçtan yüksek basınç haline getiren makinelerdir. İlke olarak çalışma prensipleri aynı olan pompa ile kompresör arasındaki fark, gazların sıvılara göre sıkıştırılabilir ve yoğunluklarının çok daha düşük olmalarından ileri gelmektedir. Pistonlu Kompresör Pistonlu pompalarda olduğu gibi pistonlu kompresörlerde de iş çevrimi emme ve basma olmak üzere iki kademeden meydana gelir. Sıkışma sırasında gazların basıncı ve sıcaklığı artar, genleşmede ise basıncı ve sıcaklığı azalır. Bu nedenle kompresörden çıkan basınçlı hava, iş makinesinde genleşir, basıncı ve sıcaklığı azalır ve önlem alınmazsa bir kısmı su damlacıkları şeklinde yoğuşur Dönel kompresörler Paletli kompresör Santrifüj kompresör Vidalı kompresör 31

35 İmalat Yöntemleri MAKİNE BİLGİSİ Ders 6 Yrd. Doç. Dr. Yüksel HACIOĞLU Talaşsız İmalat Talaşlı İmalat Fiziksel-Kimyasal Hammaddeye talaş kaldırmadan bir şekil verilir Döküm Dövme Presleme Haddeleme Derin çekme Sıvama Bükme Kaynak Lehim Yapıştırma Perçinleme Hammaddeye bir takımın yardımıyla talaş kaldırarak şekil verilir Tornalama Frezeleme Delme Planyalama-Vargelleme Broşlama Taşlama Honlama Lepleme Hammaddeye esasen talaş kaldırarak şekil verilir, ancak bunun için fiziksel ve kimyasal işlemler kullanılır Dalma elektroerozyon Tel erozyon Kimyasal frezeleme Lazer Plazma Su Jeti Talaşsız imalat yöntemleri DÖKÜM Kum döküm Döküm, parçalara sıvı veya viskoz durumunda bulunan malzemeyi, önceden hazırlanmış ve içinde parçanın şeklini temsil eden bir boşluk bulunan bir kalıba döküp, katılaşmaya bırakarak şekil verme işlemidir. Malzeme genelde fırınlarda sıvı durumuna getirilir, boşluk ise elle veya model denilen ve parçayı temsil eden bir elemanla oluşturulur. Kum döküm ucuz olmasından dolayı en çok kullanılan ve genelde metallere uygulanan bir dökme yöntemidir. Burada ilk önce parça resmine göre parçanın genellikle ahşap modeli yapılır. Model parçanın karmaşıklığına göre tek veya iki parçadan yapılabilir. 3 İki parçadan yapıldığı düşünülürse modelin her iki yarısı alt ve üst derece denilen ve kum karışımı olan kalıp malzemesi içine yerleştirilir ve sonra çıkarılarak bir boşluk yaratılır. 4

36 Parça içindeki boşlukları meydana getirmek için boşluk içine maça denilen ve yine kum karışımından yapılan döküm elemanı yerleştirilir. Üst derece alt derecenin üzerine konulur, merkezleme pimleri ile merkezlenir ve parçanın kalıbı oluşturulur. Maça Maça desteği Besleyici Düşey yolluk Ayırma yüzeyi Ayrıca kalıba; sıvı haldeki malzemeyi dökmek için yolluk, kalıp içinde parçanın katılaşma sırasında malzemenin büzülmesinden dolayı oluşacak boşlukları sıvı metal ile beslemek için besleyici isimli (dışarıya da açılabilen) kanallar yapılır. Kalıp Kalıp boşluğu Döküm sırasında gazların çıkması için kalıba çok küçük delikler açılır. Bu şekilde hazırlanan kalıba sıvı metal dökülür, malzemenin katılaşması için kalıp bir süre bırakılır, sonra kalıp bozularak parça çıkarılır, yolluklar ve besleyiciler kesilir ve parça temizlenir. 5 6 Kalıp ve maça malzemesi silis kumu, kum tanelerini bağlayan kil, çimento veya reçine ve yüzeyin oksitlenmesini önleyen kömür tozu, tahta talaşı gibi malzemeden oluşur. Modeller ahşap veya daha uzun ömürlü olması istendiğinde alüminyum gibi hafif metallerden yapılır. Modelin yapımında, soğuma ve katılaşma sırasında malzemede meydana gelen büzülmeyi telafi etmek için bir çekme payı verilmesi, ayrıca daha sonra talaş kaldırma ile işlenecek yüzeylere yüzeyin büyüklüğüne bağlı olarak 3 10 mm arasında işleme payı eklenmesi gibi hususlara dikkat edilmelidir. Kabuk döküm Kabuk döküm, kum dökümün bir çeşididir. Burada kumla beraber bağlayıcı madde olarak yüksek sıcaklıkta sertleşen bir termoset reçinesi kullanılır. Kaliteli bir döküm elde edilmesini sağlar ancak pahalı bir yöntemdir. 7 8

37 Hassas döküm 4) Kalıp ısıtılır ve mum akar ) Önce mum veya benzeri bir malzeme bir kalıba enjekte edilerek kalıp meydana getirilir. ) Modeller tek yolluk etrafında bir salkım oluşturacak şekilde bağlanır ) Oluşan boşluğa metal dökülür. 6) Seramik kabuk kırılır 7) Parçalar salkımdan ayrılır 3) Model salkımı çamur banyosuna daldırılır, seramik tozla kaplanır ve seramik kabuğu oluşur. ve parçanın ayrılma yerleri taşlanır. Hassas döküm, kaliteli bir yöntemdir ancak pahalıdır Dolu kalıba döküm Santrifüj döküm Bu yöntemde model olarak kolay yanan polistiren köpüğü kullanılır. Model yapıldıktan sonra kaplanır, sıvı metal dökülür, sıcaklığın etkisi altında model yanar, gaz halinde kalıptan çıkar ve onun yerini metal alır. Bu şekilde kaliteli bir döküm elde edilir. Bu yöntemde erimiş metal, bir eksen etrafında dönebilen bir kalıba dökülür. Kalıbın dönmesi ile oluşan santrifüj kuvvetlerin etkisi ile metal, kalıbın iç şeklini alır. Bu yöntemle yüzey kalitesi çok iyi olan bir parça elde edilir. Yatay santrifüj döküm Erimiş metal Dönme hareketi 11 1

38 Basınçlı döküm Yatay santrifüj döküm Düşey santrifüj döküm Özellikle alüminyum, bakır, çinko, kalay ve magnezyum alaşımlarına ve boyutları küçük olan parçalara uygulanır. Bu yöntemde erimiş metal yüksek bir basınçla, metalden yapılan bir kalıba doldurulur. Sıvı metal katılaşıncaya kadar basınç uygulanır ve sonra parça kalıptan çıkarılır. Yöntemin sıcak ve soğuk hazneli olmak üzere iki çeşidi vardır Sıcak hazneli yöntem erime noktaları düşük çinko ve kalay gibi malzemelere uygulanır. Bir potada eriyen malzeme bir piston yardımıyla kalıba sevk edilir. piston pota hazne Soğuk hazneli yöntem alüminyum ve magnezyum alaşımlarına uygulanır. Bir fırında eritilen metal, bir kapla kalıba bağlı döküm odasına getirilir. Bir piston yardımıyla kalıba basılır ve sonra kalıptan çıkarılır. Erimiş metal piston 15 16

39 PLASTİK ŞEKİL VERME Plastik şekil vermede hammaddeye, belirli bir baskı yaparak istenilen şekil verilir. Burada baskı ile malzeme kalıcı (plastik) şekil değiştirme durumuna getirilir ve bu durumda verilen şekil kalıcı olur. Bu yöntemin uygulanabilmesi için malzemenin sünek olması gerekir. İşlem sıcak veya soğuk olarak yapılır. Bu yöntemin dövme, haddeleme ve sac işleme gibi çeşitleri vardır. Dövme Dövmede belirli bir sıcaklığa kadar ısıtılan hammaddeye darbe veya sürekli şekilde basınç uygulayarak şekil verilir. Dövme açık veya kapalı olabilir. Açık dövme şahmerdan, pres ile veya küçük parçalar için elle yapılabilir. Açık dövmede hammadde örs üzerine konulur ve vurucu baş veya çekiçle vurulur Kapalı dövmede presler kullanılır. Kapalı dövmede iç kısmında parçanın boşluğu bulunan iki parçalı kalıp kullanılır. Kalıbın üst kısmı presin basma başına ve alt kısmı presin tablasına yerleştirilir. Alt kalıbın boşluğuna ısıtılmış hammadde konulur, büyük bir kuvvetle üst kalıp alt kalıbın üzerine basılır ve hammadde kalıp boşluğunun yani parçanın şeklini alır. Haddeleme Haddeleme, hammaddeyi kendi ekseni etrafında dönen iki rulonun arasından geçirerek şekil verme işlemidir; bu rulolara merdane denir. Genelde istenilen kalınlığa veya şekle ulaşmak için hammadde birkaç defa merdaneler arasından geçirilebilir. Merdane Karmaşık parçalarda işlem birden fazla kademede yapılır. Parçanın tam oluşması için kalıba biraz fazladan malzeme konur. 19 0

40 Genellikle bu yöntemle kalınlıkları ince olan sac, levha, kare veya dairesel çubuklar veya çeşitli profiller elde edilir. Tel çekme Tel çekmede hammadde, ortasında tel çapının büyüklüğünde bir delik bulunan bir kalıptan çekilir. Paslanmaz çelik levhanın sıcak haddelenmesi Sadece bir telin kesiti düşürüleceği gibi, kare kesitli çubuk kullanılarak da tel elde edilebilir. Kare kesitli olarak giren çubuk yuvarlak kesitli olarak çıkar. Tel istenilen çap değerine, birden fazla kademede getirilebilir. Metal çubuk (filmaşin) Tel çekme işlemi Kalıplar 1

