Konstrüksiyon Sistematiği -10-

Konstrüksiyon Sistematiği -10- CIVATALI BAĞLANTILARIN ŞEKİLLENDİRİLMESİ Doç.Dr. Ahmet DEMIRER Kaynak: 1-Cürgül İ.,Sınmazçelik T., Makine Tas. Ve Şekillendirme Tek.,Birsen yayınevi, İst. 2012. 2-Makine Elemanları kitapları ve Görseller 1 CIVATALI ÇEŞİTLERİ Özel Cam cıvata - mobilya cıvatası Setskur vida Gözlü cıvatası Allen başlı imbus cıvata T başlı cıvata 2 1

CIVATALI ÇEŞİTLERİ 3 CIVATALI ÇEŞİTLERİ http://www.ustuncivata.com/ 4 2

Cıvatalar makina inşasında en fazla kullanılan makina elemanları olup, çözülebilir (sökülebilir) bağlantılar yapma işlerinde kullanılırlar. Somunlar, rondelalar (pullar) ve emniyet halkaları bağlantının tamamlayıcı elemanlarıdır. Çok çeşitli tiplerde üretilen cıvatalar gerek bağlanan parçalarda gerekse cıvatanın kendisinde bir hasar ve bozulma olmadan defalarca sökülüp tekrar takılabilirler. Çok geniş kapsamlı olarak standartlaştırılmış olduklarından gerektiğinde kolayca temin edilebilirler Bağlanacak elemanlarda sadece bir delik delme veya delik delme ve vida açma işlemini gerektirmesi, standart oluşları, çok sayıda ucuza üretilmeleri nedeniyle oldukça ekonomiktirler. 5 OVALAMA TEKNİĞİ İLE VİDA AÇMA Kaynaklar: 1-M.Kısa, Özel Üretim Teknikleri, Furkan Ofset, 2002. 2-www.muhendislikbilgileri.com HAZ.: Doç. Dr. Ahmet DEMİRER 3

CIVADA TANIMI CIVATALAR: Özel baş biçimine sahip silindirik gövde üzerine belli boylarda diş açılmış bağlantı elemanlarına cıvata denir. Cıvataların diş açılmış kısımları üçgen vida profillidir. TSE de baş kısımlarına göre cıvatalar sınıflandırılır. ALTI KÖŞE BAŞLI CIVATALAR: Çok geniş kullanım alanı vardır. Genellikle sade, adi karbonlu çelikten yapılırlar. Cıvata başı üzerinde üretici firma, vidanın cinsi (metrik whitworth) mukavemet sınıfı belirtilir. Mukavemet sınıfı cıvata malzemesinin kopma ve akma değerini ifade eder. 1.rakam 10 la çarpılırsa 8 x 10 = 80 dan/mm 2 (kg/mm 2 )Kopma mukavemetini(ϭ k ) 8 x 100 = 800 N/mm 2 1. rakam 2. rakamla çarpılarak 8 x 8 = 64 dan/mm 2 Akma mukavemetini (Ϭak ) belirtir. 8 x 8 x 10= 640 N/mm 2 GENEL CIVATA MUKAVEMETLERİ: 3.6 4.6 4.8 5.6 5.8 6.8 8.8 9.8 10.9 19.9 şeklinde verilir. 4