41 İmalat Yöntemleri MAKİNE BİLGİSİ Ders 7 Yrd. Doç. Dr. Yüksel HACIOĞLU Talaşsız İmalat Talaşlı İmalat Fiziksel-Kimyasal Hammaddeye talaş kaldırmadan bir şekil verilir Döküm Dövme Presleme Haddeleme Derin çekme Sıvama Bükme Kaynak Lehim Yapıştırma Perçinleme Hammaddeye bir takımın yardımıyla talaş kaldırarak şekil verilir Tornalama Frezeleme Delme Planya-Vargel Broşlama Taşlama Honlama Lepleme Hammaddeye esasen talaş kaldırarak şekil verilir, ancak bunun için fiziksel ve kimyasal işlemler kullanılır Dalma elektroerozyon Tel erozyon Kimyasal frezeleme Lazer Plazma Su Jeti Sac işleme Haddelemeden çıkan sac ve bant adını taşıyan dar saclara kesme, bükme, derin çekme, sıvama ve şişirme gibi işlemlerle şekiller verilebilir. Bu işlemler genellikle soğuk olarak yapılır. α β Pul (veya rondela) gibi parçalar saclardan kesme zımbası veya koparma zımbası ile delme yoluyla elde edilirler. Zımbalamada delme işlemi zımba adını taşıyan kesme kalıplarda yapılır. Burada zımba kesme işlemini yapan takımdır. zımba Kesme Saclarda kesme; ayırma ve delik delme (zımbalama) şeklinde olabilir. Ayırmada makas denilen ve uçları kama şeklinde olan bir takım kullanılır. Burada takım rolünde olan makasın kama açısı β ve serbest açısı α önemlidir. Bu işlemde sac parça ikiye bölünür. Bazı durumlarda makara şeklinde makaslar da kullanılır. 3 Koparma delmesinde önemli bir konu, zımba ile matris arasındaki boşluktur. Boşluk çok büyük seçilirse sac kesilmez; çok küçük seçilirse kesme zorlaşır. boşluk Sac metal 4

42 Bükme Bükme çeşitli şekillerde olmakla birlikte; basit bükme, kıvırma, oluk, kenetleme, keskin köşeli biçimde olabilir. çekme Nötral eksen Bükmede parçanın dış tarafında çekme gerilmeleri ve dolayısıyla basma uzama, iç tarafında ise basma gerilmeleri ve buna bağlı kısalma meydana gelir; parçanın tarafsız denilen ekseninde gerilmeler sıfır olur. Nötral eksen Düz boy Çekme ve basma gerilmeleri malzemenin akma sınırını aştığında bükmeden sonra parça kalıcı şeklini korumakla birlikte bir miktar geri esneme meydana gelebilir. Geri esneme sonrası Geri esneme öncesi kalınlık Gerilmeler malzemenin kopma sınırını aştığında, özellikle parçanın dış tarafında çatlaklar ve yırtılmalar, iç kısmında ise büzülmeler oluşur. 5 6 Basit bükmede elle basit tertibatlarla, akbant denilen preslerde veya başka tertibatlarla yapılır. Seri imalatta bükme işlemi için kalıplar kullanılır. Bükme kalıbı esasen bir bükme zımbası ve matristen oluşur. Bu iki elemana çeşitli şekiller vererek çeşitli bükme şekilleri elde edilir. Derin çekme Derin çekme ile şekilde görülen ve bunlara benzeyen parçalar üretilir. Bu amaçla ilk önce sacdan yuvarlak bir parça kesilir ve sonra şekildeki gibi kalıpla çekme işlemi yapılır. Çekme işleminde kalıbın hareketli parçası olan çekme zımbası bastırılır ve çekme işlemi gerçekleştirilir. İşlem parça derinliğine göre bir veya birkaç kademede gerçekleştirilir. 7 8

43 Sıvama Şişirme Bu yöntemde parça şeklinde olan şablon veya mastar adını taşıyan bir kalıp kullanılır. Mastar Sac Şişirmede genellikle daha önce çekme veya sıvama ile elde edilen parçalara tam olarak istenilen şekil verilir. Mastar kendi etrafında dönen örneğin bir tornanın iş miline yerleştirilir, sac mastara dayandırılır ve sonra sıvama çubuğu veya rulosu ile basılarak mastar şeklini almaya zorlanır. Rulo Burada bir kap içine yüzeyi parça şeklinde olan bir kalıp konulur ve sac üzerine hidrolik yağ ile basınç uygulayarak parça şeklini alır. Yağ ile parça arasında bir lastik membran vardır Ekstrüzyon ve soğuk basma Merdane ile şekillendirme Ekstrüzyon yönteminde ısıtılmış hammadde stampa denilen bir pistonun yardımıyla, kesiti daha küçük olan bir matrise basılır. İşlem sonucu şekilde verilen boş veya dolu profiller elde edilir. biyet (malzeme) kalıp profil pres Soğuk basmada kütük biçimindeki malzeme bir matrisin içine konulduktan sonra, bir zımba ile bastırılmakta ve matristeki boşluğa göre parça elde edilmektedir. 11 1

44 Kaynak Parçaları veya malzemeleri montaj amacıyla bağlama yöntemleri genellikle ikiye ayrılır; çözülemeyen ve çözülebilen bağlama yöntemleri. Kaynak çözülemeyen bir bağlama yöntemidir. Kaynak ısı yoluyla parçaları birbirine bağlama yöntemidir. İşlemde elektrot denilen ek bir malzeme kullanılabilir veya kullanılmayabilir. Ek bir malzeme kullanıldığı durumda bu malzeme kaynak bağlantısını oluşturur. Bunun yanı sıra kaynak işlemlerinde gaz, toz ve pasta gibi yardımcı malzemeler de kullanılabilir. Metallerin kaynağı kullanılan teknoloji bakımından ergitme ve basınç kaynağı olarak ikiye ayrılır Ergitme kaynağı Ergitme kaynağında ısının yardımıyla elektrot denilen ek bir malzemeyi eritip bağlama gerçekleştirilir; bu arada ana malzemenin sınırlı bir bölgesi de erir. Isıyı meydana getirme bakımından ergitme kaynağı gaz kaynağı ve elektrik ark kaynağı olabilir. Gaz ergitme kaynağında ısı, birisi yanıcı (genellikle asetilen) diğeri yakıcı (oksijen) gazlarının yanmasıyla oluşan alevle sağlanır. Bu kaynak biçimine oksi-asetilen kaynağı denir. Oksi-asetilen kaynağında oluşturulan alevin ortalama sıcaklığı 300 C dir

45 Elektrik ark kaynağında ısı, metalik bir elektrot ile iş parçası arasında oluşan elektrik arkı tarafından sağlanır. Burada bakır veya grafitten imal edilen elektrotlar erimez, yalnızca elektrik akımını iletirler. Kaynak makinası dc veya ac güç kaynağı Elektrot tutucusu Elektrot Ark Parça İş kablosu Elektrik ark kaynağının toz altı, TIG (Tungsten Inert Gaz; argon gazı kullanılır), MIG (Metal Inert Gaz; helyum, argon veya bunların karışımı kullanılır) ve MAG (Metal Active Gaz; karbondioksit gazı kullanılır) adlarını taşıyan gaz altı kaynak çeşitleri vardır. Bu özel elektrik ark kaynağı çeşitlerinde amaç kaynak dikişi üzerinde havanın oksidasyon etkisini önlemek ve kaynağın mukavemetini iyileştirmektir. İş emniyeti bakımından, kaynak işlemi yapan operatörlerin koruyucu gözlük, maske ve eldiven kullanmaları gerekir. Elektrot kablosu Basınç kaynağı Elektrik direnç kaynağı Elektrot ucu Elektrot Basınç kaynağında ek bir malzeme kullanılmaz. Burada ısı ile birlikte parçalar birbirlerine bastırılır, ısının yoğun olduğu temas yerlerinde malzemede bir yumuşama (kısmen ergime) meydana gelir ve bağlama difüzyon (atomların bir malzemeden bir diğerine geçmesi) ile gerçekleşir. Kaynak noktası Elektrot Parçalar arası boşluk Isıdan etkilenen bölge Basınç kaynağı; elektrik direnç, ultrasonik ve sürtünme kaynağı şeklinde olabilir. Kaynak noktaları 19 0

46 Sürtünme kaynağında kaynak için gereken ısı parçaların birbirine sürtünmesi ile sağlanır. Bu yöntemde parçalar birbirine bastırılmakla beraber, birisi döndürülür ve diğeri sabit tutulur. Bu şekilde temas yüzeyinde meydana gelen sürtünme sonucu ısı oluşur, temas yüzeyinde yumuşama meydana gelir ve kaynak bağlantısı oluşur. Yöntem özellikle plastik malzemelere uygulanır. Ergitme kaynağı yüksek mukavemet sağlayan bir yöntemdir ve genellikle kalınlıkları s 4 mm olan parçalara uygulanır. Mukavemeti daha düşük olan basınç kaynağı, kalınlıkları s < 4 mm olan ve genelde sacdan yapılmış parçalara uygulanır. Plastik malzemelerin kaynağı; sürtünme, sıcak gaz ve sıcak eleman gibi yöntemler ile gerçekleştirilir. Sıcak eleman kaynağında önce bağlanacak yüzeyler, ısıtılmış (kızgın) bir eleman ile yumuşatılır. Sonra kızgın eleman hızlı bir şekilde uzaklaştırılır ve sonra parçalar birbirine bastırılarak bağlama sağlanır. 1 Metallere uygulanan ergitme kaynağı, şekil bakımından alın, köşe ve bindirme kaynağı şeklinde olabilir. Alın kaynakta, kaynak yapılmadan önce parça kenarları işlenmekte ve kaynak ağızları meydana getirilmektedir. Kaynak işlemi esnasında bu ağızlar eriyen elektrot malzemesi ile doldurulur ve soğumaya bırakılır. Köşe kaynağı Bindirme kaynağı Alın kaynağı 3

47 İmalat Yöntemleri MAKİNE BİLGİSİ Ders 8 Yrd. Doç. Dr. Yüksel HACIOĞLU Talaşsız İmalat Talaşlı İmalat Fiziksel-Kimyasal Hammaddeye talaş kaldırmadan bir şekil verilir Döküm Dövme Presleme Haddeleme Derin çekme Sıvama Bükme Kaynak Lehim Yapıştırma Perçinleme Hammaddeye bir takımın yardımıyla talaş kaldırarak şekil verilir Tornalama Frezeleme Delme Planya-Vargel Broşlama Taşlama Honlama Lepleme Hammaddeye esasen talaş kaldırarak şekil verilir, ancak bunun için fiziksel ve kimyasal işlemler kullanılır Dalma elektroerozyon Tel erozyon Kimyasal frezeleme Lazer Plazma Su Jeti Talaşlı İmalat Talaşlı imalat metal, plastik ve ahşap gibi malzemelerin üzerinden veya iç kısmından talaş denilen malzemenin kaldırılarak şekil verme işlemidir. Bahsi geçen hareketlerin takım veya parça tarafından yapılması çeşitli talaş kaldırma yöntemlerini meydana getirir. Talaş kaldırma işlemi ucu keskin bir takımla ve takım tezgahı denilen makinelerle yapılır. Esasen tornalama, frezeleme, delme, planyalama-vargelleme ve taşlama olmak üzere beş ana talaş kaldırma yöntemi vardır. Bu işlem takım ile parçaya çeşitli hareketler verilerek gerçekleştirilir. Bu hareketler kesme, ilerleme veya yardımcı olmak üzere üç şekildedir. Talaş kaldırma yöntemleri Kesme hareketi talaş kaldıran harekettir; ilerleme hareketi parçanın uzunluğu veya genişliği boyunca işlenmesini; yardımcı hareket ise takımın parçaya göre ayarlanmasını sağlayan harekettir. Tornalama Frezeleme Planyalama- Vargelleme Delik işleme Taşlama 3 4

48 Tornalama Tornalama işleminde dönme şeklinde olan kesme hareketini parça, ilerleme hareketini ise takım yapar. Takım parça eksenine paralel bir hareket yaptığı durumda boyuna tornalama, ilerleme hareketi parça eksenine dik olduğu durumda alın (radyal) tornalama işlemi söz konusudur. Boyuna tornalama ilerleme hareketi Alın tornalama kesme hareketi kesme hareketi yardımcı hareket ilerleme hareketi Üniversal torna tezgahı 5 6 Tornalama ile genellikle silindirik ve konik iç ve dış yüzeyler işlenir. Frezeleme Silindirik tornalama Delik delme Kanal açma Frezelemede takım dönme şeklinde kesme hareketi ve parça ilerleme hareketini yapar. Konik tornalama Delik büyütme Diş açma Takımın kesme işlemini çevresinde bulunan dişlerle yaptığı durumda işleme çevresel, alın yüzeyinde bulunan dişlerle yaptığı durumda alın frezeleme denir. Çevresel frezeleme Kesme hareketini gerçekleştirebilmek için takım iş miline, ilerleme hareketini yapmak için parça tezgah tablasına tutturulur. 7 8

49 Üniversal freze tezgahı Freze takımları Delik işleme Delik işlemede parça sabit olup, takım hem dönme şeklinde kesme hem de ilerleme hareketini yapar. Takım Tabla Bu amaçla takım matkap tezgahının iş miline, parça ise tezgahın tablasına tutturulur. Delik işleme; delik delme, delik genişletme, havşa başı açma, vida açma gibi işlemlerden meydana gelir Matkap tezgahı El matkabı Delik delme Raybalama Diş açma Matkap ucu tabla Konik havşa başı açma Silindirik havşa başı açma 11 1

50 Planyalama Vargelleme Planya ve vargellemenin ortak özelliği kesme hareketinin doğrusal olmasıdır. Kullanılan takım tek ağızlı bir takımdır. Planya tezgahı Vargel tezgahı Planyalamada doğrusal hareketi takım, vargellemede ise doğrusal hareketi tezgah tablasına bağlı olan parça yapmaktadır. V : kesme hızı U : ilerleme hızı Planyalama Vargelleme Her iki yöntemde de kesme hareketi, talaş kaldırılacak yüzey boyunca ileri ve geri olmak üzere bir çift stroktan oluşur. İleri harekette talaş kaldırılır, geri harekette ise talaş kaldırılmaz takım yalnızca parçaya değmeden geri döner ve geri döndükten sonra yana doğru yani kesme yönüne dik ilerleme hareketi yapar ve tekrar çift stroktan oluşan bir kesme hareketine başlar. Planyalama ve vargelleme ile işlenen düzlemsel yüzeyler Vargel tezgahlarında planya tezgahlarına göre göreceli olarak daha büyük boyutlu parçalar işlenmektedir. Planyalama ve vargelleme ile işlenen kanallar ve eğrisel yüzeyler 15 16

51 Taşlama Taşlama; aşındırıcı bir malzemeden yapılan ve taş adını taşıyan takımla talaş kaldırma işlemidir. Düzlemsel taşlama tezgahı Silindirik taşlama tezgahı Taşlama işlemi, tornalama, frezeleme, delik işleme, planyalama ve vargellemeden sonra, imalat ve yüzey kalitesini iyileştirmek için uygulanan nihai bir işlemdir. Taşlama uygulanan yönteme göre düzlemsel (satıh) ve silindirik olmak üzere iki gruba ayrılır. Her iki taşlama yönteminde de kesme hareketi dönme hareketi yapmakta olan takım tarafından yapılır. İlerleme hareketi parça veya takım tarafından yapılabilir Taş adını taşıyan taşlama takımları birbirine bağlı binlerce aşındırıcı (abrazif) taneciklerden oluşan bir takımlardır. Bir taş; aşındırıcı tanecikleri ve bağlama maddesi olmak üzere iki elemandan meydana gelir. Bağlama maddesi ile bağlı olan tanecikler arasında boşluklar bırakılır. Fiziksel-Kimyasal İşleme Yöntemleri Daha önce incelenen işleme yöntemlerinin uygulanamadığı özellikle sert malzemeler, fiziksel-kimyasal yöntemlerle işlenirler. Bunlar; dalma ektro erozyon, tel erozyon, kimyasal işlem, elektrokimyasal, elektron çubuğu, lazer, plazma gibi işlemlerdir. Bu yöntemlerde de bir nevi talaş kaldırma söz konusudur. Fakat bunun için kesici takım yerine fiziksel-kimyasal yöntemler kullanılır. Tanecik ve toz halinde bulunan aşındırıcılar çok hassas işlemler için kullanılan sert malzemelerdir (alüminyum oksit, silisyum karbür, sentetik elmas gibi). 19 0

52 Dalma elektro erozyon Bu işlemde malzeme kaldırma işlemi, takım fonksiyonu yapan bir elektrot ile parça arasında meydana gelen yüksek frekanslı kıvılcımların yardımıyla gerçekleştirilir. Güç kaynağı Elektrot Parça Servo sistemi Dielektrik sıvısı içeren tank Parça ile elektrot arasında elektrik atlamasından dolayı oluşan kıvılcımlar parçayı aşındırır ve parçadan malzeme parçacıkları (talaş) koparır. Parçadan kopan parçacıkları proses yerinden uzaklaştırmak için, parça ile elektrot arasında elektrik akımını geçirmeyen ve dielektrik denilen bir sıvı geçirilir. Takım rolünde olan elektrot çubuk biçimindedir ve buna imal edilecek parçanın aynaya yansıyan şekli verilir. Elektrot parçanın içine daldırılır ve orada parça şeklinde bir boşluk meydana getirir. Elektroerozyon kalıp imalatında parça yuvalarını yapmak için, kesme özellikleri çok kötü olan sert metaller üzerinde delikler, kanallar, karışık boşluklar meydana getirmek için kullanılır. Bu yöntemde elektrot parçayı yansıtacak şekilde işlendiğinden işlemin maliyetini arttırmaktadır. 1 Tel erozyon Tel erozyon işlemi, dalma elektro erozyon işlemi gibidir. Aralarındaki fark tel erozyon yönteminde elektrot olarak tel (bakır veya pirinç tel) kullanılmasıdır. Parça üzerinde işlemin başlayacağı yerde bir delik açılır, bu delikten tel geçirilir, iki makara arasında gerilir ve tele elektrik akımı verilerek işleme başlanır. Pirinç Tel elektrot Alt kılavuz Üst kılavuz Burada işlem elektrik akımının etkisiyle tel ile parça arasında meydana gelen kıvılcımların erozyon etkisiyle gerçekleştirilir. İşlem sonucu oluşan metal parçacıklar dielektrik sıvının yardımı ile uzaklaştırılır. Tel erozyonda tel esasen kesme ile parçaya şekil verir. 3 Fotokimyasal işleme Fotokimyasal işlemde işlenmesi istenen şekil plaka üzerine çizilir. Plakanın şekil alan kısmı maske ile kaplanır ve kimyasal maddelere dayanıklı hale getirilir. Tüm yüzey kimyasal bir maddenin (asit veya alkalin çözeltisi) etkisi altında tutulur ve şekil dışında kalan kısımlardan malzeme kaldırılarak işlenmiş parça elde edilir. 4

53 Bu yöntemle çok ince plakalar üzerine çeşitli şekiller işlenir ve elektronik alanında entegre devre plakaları hazırlanır. Su jeti Bu yöntemde yüksek basınç ve hıza sahip bir su akışı ile genellikle malzemeyi kesme işlemi yapılır. Özellikle parçanın işlenmesinde diğer yöntemlerin kullanımıyla oluşabilecek yüksek sıcaklıklara karşı hassas olan malzemelerde kullanılır. 1- yüksek basınçlı su girişi; 3 - aşındırıcı; 4 - karıştırma tüpü; 6 - kesme su jeti 7 - kesilen parça 5 6