CIVATA ÇEŞİTLERİ DÖRT KÖŞE BAŞLI CIVATALAR : 5.6 5.8-8.8 mukavemet sınıfında faturalı, uzun memeli, kısamemeli olarak üç değişik türü vardır. Cıvatanın uç kısmında kalan diş açılmamış yere meme denir. Takım tezgahlarında tespit cıvatası olarak kullanılır. SİLİNDİRİK BAŞLI ALTI KÖŞELİ YUVALI CIVATA(ALLEN BAŞLI): 8.8-10.9-12.9 mukavemet sınıfında allen anahtarla sökme takma işlemi yapılabilen cıvata başının dışarıda kalması istenmeyen, dişli kutusu kapağı, flanş, kalıp gibi yerlerde kullanılır. ÇEKİÇ BAŞLI CIVATALAR : 3.6 4.6 mukavemet sınıfında tırnaklı yada kare boyunlu biçiminde tezgah tablalarına iş yada aparat bağlamak amacıyla kullanılan cıvatalardır. YUVARLAK (BOMBE) BAŞLI CIVATALAR : 3.6 4.6 mukavemet sınıfında başları yarım yuvarlak ve düz tornavida kanallı cıvatalardır. Kalınlığı az olan parçaların bağlanmasında kullanılırlar. CIVATA ÇEŞİTLERİ MERCİMEK BAŞLI CIVATALAR: Baş büyüklüğüne tornavida kanalının şekline ve gövdesinin biçimine göre yapılmışlardır. HAVŞA BAŞLI CIVATALAR: 4.6 4.8 5.8-8.8 mukavemet sınıfında baş kısımları 90 açılı, havşa yüzeyi ile bağlanacak elemanı aynı konuma getiren cıvatadır. Cıvata başının yuva içinde kalması istenen yerlerde kullanılır. KELEBEK BAŞLI CIVATALAR: Elle sıkılıp sökülen bir cıvata türüdür. TIRTIL BAŞLI CIVATALAR: Elle sökülüp sıkılmaya uygun cıvatadır. Tespit vidası ve ayar vidası olarak ölçü aletlerinde iş tezgahlarında kullanılır. HALKA BAŞLI CIVATALAR: Tezgahları ve avadanlıkları kaldırmak ve taşımak amacıyla kullanırlar. Taşınacak elemanın üzerine takılırlar. 5

CIVATA ÇEŞİTLERİ CIVATA MALZEMESİ Cıvata malzemesi neden oluşur? Cıvataların malzemeleri genellikle çelikten imal edilir. Somunlar da cıvatalar gibi çelikten üretilmektedir. Üretimde çeliklerin her cinsi kullanılır. Bazı kullanım durumlarına göre de; alüminyum, teflon, pirinç ve plastik de (poliamid ) kullanılabilir. Cıvatalar ne ile kaplıdır? Cıvatalar, kullanım yerleri amacına göre kaplamasız ve yahut da çinko kaplamalı olarak ve ya nikel, krom, kadmiyum kaplı olabilir. Kaplamalar büyük çaplı cıvata imalatı yapan fabrikalarda bulunmaktadır. Ayrıca cıvatalar, sadece bağlama malzemesi olarak değil, bazen bir çok hareket iletilmesinde de kullanılmaktadır. Bu cıvatalara ise, hareket vidaları ya da transmisyon cıvataları denilmektedir. 6

CIVATA MALZEMESİ Türkiye de en fazla kullanılmakta olan standartlar hakkında bilgi vermeden önce kısaca cıvataların çekme mukavemetleri konusunda bilgi verelim. DIN normunda cıvata kaliteleri 4.6, 8.8 şeklinde gösterilir (Bkz. Tablo 1) Bu gösterimde ilk sayı kopma gerilmesinin yaklaşık 1/10 unu, ikinci sayı ile birinci sayının çarpımı ise akma gerilmesini verir. CIVATA VE VİDA DİŞİ İMALATINDA KULLANILAN OVALAMA YÖNTEMİ Ovalama ; yuvarlak iş parçasını kalıplar arasında döndürerek, soğuk olarak cıvata ve vida dişi açma yöntemidir. Sadece diş açma değil, aynı zamanda tırtıl yapma ve hassas yüzey parlatılması için de kullanılır. (Bak Şekil 1) Bu yöntemle ISO, SI, SIM, BSW, ACME, TRAP, UN, UNJ, UNC, UNJF, UNJEF, ROND, BA, ART, v.s gibi standartlarda, kademeli miller, elektrik fittingleri, kompresör saplamaları, başsız vidalar, kriko tipi hareket vidaları, kanatlı ısı eşanjörlerinin tüpleri, betonarme çubuk uç parçaları gibi pek çok değişik parçalar ovalanırlar. Ovalanacak parça akmaya zorlanır, malzeme kaybolmaz, sadece şekil değiştirir. Bu işlem esas itibariyle ya düz kalıplar arasında ya da silindirik kalıplarla yapılır. Ancak detaylı incelendiğinde bu iki yöntemden doğan daha farklı yöntemlerin de bulunduğu görülür. 7