54 MAKİNE BİLGİSİ Ders 9 Yrd. Doç. Dr. Yüksel HACIOĞLU Çelik Demir esaslı Dökme demir Makine yapımında kullanılan malzemeler Metal Metal olmayan Karma malzemeler Demir Doğal Suni olmayan Ağır metaller Hafif metaller Yapı çelikleri Takım çelikleri Rulman çelikleri Dökme demir Dökme çelik Bakır Çinko Kurşun Alüminyum Magnezyum Titanyum Tahta Granit Asbest Plastik Seramik Cam Kuvvetlendirilmiş plastikler Sert metaller Malzemelerin teknik özellikleri Malzemelerin teknik özelliklerini mekanik, fiziksel ve teknolojik olmak üzere üç gruba ayırmak mümkündür. Mekanik özellikler; mukavemet, sertlik, rijitlik, süneklik, aşınma direnci gibi özelliklerdir. Fiziksel özellikler; yoğunluk, metalürjik yapı, kimyasal bileşim, özgül ısı, ısı iletkenliği, elektrik iletkenliği, korozyon direnci gibi özellikleridir. Malzemelerin mukavemeti Mukavemet, malzemelerin yüklere karşı dayanımını ifade eden bir özelliktir. Yükler, kuvvet ve momentleri içerir. Yükler statik ve değişken olabilirler. Statik yükler zamana göre hiç değişmez veya çok uzun aralıklarla çok az değişirler. Değişken yükler ise zamana göre değişen yüklerdir. Buna göre malzemelerin statik ve değişken zorlamalara karşı mukavemetleri vardır ve bunlara malzemenin mukavemet sınırı denilmektedir. Teknolojik özellikler; dökme, dövme gibi şekil verme, kaynak edebilme ve talaş kaldırma ile işlenebilme gibi özellikleri kapsamaktadır. 3 4

55 Malzemeler kuvvetlerin etkisi altında çekme, basma, kesme, eğilme, burulma veya bunların birleşiminden oluşan örneğin, çekme+eğilme, eğilme+burulma gibi etkilerle zorlanırlar. Eğilme Burulma Burkulma Ayrıca basma kuvvetlerinin etkisi altında uzun parçalar burkulma denilen özel bir zorlanmaya maruz kalırlar. Çekme Basma Kesme Çekme + Eğilme Basma+ Burulma 5 6 Bahsedilen bu zorlanmalara karşı malzemenin iç kesitinde iç kuvvetler denilen bir takım kuvvetler meydana gelir. Birim alanda meydana gelen iç kuvvetlere gerilme denir. Çekme ve eğilmede bu gerilmeler σ (sigma), kesme ve burulmada (tou) ile gösterilir. F F A σ : Gerilme, (N/m ) F : Kuvvet, (N) A : Kesit alanı, (m ) σ F Statik mukavemet sınırı Malzemenin statik mukavemet sınırı genellikle çekme deneyleri ile belirlenir. Bu amaçla malzemeden boyutları standart olan bir numune yapılır ve bu numune çekme deney makinesinde çekme deneylerine tabi tutulur. F Çekmeye zorlanan bir elemanda meydana gelen çekme gerilmeleri F A bağıntısı ile tayin edilir. Burada F elemanı zorlayan kuvvet, A elemanın kesit alanıdır. F 7 8

56 Çekme sırasında elemanda L = L-L 0 değerinde bir uzama (şekil değiştirme) meydana gelir. Burada L 0 elemanın başlangıçtaki uzunluğu, L ise çekmeden sonra uzunluğudur. Buna bağlı olarak elemanın uzama oranı denilen bağıl uzaması L L 0 şeklinde ifade edilir. Deneyler numune kopuncaya kadar devam eder. L 0 L Deney sonucunda yandaki gibi düşey ekseninde gerilme, yatay ekseninde uzama oranının bulunduğu bir grafik çizilir. Hooke veya σ-ε (gerilme-şekil değiştirme) grafiği olarak bilinen bu diyagram malzemenin önemli mekanik özelliklerini gösterir. Gerilme, σ s e b a Uzama oranı, ε Sünek malzemelerde diyagram doğrusal ve doğrusal olmayan iki kısımdan meydana gelmektedir. Doğrusal kısım malzemenin elastik; doğrusal olmayan kısım ise malzemenin plastik şekil değiştirme bölgelerini göstermektedir Elastik bölgede yükün kalkması ile malzeme tamamen eski halini alır. Esasen pratik bakımından bu bölgede de çok az kalıcı şekil değiştirme vardır. Plastik şekil değiştirme bölgesinde yükün kalkması ile malzeme eski halini almaz, belirli bir şekil değiştirme kalır. Diyagramda doğrusal kısmın e noktası malzemenin orantı sınırını temsil eder. Bu noktaya kadar σ ile ε arasında σ = E ε Gerilme, σ s e b a Bununla birlikte plastik şekil değiştirme, elastik şekil değiştirmeden sonra meydana geldiği için buradaki toplam şekil değiştirmenin bir kısmı elastik bölgeye aittir. Plastik bölgede yükün kalkması ile elastik şekil değiştirme kaybolur ve sadece plastik şekil değiştirme kalır. şeklinde doğrusal bir bağıntı vardır. Hooke kanunu adını taşıyan bu bağıntıda doğrusal kısmın eğimini gösteren E, malzemenin elastiklik modülü (Young modülü) olarak bilinir. Uzama oranı, ε 11 1

57 Benzer şekilde kesme veya burulmaya zorlanan malzemeler için = G γ bağıntısı vardır. Burada G kesme (kayma) elastiklik modülü, γ ise kesme (kayma) şekil değiştirmesidir. Malzemenin E ve G değerleri ne kadar daha büyük olursa malzeme o kadar daha sert ve rijittir. σ-ε diyagramında gösterilen s noktası kalıcı şekil değiştirmenin başlangıcını gösterir. Bu noktaya karşılık gelen gerilmeye malzemenin akma sınırı (σ AK, R e ) denir. Akma sınırı aşıldıktan sonra gerilme değerlerinde hafif düşüş ve yükselmeler görülebilir. Gerilme, σ s e b a Uzama oranı, ε Bundan sonra malzemede büzülme (boyunlaşma) meydana gelmeye başlar. Ardından büzülme yoğunlaşır ve malzeme en ince yerden kopar (a noktası). Malzemede kopmadan önce meydana gelen en büyük yani b noktasına karşılık gelen gerilmeye kopma sınırı (σ K, R m ) denir Kırılgan malzemelerde kopmadan önce çok az veya hiçbir büzülme ve şekil değiştirme meydana gelmez. Malzeme birden bire kopar. Kırılgan malzemelerin en bilinen örneği pratikte çok kullanılan dökme demirdir. Gerilme, σ Uzama oranı, ε Sünek malzemeler kopmadan önce kalıcı şekil değiştirmeler gösterirler. Sünek malzemelerin basma kopma gerilmeleri çekme kopma değerine yaklaşık olarak eşittir. Kırılgan malzemeler kopmadan önce çok az veya hiç kalıcı şekil değiştirme göstermezler. Kırılgan malzemelerde basma kopma değeri çekme kopma değerinden daha büyüktür. (Örneğin dökme demir için σ bk / σ çk = arasındadır) Sünek malzemelerde kayma kopma sınırı ( K ), çekme kopma sınırının (σ K ) yaklaşık yarısıdır ( K 0,5 σ K ). Kırılgan malzemelerde kayma kopma sınırı ile çekme kopma sınırı değerleri birbirine çok yakındır

58 Örnek Boyu 3 m, çapı 30 mm olan silindirik bir çubuk F = 85 kn değerindeki çekme kuvvetleri ile zorlanmaktadır. Alüminyum alaşımından yapılan çubuğun elastik modülü E = 0, N/mm², orantı sınırı ise 410 N/mm² dir. Çubukta meydana gelen çekme gerilmesini ve uzama miktarını bulunuz. Çekme gerilmesi ç ç F A F d / 4 10,5 N / mm 410 N / mm birim uzama şöyle hesaplanabilir: Toplam uzama hesabı: / 4 10,5 N / L L 0 E ç ç E mm olduğundan Hooke bağıntısı geçerlidir ve 10,5 0, , L L 0, ,154 mm 0 Değişken yüklerde malzemelerin mukavemet sınırı Değişken yükler altında mukavemet sınırına sürekli mukavemet sınırı denir. Bu değer de deneylerle belirlenir. Değişken zorlanmalarda gerilme, kuvvet veya momentler maksimum (σ max, F max, M max ) ve minimum (σ min, F min, M min ) değerler arasında değişir. Değişken yüklemeli durumda ortalama gerilme (σ o ) ve gerilme genliği (σ g ) gibi kavramlar söz konusudur. 0 max min ; g max min Çekme gerilmeleri Basma gerilmeleri gerilme 0 σ g Tam değişken gerilme σ o = 0 0 max σ max σ min min ; σ g σ o > 0 Genel değişken gerilme (çekme ağırlıklı) g max min σ max σ min zaman 19 Özet olarak malzemelerde zorlanmalar statik, tam değişken ve genel değişken şeklinde olabilmektedir. Zorlanmaların şiddetini gerilme genliği (σ g ) gösterir. Bu değer ne kadar daha büyük olursa aynı yüklerde malzemenin kopma tehlikesi o kadar büyüktür. Buna göre gerilme genliğinin değeri en büyük olan (σ g = σ max ) tam değişken zorlanma en tehlikeli zorlanmadır. Onu genel değişken zorlanma ve sonra σ g = 0 olan statik zorlanma takip eder. Yani statik zorlanma en az tehlikeli zorlanmadır. 0

59 Değişken zorlanmalarda kopma, yorulma şeklinde olur. Bu çeşit kopma üç kademede meydana gelir. Birinci kademede iç bünyede yapı hatalarının olduğu yerlerde çok küçük çatlak oluşur ve buna çatlağın oluşumu denir. İkinci kademede değişken zorlamanın etkisi altında çatlak gittikçe büyür ve yayılır (çatlağın yayılması). Üçüncü kademede kalan (mevcut) kesit yükü kaldıramaz ve malzeme birdenbire kopar. Yorulma kopmasında malzemenin kopuncaya kadar geçen çalışma süresine ömür denir ve genellikle yük değişme sayısı (N) ile ifade edilir. Gerilme genliği Sürekli mukavemet sınırı σ D Temsili bir σ N (Wöhler) diyagramı Zaman mukavemeti LogN N Yük değişim sayısı Sürekli mukavemet 1 Sertlik Genel olarak sertlik, bir cismin diğer bir cismin batmasına karşı gösterdiği dirençtir. Sertlik malzeme yüzeyinin kalıcı şekil değiştirmeye karşı gösterdiği direnç olarak da tanımlanabilir. Teknikte bu direnç bir sayı, sertlik sayısı ile ifade edilir. Sertliği ölçmek için birçok yöntem vardır. Bunlardan en çok kullanılanlar; Brinnel (HB), Rockwel (HR), Vickers (HV) ve Shore (HS) dur. Tüm bu yöntemlerde numune veya parça üzerine bilye, koni veya piramit şeklinde bir cisim batırılır. Brinell sertlik Brinell sertlik ölçme yönteminde, malzemenin yüzeyine belirli çapta (genellikle 10 mm çapında) sert bir bilye, belirli bir kuvvetle (genellikle 500 N) ile belirli bir süre (genellikle saniye) bastırılır. Parça üzerinde meydana gelen kalıcı izin yüzey alanı ile ilişkili olarak bir Brinell sertlik değeri (HB) hesaplanır. Deney başka koşullarda yapıldıysa (farklı bilye çapı veya farklı kuvvetle) bu koşulların sertlik değeri ile birlikte belirtilmesi gerekmektedir. 3 4