Şekil 1. Ovalama yöntemiyle yapılan işlemler (1) Ovalamayla açılan dişler 8

Cıvatalar makinaların montajında, dişli kutularında, yatakların ve makinaların temele tespitinde, boru flanşlarının ve silindir kapaklarının bağlanmasında, çelik yapılarda vb. birçok yerde bağlantı elemanı olarak kullanılırlar. Ön gerilme temini gereken gergi mekanizmalarında gergi cıvatası, yağ deliklerinde kapama elemanı (kör tapa), aşınma ve boşluk ayarı gereken yerlerde ayar cıvatası, mikrometre gibi ölçü aletlerinde ölçme elemanı olarak kullanılırlar. Vidalı pres, mengene, kriko gibi mekanizmalarda küçük çevre kuvvetleri ile büyük eksenel kuvvetlerin sağlanması da vida mekanizmaları ile kolaylıkla mümkün olur. Kaynak: 1-Cürgül İ.,Sınmazçelik T., Makine Tas. Ve Şekillendirme Tek.,Birsen yayınevi, İst. 2012. 17 2-Makine Elemanları kitapları ve Görseller Bağlantılarda, cıvata kuvvetinin tam olarak ölçülmesi ve verilmiş olan ön gerilmenin işletme sırasında zamanla azalma miktarının tespiti çok zordur. Cıvata bağlantılarının zamanla gevşemesi de kaçınılmazdır. Cıvatanın şeklinden dolayı malzemedeki çentik etkisi büyüktür, özellikle hareket vidalarında büyük öneme sahip olan vida verimi oldukça düşüktür. Vida dişleri arasındaki boşluklar nedeni ile cıvata bağlantıları ile iyi bir merkezleme yapılamaz. Cıvata bağlantıları genellikle eksenel kuvvetle zorlanacak şekilde düzenlenirler. Bazı özel hallerde eksene dik kuvvetler de alabilirler. Cıvataların kopması kullanıldıkları makina sisteminde büyük hasarlara neden olabilir. Bu nedenle önemli bağlantılarda cıvataların mukavemetine gereken önem verilmelidir. Cıvatalar da dahil olmak üzere tüm makina elemanlarının mukavemetinin arttırılması, sadece malzemenin iyileştirilmesi veya kesitin arttırılması ile değil, bunların yanı sıra alınan bazı şekillendirme önlemleri ile de mümkündür. 18 9

Cıvatalı bağlantıların şekillendirilmesinde göz önünde bulundurulması gereken hususlar: 1-Cıvata-somun bağlantısında kırılmaların % 15 inin cıvata başı ile cıvata gövdesinin geçiş bölgesinde, % 20 sinin vida dişlerinin bittiği bölgede, % 65 inin de somunun hemen altında meydana geldiği deneylerle sabittir. Yapılan deneyler göstermiştir ki normal cıvata bağlantılarında kuvvetin yaklaşık yarısı somunla temas halindeki ilk iki diş tarafından karşılanmaktadır (Şekil 10.1a). Bu husus; sıkma esnasında oluşan çekme kuvveti nedeniyle cıvatadaki dişlerin çekiye, somundaki dişlerin ise basıya zorlanmasıyla oluşan farklı deformasyonların bir sonucu şeklinde açıklanmaktadır. Şekil 10.1 Farklı somunlarda vidaların zorlanması 19 Buna göre cıvata-somun bağlantısında en büyük gerilme somunun hemen altındaki bölgede oluşmakta veya diğer bir deyimle uygulanan yükün çoğunluğu somunun ilk dişleri tarafından karşılanmaktadır. Taşınan yükün vida dişleri arasında daha düzgün dağılımını temin etmek ve kırılmaları önlemek bakımından somun ve cıvataya özel şekiller verilmelidir. Bunlardan biri ilk dişlerin derinliği kadar somuna çepeçevre çentik açılarak oluşturulmuş elastik somun kullanmaktır (Şekil 10.1b). Böylece ilk dişlere fazla yük gelmesi önlenir. Bir başka önlem ise somunları da çekiye zorlanacak tarzda şekillendirmektir. Şekil 10.1c 'de somunun ilk iki dişi çekiye zorlanırken, Şekil 10.1d 'de tüm somun cıvata gövdesi gibi çekiye zorlanmaktadır. Vidadan cıvata gövdesine geçiş yerinin tamamen somun içinde kalması ve geçiş yerlerinde büyük yuvarlatmalar yapılması sağlanmalıdır. Normal somun Elastik somun 20 10