60 Rockwell sertlik Vickers sertlik Rockwell sertlik ölçme yönteminde, koniklik açısı 10 olan elmastan bir koni, veya çapı 1/16 inch olan çelikten bir bilye kullanılır. Burada ilk önce bir ön kuvvet örneğin 100 N ve sonra örneğin 1400 N ile esas iz meydana getirilir. Rockwell sertliği, iki iz arasındaki derinlik farkı ile ters orantılı bir şekilde ifade edilir; yani derinlik farkı büyüdükçe sertlik azalır. Ölçme koni ile yapıldığında HRC, çelik bilye ile yapıldığında HRB olarak ifade edilir. Bu yöntemle genellikle sert veya sertleştirilmiş yüzeyler için ölçüm yapılır. 5 Vickers sertlik ölçme yönteminde elmastan tabanı kare olan piramit şeklinde bir uç, belirli bir kuvvet ile malzeme yüzeyine bastırılır. Vickers sertlik sayısı (HV) olarak malzeme üzerinde meydana gelen kalıcı izin yüzey alanı ile ilişkili olarak ifade edilir. Bu yöntemle çok yumuşak malzemelerden çok sert malzemelere kadar çok geniş bir aralıkta ölçüm yapmak mümkündür. Özellikle ince tabakaların sertliğinin ölçümünde kullanılır. 6

61 MAKİNE BİLGİSİ Ders 10 Yrd. Doç. Dr. Yüksel HACIOĞLU Çelik Demir esaslı Dökme demir Makine yapımında kullanılan malzemeler Metal Metal olmayan Karma malzemeler Demir Doğal Suni olmayan Ağır metaller Hafif metaller Yapı çelikleri Takım çelikleri Rulman çelikleri Dökme demir Dökme çelik Bakır Çinko Kurşun Alüminyum Magnezyum Titanyum Ahşap Granit Asbest Plastik Seramik Cam Kuvvetlendirilmiş plastikler Sert metaller Metallerin yapısı hakkında genel bilgiler Metallerin ve bu gruba giren demir-karbon alaşımların önemli bir özelliği kristal bir yapıya sahip olmalarıdır. Kristal bir yapıda atomlar birbirine göre üç boyutlu olarak düzenli bir şekilde tertiplenirler. Bu şekilde atomların oluşturduğu üç boyutlu kafese hacim kafesi, bunu meydana getiren en basit geometrik şekle birim hücresi denir. Birim hücreleri çeşitli geometrik biçimde tertiplenebilirler. Bu tertipleme yüzey merkezli kübik, hacim merkezli kübik ve çokgen gibi şekillerde olabilirler. Hacim merkezli kübik Yüzey merkezli kübik Çokgen 3 4

62 Sıvı halinde metallerin kristal yapısı yoktur, atomlar serbest olarak hareket ederler. Katılaşma başlayınca, sıvı içerisinde kristal çekirdekleri meydana gelir, bu çekirdeklerin etrafında atomlar toplanmaya ve kristal kafesini oluşturmaya başlarlar. Kristal kafesinin oluşması ve büyümesi sırasında, atom boşlukları denilen atomların işgal edemedikleri noktalar, serbest atomlar, dislokasyon adı verilen kaymalar gibi kafes hataları bulunabilir. Bu hatalar malzemenin özellikle mekanik özelliklerini negatif şekilde etkilerler. Bu şekilde malzeme içinde birçok kristal parçacıkları oluşur ve bunlara tane denir. Tane sınırı Tane Tanelerin birbirine değme yüzeylerinde kafes tam olarak oluşmaz ve tane sınırları adını taşıyan bu yüzeyler kristal yapısının bir hatası olarak kabul edilir. Boşluk Serbest atom Dislokasyon 5 6 Metallerin şekil değiştirmeleri yukarıda gösterilen atom teorisine göre açıklanabilir. Genelde şekil değiştirmeler; kuvvet ve momentin etkisi altında atomların birbirinden uzaklaşması sonucu meydana gelir. Elastik şekil değiştirmelerde kuvvet kaldırıldıktan sonra atomlar tekrar eski yerlerine gelirler. Demir ve çelik malzemeler Çelik ve dökme demir, demir esaslı olup demir karbon alaşımlarıdır. Çeliklerde karbon miktarı yaklaşık % ye kadar, dökme demirde ise % %3,6 arasındadır. Bu malzemeler teknik ve ekonomik üstünlüklerinden dolayı günümüzde hala en çok kullanılan malzemelerdir. Plastik şekil değiştirmede yapının en zayıf yerinde bir sıra atomu komşu bir sıra atomuna göre kayar ve kuvvet kaldırıldığında atomlar eski yerine gelemezler. 7 8

63 Demir doğada saf halde değil, genellikle başka elementlerle kimyasal ve fiziksel karışım halinde bulunur. Bu karışımlara cevher adı verilir. İçerdikleri demir miktarı ile en önemli demir cevherleri manyetit (manyetik demir taşı Fe 3 O 4 ), hematit (kırmızı demir taşı Fe O 3 ) limonit (esmer demir taşı Fe O 3.H O) ve siderit (FeCO 3 ) tir. Manyetit Hematit Limonit Siderit Yer kabuğundan çıkarıldıktan sonra demir cevherleri bir takım ön hazırlama işlemlerinden geçirilir. Ön hazırlama; zenginleştirme yani cevheri yabancı maddelerden ayırma ve tanelendirme yani çeşitli işlemler için cevheri uygun hale getirme işlemlerini içerir. Dökme ve soğutma koşullarına göre beyaz ve kır ham demir olmak üzere iki çeşit ham demir vardır. Çelik üretiminde kullanılan beyaz ham demir ergime sıcaklığı C yoğunluğu 7,6-7,7 kg/dm³ olan sert ve kırılgan bir malzemedir. Ağır soğuma sonucu elde edilen kır ham demir ergime sıcaklığı C yoğunluğu 7,0-7,4 kg/dm³ olan daha yumuşak bir malzemedir Çelik DIN %0, - %1,7 ye kadar karbon içeren bir demir karbon alaşımıdır. Karbon miktarı bazı özel durumlarda % ye kadar çıkabilir. Ayrıca standardın öngördüğü miktarda manganez (normal olarak %0,8 den daha az), silisyum (% 0,5 den daha az) ve çok az fosfor ve kükürt bulunur. Bunun yanı sıra çelikler karbonlu ve alaşımlı olmak üzere iki büyük gruba ayrılırlar. Alaşımlı çeliklerde belirli miktarlarda krom (Cr), nikel (Ni), molibden (Mo) vb. gibi alaşım elementleri vardır. Ham demirde karbon miktarı %-%4 olup çelikten daha fazla manganez, silisyum ve kükürt vardır. Dolayısıyla ham demirden çelik elde etmek için karbon miktarının istenilen değere indirilmesi, kükürtün tamamen uzaklaştırılması veya minimum bir değere indirilmesi ve istendiği durumda istenen miktarda alaşım elementlerinin katılması gerekir. 11 Diğer metalik malzemeler Demir olmayan metalik malzemeler, yoğunluklarına (ρ) göre ağır (ρ 5 kg/dm³) ve hafif (ρ<5 kg/dm³) metaller olmak üzere iki gruba ayrılırlar. Pratikte yumuşak ve mukavemetleri düşük olan saf metallerin yerine, daha çok, daha iyi mekanik özelliklere sahip bunların alaşımları kullanılır. Ağır metallerden pratikte en çok kullanılanlar bakır (Cu), çinko, nikel (Ni), Kalay (Zn), kurşun (Pb) ve bunların alaşımlarıdır. Bunların yanı sıra Wolfram (W), krom (Cr), Vanadyum (V) gibi metaller alaşım elementleri olarak kullanılmaktadır. 1

64 Bakır; sünekliği yüksek, kolayca presleme veya haddeleme yoluyla saç, levha, tel, boru durumuna getirilebilen bir malzemedir. Isı ve elektrik iletkenliği iyi ve korozyona dayanıklı bir malzemedir. Bakır; soğutma, ısıtma ve klima tesisatlarında, elektrik kablolarında çok kullanılan bir malzemedir. Bakır alaşımları olan pirinç (bakır-çinko alaşımı) ve bronz (bakır-kalay alaşımı) da oldukça yaygın kullanıma sahiptir. Hafif metallerden en çok kullanılanı alüminyum ve alaşımlarıdır. Alüminyum; hafif, korozyona karşı dayanıklı, yüksek ısı iletkenliğine sahip olma gibi iyi özelliklere sahiptir. Alüminyum, kolayca dökülebilir, talaş kaldırma ile işlenebilir, soğuk veya sıcak haddeleme, presleme veya ekstüzyon işlemlerine tabi tutulabilir. Alüminyum alaşımlarında genellikle bakır, silisyum, manganez ve demir gibi elementler kullanılır. En önemli alüminyum alaşımı duralüminyum dur (alüminyum elementinin yanında bakır, manganez ve magnezyum alaşım elementlerini içerir) Sinterlenmiş malzemeler Sinterleme; yüksek sıcaklıklarda partiküllerin birbirine bağlanmasını sağlayan bir ısıl işlemidir. Bu yöntemle, metal malzemeden yüksek basınçta presleme ve yüksek sıcaklıkta ısıtma yolu ile direkt olarak metal parça üretimi yapılır. Presleme ve ısıtma sırasında, düzensiz şekle sahip olan toz parçacıkları temas ettikleri köşe kısımlarında birleşerek ve diğer kısımlarda boşluk bırakarak gözenekli bir yapı meydana getirirler. Örneğin sinterlenmiş bronz adını taşıyan malzeme bakır tozu ve grafit karışımından elde edilen gözenekli bir malzemedir. Bu malzemeden, sürtünme ve aşınma özellikleri çok iyi olduğundan kendi kendine yağlanan mil yatak malzemeleri yapılır. Esasen bu malzemeye yağ emdirilir ve ondan sonra kullanma yerine monte edilirler. Bu şekilde yağlama yapılmadan çok uzun bir süre çalışırlar. Sinterleme yöntemiyle kobalt, wolfram ve titan karbürlerin karışımından çok iyi talaş kaldıran ve sert metal denilen, takım uçları elde edilir. Bu yöntemle karmaşık bir geometriye sahip parçalar üretmek veya başka yöntemlerle işlenmesi zor malzemelerden parça üretmek mümkündür

65 Plastik malzemeler Günümüzde metal olmayan malzemelerden en çok kullanılanı plastik malzemelerdir. Polimer adını da taşıyan plastik malzemeler; hafif, kolay işlenebilir, iyi ısı ve elektrik yalıtkanlığına sahip, korozyona karşı dayanıklı, iyi yüzey kalitesine ve görünüşe sahiptirler. Plastik malzemeler yapay olarak metan gazından (CH 4 ) elde edilen malzemelerdir. Bu malzemeleri oluşturan birime monomer denir. Monomerler birbirleriyle reaksiyona girerek zincir şeklinde büyük moleküller meydana getirirler ve bunlara polimer denir. Monomerlerin ve dolayısıyla polimerlerin esasını karbon oluşturur. Bu malzemeler, makine, taşıt, uçak, elektrik, elektronik, ev aletleri gibi sanayinin hemen hemen her dalında kullanılmaktadır Mukavemetleri ne kadar yüksek olursa olsun yine de çeliklerinkinden azdır. Bununla beraber mukavemetleri imalat yöntemlerine bağlı olarak büyük bir dağılım gösterir. Plastik malzemeler hem elastik (metallerdeki gibi) hem de viskoz (sıvılarınkine benzeyen akma özelliği) davranış gösterirler. Bu nedenle bunlara visko-elastik malzeme denir. Bu özelliğe bağlı olarak plastiklerin mukavemeti zamana bağlıdır. Uzun olmayan bir zaman dilimi içerisinde mukavemetleri %0 ye kadar düşebilir. Sıcaklığa karşı çok daha hassastırlar. Genellikle 100 C civarında mukavemetleri azalmakla beraber büyük şekil değiştirme de gösterirler. Plastik malzemelerin ısı genleşme katsayıları oldukça yüksek, ısı iletme katsayısı ve elektrik iletkenliği çok düşüktür. Bu nedenle bu malzemeler ısı ve elektrik akımına karşı yalıtkan olarak kullanılmaktadır. Plastik malzemelere cam, grafit vb. gibi elyaflar ilave edilerek mekanik ve fiziksel özellikleri önemli şekilde iyileştirilebilir. Bu çeşit plastiklere kuvvetlendirilmiş malzemeler de denir. Plastik malzemeler; termoplastik ve termoset olmak üzere iki gruba ayrılır. Termoplastikler; katı haline geldikten sonra tekrar yumuşatılabilirler ve başka şekiller alabilirler. Bununla birlikte işlemler birçok defa tekrarlanırsa malzemenin yıpranmasına neden olur. Termosetler katı halini aldıktan sonra tekrar yumuşatılamazlar ve dolayısıyla başka şekil alamazlar. 19 0

66 Pratikte en çok kullanılan termoplastikler şunlardır: ABS; çok sert ve rijit, kimyasal mukavemeti iyi, su emme kabiliyeti düşüktür Akrilik; sert, parlak yüzeyli, çok iyi elektrik özellikleri, berrak bir malzemedir. Naylon (poliamid); iyi aşınma mukavemeti, düşük sürtünme katsayısı, çok iyi elektrik özellikleri, ancak su emme kabiliyeti yüksektir. Fluoroplastikler; PTFE, FEP, PFA gibi çok iyi elektrik özelliklerine, düşük sürtünme katsayısına ve orta derecede mukavemete sahip malzeöelerdir. PVC (Poliviinilorid); sert, kimyasal ortam, toz ve pisliğe dayanıklı, kolay İşlenebilir, mekanik özellikleri zayıf, ucuz. Pratikte kullanılan termosetlerin bazıları şunlardır: Alkid; çok iyi ısı mukavemeti, kolay kalıplanabilir. Poliyester; şeffaftan çeşitli renklere olabilir, çok iyi kaplama malzemesi ve cam elyafı ile fiberglası meydana getirir. Poliüretan; sert veya esnek olabilir, abrazyon ve darbeye karşı mukavemeti iyi, köpük durumuna getirilebilir. Silikon; katı ve yarı sıvı halinde bulunabilir, ısıya karşı mukavemeti ve elektrik özellikleri iyi, çeşitli şekillerde işlenebilir, pahalıdır. 1 Karma malzemeler Karma malzemeler, iki veya daha çok malzemeden oluşan ve içerdikleri malzemelerin özelliklerinin yanı sıra, kendine özgü özellikleri olan malzemelerdir. Bu malzemeler alaşım değildir. Alaşımlarda alaşımı oluşturan malzemeler ayrılamaz şeklinde bir yapı meydana getirmektedirler. Karma malzemelerde ise bileşen malzemeler ayrı olarak yer alırlar. Karma malzemelerde, oluşan malzeme bileşen malzemelerin iyi özelliklerini almaktadır. Örneğin cam elyafı ile kuvvetlendirilmiş plastik malzemeler ele alınırsa cam çok rijit ve kırılgan, plastik ise sünek bir malzemedir.bunlardan oluşan karma malzeme rijit ve sünek olur. Karma malzemelerde mukavemeti arttıran bileşene kuvvetlendirici (örneğin cam elyafı), diğerine dolgu (matriks) (örneğin plastik malzeme) denir. Karma malzemeler yapılarına göre elyaflı, taneli ve katmanlı şekilde olabilir. Elyaf yapılı karma malzemeler genellikle cam, grafit, araldit gibi elyaflarla kuvvetlendirilen plastik malzemelerdir. 3 4

67 Tane yapılı karma malzemelere örmek mobilya alanında çok kullanılan formika, termoset ve ahşap talaşından presleme ile oluşturulur. Katmanlı karma malzemeleri presleme ile dokuma, kağıt ve plastik malzeme katmanları ile oluşturulan malzemelerdir. Kuvvetlendirme ile malzemelerin mukavemeti, rijitliği (elastik modülü), sertliği, sürtünme, aşınma, ısı ve elektrik özellikleri iyileştirilebilir. 5

68 Makine Elemanları MAKİNE BİLGİSİ Ders 11 Makine elemanları; makine ve tesisatları oluşturan, bu sistemlerin içerisinde belirli fonksiyonları yerine getiren ve kendilerine özgü hesaplama ve şekillendirme ilkelerine sahip olan elemanlardır. Makine elemanları basit veya birçok parçadan meydana gelen karmaşık elemanlar olabilir. Yrd. Doç. Dr. Yüksel HACIOĞLU Cıvata-somun Kavrama Rulman Dişli mekanizması Bağlama elemanları Makine elemanlarını birbirine, gövdeye veya makineleri temele bağlayan bağlama elemanları, çözülme ve fiziksel esasa göre sınıflandırılabilir. Çözülme bakımından bu elemanlar, çözülebilen ve çözülemeyen olmak üzere iki gruba ayrılabilirler. Çözülemeyen bağlama elemanlarında bağlantı, ancak elemanların tahrip edilmesi ile çözülür (örneğin kaynak bağlantısı). Çözülebilen bağlama elemanlarında bağlantı, elemanları tahrip etmeden çözülür ve eleman tekrar bağlamak için kullanılır (örneğin cıvata bağlantısı). 3 Fiziksel esasa göre bağlama elemanları; malzeme, şekil ve sürtünme esasına bağlı olarak gerçekleşebilir. Malzeme bağında bağlama malzeme ile gerçekleşir (örneğin kaynak, lehim). Şekil bağında bağlama elemanların şekline dayanmaktadır (örneğin kamalı mil). Sürtünme veya kuvvet bağında bağlama sürtünmeye dayanmaktadır (örneğin konik geçme). 4

69 Lehim bağlantıları Lehimde parçaların bağlanması ısının yardımıyla gerçekleşir. Kaynağa göre şu farklılıklar söz konusudur. Birincisi, lehim bağlantısı yalnızca lehim denilen ek bir malzeme ile yapılır. İkincisi, lehim malzemesinin erime sıcaklığı, bağlanacak parçaların erime sıcaklığından daha düşüktür. Dolayısıyla lehim daha düşük sıcaklıklarda yapıldığından sıcaklığın malzemede meydana getirdiği şekil değiştirmeler azalır. Bunlarla birlikte, lehim bağlantılarının mukavemetleri daha düşüktür. Lehim malzemesinin erime sıcaklığına göre lehim; yumuşak ve sert lehim olmak üzere iki sınıfa ayrılır. Yumuşak lehim 450 C nin altında, sert lehim bu sıcaklığın üzerinde yapılır. Yumuşak lehim için lehim malzemesi olarak kalay çinko ve kurşun; Sert lehim malzemesi olarak ise pirinç, bakır ve gümüş alaşımları kullanılır. Yumuşak lehim için özellikle elektrik ve elektronik alanında çok kullanılan L-Sn60Pb (%60 kalay, %3, antimon geri kalanı kurşun) alaşımıdır. Lehimleme işleminden önce yüzeylerin kimyasal veya fiziksel olarak temizlenmesi gerekmektedir. 5 6 Perçin bağlantıları Cıvata bağlantıları Perçin bağlantısı ile iki veya daha fazla parça çözülemeyecek şekilde bağlanır. Perçin bağlantılarında bağlanacak parçalara birer delik açılır ve parçalar üst üste yerleştirilir. Perçin delikten geçirilir. Perçinin delik dışında kalan kısmına vurularak kapama başı oluşturulur ve perçinleme işlemi tamamlanır. Cıvata bağlantıları, cıvata ve somun olmak üzere iki elemanın yardımı ile gerçekleştirilen çözülebilen bir bağlantıdır. Cıvata dış yüzeyinde, somun ise iç yüzeyinde diş işlenmiş elemanlardır. cıvata somun Şekilde d ile gösterilen vidanın anma (nominal) çapıdır. 7 8

70 Bağlamanın fiziksel esası eğik düzlem ve sürtünmeye dayanır. Bu yüzden sürtünme (kuvvet) bağı ile gerçekleşen bağlama grubuna girer. Helis üçgeni α : Helis açısı d 1 : diş dibi çapı d : dış çap d : ortalama çap h : hatve Vidalar sağ veya sol helisli olabilirler. Vida profilleri 9 a) Metrik b) Metrik-ince c) Whitworth d) Trapez e) Testere f) Yuvarlak 10 Mil-Göbek bağlantıları Mil üzerine yerleştirilen dişli çark, kasnak gibi disk şeklinde elemanlara genel anlamda göbek denir. Mil veya göbek üzerine bir moment veya eksenel bir kuvvet uygulandığında moment veya kuvvet parçalar arası hiçbir kayma meydana getirmeden tamamen milden göbeğe veya göbekten mile iletilir. Mil ve göbek arasında genellikle bir döndürme momenti iletilir Mil Göbek Mil ve göbek bağlantıları şekil ve sürtünme bağı olmak üzere iki gruba ayrılır. Şekil bağı grubuna paralel kama, kamalı mil; sürtünme bağı grubuna sıkı geçme ve konik geçme girer. Konik sıkı geçme 11 1

71 Pimler Enerji biriktirme elemanları Pimler küçük silindirik parçalar olup, bağlama, ayarlama ve merkezleme işlemlerinde kullanılan makine elemanlarıdır. Havşa başlı, yivli pim Yaylar Yaylar, kuvvetlerin altında büyük elastik şekil değiştirme gösteren ve kuvvet kaldırıldığında eski haline dönen elemanlardır. Yaylar yük altında şekil değiştirme sırasında bir enerji biriktirirler ve bunu, yük kaldırıldığında kısmen geri verirler. Silindirik pim Yaylar pratikte; belirli bir kuvvet uygulamak; darbe ve titreşimlerin etkilerini azaltmak (sönümleme elamanı); biriktirilen enerjiyi harekete dönüştürmek (motor fonksiyonu); kuvvet ölçmek (dinamometre); gibi amaçlarla kullanılırlar. Şekil bakımından yaylar; yaprak yay, helisel yay, burulma yayları gibi değişik şekillerde olabilirler. yaprak yay helisel yay burulma yayları 15 16

72 Esnek bir yayda sıkıştırma veya gerilme sonucu oluşan kuvvet ve depolanan potansiyel enerji x k F Serbest yay yükselen k F =k x F k: yay sabiti / rijitliği Sıkışmış yay 1 W kx {lineer yayda depolanan potansiyel enerji} lineer alçalan x W 0 = W - W s F yükleme W s W 0 boşaltma W : Yükleme durumunda depolanan enerji W s : Yay elemanları arasındaki sürtünmeden ve yay malzemesinin iç sürtünmesinden dolayı kaybolan enerji W 0 : Geri verilen enerji x Kaymalı ve yuvarlanmalı yataklar Miller, dönel ve doğrusal hareketlerini bir yerden başka bir yere nakletmek amacıyla üzerlerine dişli çark, zincir, kayış-kasnak ve kavramalara bağlanır. Yataklar; millerin bu görevlerini yapabilmesi için desteklik yapar ve millerin hareketini kolaylaştırır. Dönel ve doğrusal hareket altında kuvvet ve hareket ileten mil, aks ve tabla gibi elemanların eksenel ve radyal yöndeki kuvvetleri taşıyan ve destekleyen elemanlara yatak denir. yatak yağ mil 19 Hidrodinamik sıvı sürtünmeli yataklar Hidrodinamik yataklarda sıvı yağlama belirli koşullar yerine getirildiğinde kendiliğinden oluşur. Hidrodinamik teorisi birisi hareketli diğeri hareketsiz ve F aralarında yağ bulunan iki plaka ile açıklanabilir. Yağ tabakası içinde hız dağılımı Bu plakalar arasındaki sıvı içinde plakaları birbirinden ayırarak yükü taşımak için bir basınç oluşması ve hidrodinamik sıvı sürtünmesi meydana gelmesi için; Plakalar arası yeterli bir bağıl hızın olması Plakalar arasındaki kalınlığın (mesafenin) değişken olması Plakalara arasında yeterli yağ bulunması gerekmektedir. yatak yağ mil U h 0

73 Hareketsiz haldeyken milin durumu Şekil 1 de görülmektedir. Mil dönmeye başladığında ilkin kuru sürtünme meydana gelir (Şekil ) ve bunun etkisiyle mil yatak içinde harekete ters yönde yatağa tırmanır. Bu arada yatağa yağ gelmeye başlar, sınır sürtünmesi oluşur ve milin dönme hızı n belirli bir hızdan (n 0 ) büyük olduğu durumda mil yatağa göre eksantrik olarak dönmeye başlar (Şekil 3). Aynı anda oluşan yağ tabakası içinde bir basınç meydana gelir ve bu basınç ile yatağa gelen F kuvveti dengeler. Mil ve yatak arasında oluşan yağ tabakası bunları birbirinden ayırır. n = 0 Q n > n 0 Kaymalı yataklarda basınç yağın bulunduğu tüm yatak çevresinde değil yalnızca kuvvetin etkileme yönünde olan bir kısmında meydana gelir. Maksimum basınç minimum yağ tabakasında meydana gelir. Yatağın basınç oluşan kısmında herhangi bir kanal veya yağ girişi için delik açılmamalıdır. Açıldığı durumda basınç dağılımı bozulur ve yatağın yük taşıma kabiliyeti azalır. F F h 0 Şekil 1 Şekil Şekil 3 1 Kaymalı yataklar tek parça bir burç veya şekildeki gibi iki parçalı burç şeklinde yapılır. Bu burçlara yağın girmesi için delikler ve yağın yatak içinde yayılması için kanallar açılır. Yataklar tek bir malzemeden yapılabileceği gibi, bazı yataklar çok tabakalı olarak da yapılabilir. Bunlarda alt tabakalar metalik olup mille temasta olan ve çalışma tabakası denilen tabaka bir plastik malzeme olan PTFE ve kurşun karışımından yapılır. Hidrostatik sıvı sürtünmeli yataklar Hidrostatik kaymalı yataklarda mil ile yatağın birbirinden ayrılması için gereken basınç dışardan yüksek basınçlı bir pompanın yardımıyla sağlanır. Burada mil durgun haldeyken dahi, mil ve yatağı ayıran yağ tabakası dış basıncın etkisi altında olduğu için sıvı sürtünme meydana gelir. Böylece mil, hiçbir kuru veya sınır sürtünmesi meydana gelmeden direkt olarak sıvı sürtünme koşullarında çalışır. Kaymalı yatak 3 Bu nedenle bu yataklarda aşınma hemen hemen hiç olmaz. Ancak sistem daha karmaşık ve pahalıdır. 4

74 Rulmanlar (yuvarlanmalı yataklar) Rulman adını taşıyan yuvarlanmalı yataklarda, destekleyen ve desteklenen elemanlar arasına bilye veya makara şeklinde yuvarlanma elemanları konulur. Böylece destekleyen ve desteklenen elemanlar arasında yuvarlanma hareketi meydana gelir. Esasen bir rulman iç bilezik, dış bilezik, yuvarlanma elemanları ve bunları birbirlerine göre belli bir mesafede tutan kafesten meydana gelir. Rulmanlı yatakların şu avantajları vardır: Harekete başlama ve çalışma sırasında hemen hemen eşit ve düşük sürtünme vardır Düşük enerji kaybı ve sıcaklık Eksenel yönde az yer işgal etmesi Hazır olarak piyasada bulunması kolay değiştirilebilmesidir. Bunlarla birlikte ömürleri daha az ve özellikle yüksek hızlarda gürültülü olarak çalışırlar. 5 6 Yuvarlanma elemanları bilye, silindirik makara, konik makara ve iğne şeklinde olabilirler. Kuvvetin yönüne göre rulmanlar radyal ve eksenel olabilirler. Radyal rulmanlarda kuvvet yatağın eksenine dik, eksenel yataklarda kuvvet yatak ekseni yönündedir. F F Radyal rulman Eksenel rulman sabit bilyalı rulman eğik bilyalı silindirik makaralı konik makaralı rulman rulman rulman 7 8

75 jant rulmanlar Bir aracın ön tekerlek rulmanları (a) O-düzenindeki eğik bilyalı rulmanlarla yapılmış ayarlı yataklama (b) X-düzenindeki eğik bilyalı rulmanlarla yapılmış ayarlı yataklama 9 30 Kaplin ve kavramalar Kaplinler ve kavramalar mekanik elemanlar arasında eksenel yönde irtibat sağlayan elemanlardır. Kaplinler sabit bir irtibat meydana getirirler ve bu irtibat makineyi durdurarak ve kaplin çözülerek kesilebilir. Kaplin ve kavramalar genelde millere uygulanırlar, dolayısıyla bu durumda bir döndüren bir de döndürülen mil vardır. döndüren mil döndürülen mil Güç ve hareket iletim elemanı (redüktör) İş makinesi (tambur) Kavramalarda ise irtibat makine çalışırken kesilebilir ve tekrar sağlanabilir. Elektrik motoru Kavrama Bu nedenle kaplinlere çözülemeyen kavramalar, kavramalara ise çözülebilen kavramalar da denir. Kardan kaplinleri Yük 31 3

76 Oldham kaplini basit ve genellikle küçük güçlerde kullanılır. Oldham kaplininde döndüren ve döndürülen mil uçlarına, alın yüzeylerinde kanallar bulunan iki yarı kaplin monte edilir. Kaplinler arası bağlantı alın yüzeylerinde birer çıkıntısı olan bir ara elemanın yardımıyla gerçekleştirilir. Bu bağlantıdan radyal yönden küçük kaymalara izin verir. Kardan kaplinleri, birbirine göre açısal konumda bulunan iki mil arasında hareket iletmek için kullanılır. Kaplin birbirine göre 90 de bulunan iki çatal ve genelde haç şeklinde olan bir ara elemandan oluşur. Bu şekilde kaplin 15 ye kadar açısal konumda bulunan iki mil arasında moment iletebilir. Kardan kaplinlerinin sakıncalı tarafı döndüren milin açısal hızı sabit olmasına rağmen döndürülen milin açısal hızının değişken olmasıdır. Bunu ortadan kaldırmak için genelde bir ara milin yardımıyla iki kardan kaplini kullanılır Sürtünmeli kavramalar; pratikte en çok kullanılan kavramalardır. Bu kavramalarda döndüren mil üzerinde sabit yarı kavrama ve döndürülen mil üzerine eksenel kayabilen diğer kavrama yerleştirilir. Kayan yarı kavrama bir eksenel kuvvetle diğer yarı kavrama üzerine bastırılır, yüzeyler arasında bir sürtünme kuvveti ve buna bağlı olarak bir sürtünme momenti oluşur. Sürtünmeli kavramalar ile Kavramaya girme ve çıkma herhangi bir hızda basit ve kolay bir şekilde yapılabilir. Moment iletimi darbesiz ve yumuşak bir şekilde gerçekleşir. Bu moment diğer mile iletilir. Momentin iletilebilmesi için burulma momentinin sürtünme momentinden küçük olması gerekmektedir. 35 Sürtünmeli konik kavrama Sürtünmeli lamelli kavrama 36

77 MAK NE B LG S Ders 1 Yrd. Doç. Dr. Yüksel HACIO LU Hidrodinamik sıvı sürtünmeli yataklar Hidrodinamik yataklarda s v ya lama belirli ko ullar yerine getirildi inde kendili inden olu ur. Hidrodinamik teorisi birisi hareketli di eri hareketsiz ve F aralar nda ya bulunan iki plaka ile aç klanabilir. Ya tabakas içinde h z da l m Bu plakalar aras ndaki s v içinde plakalar birbirinden ay rarak yükü ta mak için bir bas nç olu mas ve hidrodinamik s v sürtünmesi meydana gelmesi için; yatak ya mil U h Plakalar aras yeterli bir ba l h z n olmas Plakalar aras ndaki kal nl n (mesafenin) de i ken olmas Plakalara aras nda yeterli ya bulunmas gerekmektedir. 3 Kaymalı ve yuvarlanmalı yataklar Miller, dönel ve do rusal hareketlerini bir yerden ba ka bir yere nakletmek amac yla üzerlerine di li çark, zincir, kay -kasnak ve kavramalara ba lan r. Yataklar; millerin bu görevlerini yapabilmesi için desteklik yapar ve millerin hareketini kolayla t r r. Dönel ve do rusal hareket alt nda kuvvet ve hareket ileten mil, aks ve tabla gibi elemanlar n eksenel ve radyal yöndeki kuvvetleri ta yan ve destekleyen elemanlara yatak denir. yatak ya mil Hareketsiz haldeyken milin durumu ekil 1 de görülmektedir. Mil dönmeye ba lad nda ilkin kuru sürtünme meydana gelir ( ekil ) ve bunun etkisiyle mil yatak içinde harekete ters yönde yata a t rman r. Bu arada yata a ya gelmeye ba lar, s n r sürtünmesi olu ur ve milin dönme h z n belirli bir h zdan (n 0 ) büyük oldu u durumda mil yata a göre eksantrik olarak dönmeye ba lar ( ekil 3). Ayn anda olu an ya tabakas içinde bir bas nç meydana gelir ve bu bas nç ile yata a gelen F kuvveti dengeler. Mil ve yatak aras nda olu an ya tabakas bunlar birbirinden ay r r. n = 0 Q n > n 0 F F ekil 1 ekil ekil 3 h 0 4

78 Kaymal yataklarda bas nç ya n bulundu u tüm yatak çevresinde de il yaln zca kuvvetin etkileme yönünde olan bir k sm nda meydana gelir. Maksimum bas nç minimum ya tabakas nda meydana gelir. Yata n bas nç olu an k sm nda herhangi bir kanal veya ya giri i için delik aç lmamal d r. Aç ld durumda bas nç da l m bozulur ve yata n yük ta ma kabiliyeti azal r. Hidrostatik sıvı sürtünmeli yataklar Hidrostatik kaymal yataklarda mil ile yata n birbirinden ayr lmas için gereken bas nç d ardan yüksek bas nçl bir pompan n yard m yla sa lan r. Burada mil durgun haldeyken dahi, mil ve yata ay ran ya tabakas d bas nc n etkisi alt nda oldu u için s v sürtünme meydana gelir. Böylece mil, hiçbir kuru veya s n r sürtünmesi meydana gelmeden direkt olarak s v sürtünme ko ullar nda çal r. 5 Bu nedenle bu yataklarda a nma hemen hemen hiç olmaz. Ancak sistem daha karma k ve pahal d r. 7 Kaymal yataklar tek parça bir burç veya ekildeki gibi iki parçal burç eklinde yap l r. Bu burçlara ya n girmesi için delikler ve ya n yatak içinde yay lmas için kanallar aç l r. Yataklar tek bir malzemeden yap labilece i gibi, baz yataklar çok tabakal olarak da yap labilir. Bunlarda alt tabakalar metalik olup mille temasta olan ve çal ma tabakas denilen tabaka bir plastik malzeme olan PTFE ve kur un kar m ndan yap l r. Rulmanlar (yuvarlanmalı yataklar) Rulman ad n ta yan yuvarlanmal yataklarda, destekleyen ve desteklenen elemanlar aras na bilye veya makara eklinde yuvarlanma elemanlar konulur. Böylece destekleyen ve desteklenen elemanlar aras nda yuvarlanma hareketi meydana gelir. Esasen bir rulman iç bilezik, d bilezik, yuvarlanma elemanlar ve bunlar birbirlerine göre belli bir mesafede tutan kafesten meydana gelir. Kaymal yatak 6 8

79 Rulmanl yataklar n u avantajlar vard r: Harekete ba lama ve çal ma s ras nda hemen hemen e it ve dü ük sürtünme vard r Dü ük enerji kayb ve s cakl k Eksenel yönde az yer i gal etmesi Haz r olarak piyasada bulunmas kolay de i tirilebilmesidir. Kuvvetin yönüne göre rulmanlar radyal ve eksenel olabilirler. Radyal rulmanlarda kuvvet yata n eksenine dik, eksenel yataklarda kuvvet yatak ekseni yönündedir. F F Bunlarla birlikte ömürleri daha az ve özellikle yüksek h zlarda gürültülü olarak çal rlar. Radyal rulman Eksenel rulman 9 11 Yuvarlanma elemanlar bilye, silindirik makara, konik makara ve i ne eklinde olabilirler. (a) O-düzenindeki e ik bilyal rulmanlarla yap lm ayarl yataklama (b) X-düzenindeki e ik bilyal rulmanlarla yap lm ayarl yataklama sabit bilyal rulman e ik bilyal rulman silindirik makaral rulman konik makaral rulman 10 1

80 jant rulmanlar Kaplin ve kavramalar genelde millere uygulan rlar, dolay s yla bu durumda bir döndüren bir de döndürülen mil vard r. Bir arac n ön tekerlek rulmanlar döndüren mil döndürülen mil Güç ve hareket iletim eleman (redüktör) makinesi (tambur) Elektrik motoru Kavrama Kardan kaplinleri Yük Kaplin ve kavramalar Kaplinler ve kavramalar mekanik elemanlar aras nda eksenel yönde irtibat sa layan elemanlard r. Kaplinler sabit bir irtibat meydana getirirler ve bu irtibat makineyi durdurarak ve kaplin çözülerek kesilebilir. Kavramalarda ise irtibat makine çal rken kesilebilir ve tekrar sa lanabilir. Bu nedenle kaplinlere çözülemeyen kavramalar, kavramalara ise çözülebilen kavramalar da denir. Oldham kaplini basit ve genellikle küçük güçlerde kullan l r. Oldham kaplininde döndüren ve döndürülen mil uçlar na, al n yüzeylerinde kanallar bulunan iki yar kaplin monte edilir. Kaplinler aras ba lant al n yüzeylerinde birer ç k nt s olan bir ara eleman n yard m yla gerçekle tirilir. Bu ba lant dan radyal yönden küçük kaymalara izin verir

81 Kardan kaplinleri, birbirine göre aç sal konumda bulunan iki mil aras nda hareket iletmek için kullan l r. Kaplin birbirine göre 90 de bulunan iki çatal ve genelde haç eklinde olan bir ara elemandan olu ur. Bu ekilde kaplin 15 ye kadar aç sal konumda bulunan iki mil aras nda moment iletebilir. Sürtünmeli kavramalar ile Kavramaya girme ve ç kma herhangi bir h zda basit ve kolay bir ekilde yap labilir. Moment iletimi darbesiz ve yumu ak bir ekilde gerçekle ir. Kardan kaplinlerinin sak ncal taraf döndüren milin aç sal h z sabit olmas na ra men döndürülen milin aç sal h z n n de i ken olmas d r. Bunu ortadan kald rmak için genelde bir ara milin yard m yla iki kardan kaplini kullan l r. 17 Sürtünmeli konik kavrama Sürtünmeli lamelli kavrama 19 Sürtünmeli kavramalar; pratikte en çok kullan lan kavramalard r. Bu kavramalarda döndüren mil üzerinde sabit yar kavrama ve döndürülen mil üzerine eksenel kayabilen di er kavrama yerle tirilir. Kayan yar kavrama bir eksenel kuvvetle di er yar kavrama üzerine bast r l r, yüzeyler aras nda bir sürtünme kuvveti ve buna ba l olarak bir sürtünme momenti olu ur. Bu moment di er mile iletilir. Momentin iletilebilmesi için burulma momentinin sürtünme momentinden küçük olmas gerekmektedir. 18