21 2-Talaş kaldırma yöntemi ile diş açılırken takımın istenilen yere kadar kesme işlemini yapabilmesi için vida bitimine kanal açılmalıdır. (Şekil 10.3a). Eğer üretim freze, hadde veya ovalama yöntemi ile gerçekleşiyorsa vida bitimine kanal açmaya gerek yoktur. Böylece cıvata hem işlem azlığından dolayı daha ucuz, hem de çentik etkisi ortadan kalkacağı için daha dayanıklı olacaktır (Şekil 10.3 b). a)talaş kaldırarak diş açılacaksa b)talaş kaldırmadan diş açılacaksa İmbus civata 22 11

Cıvataları takarken zedelenmesini önlemek, kolay ağızlama yapmasını sağlamak ve aynı zamanda iyi bir görünüm için uç kısımları yuvarlatılır veya konik yapılır. Cıvata ucu mercimek değil düz ancak pah kırılarak yapılırsa üretim daha ucuz ve kolay olur. 3-İç yüzeye açılan vidalarda kesici takımın (kılavuzun) çıkış hareketini sağlamak için delik kalemi ile yeterli derinlikte kanal açılmalıdır. Bu durum aynı zamanda kesici takımın ucunun rahat bir şekilde bitime ulaşmasını da sağlar (Şekil 10.5). 23 4-Vida dişleri deliğin sonuna kadar açılamaz. Delik bitimi ile vida bitimi arasında yeterli mesafe olmalıdır (Şekil 10.6). 5-Normal bir cıvatada vida dişi gövdenin sonuna kadar (cıvata başına kadar) açılamaz. Bu nedenle somun da cıvatanın sonuna kadar vidalanamaz. Şayet somunun dibe kadar vidalanması gerekiyorsa cıvata gövdesine bir fatura açılır (Şekil 10.7a) ve diş açılmış deliklere de bir dip faturası yapılır (Şekil 10.7b). 24 12

Bu durum aynı zamanda kesici takımın ucunun rahat bir şekilde bitime ulaşmasını temin eder (Şekil 10.8). 6-Bir vida veya bir delik bileşiyorlarsa, delik çapı vida diş dibi çapından küçük veya ona eşit olmalıdır. Aksi taktirde parçanın her iki ucundan ayrı ayrı delik açılması ve işlenmesi gerekir (Şekil 10.9). 25 7-Vida delikleri kenardan yeterli uzaklıkta açılmalıdır. Aksi taktirde takım tek yönlü zorlanır ve eğilerek kırılabilir (Şekil 10.10) 8-Somunların sıkılması sırasında oturma yüzeyinin, keskin köşeler nedeni ile, zedelenmemesi için somunun iç kısmına vida diş dibine kadar 120 lik bir havşa açılır. (Şekil 10.11). 26 13

9-Bağlama amacı ile kullanılan cıvataların gövdeye veya somuna yeteri kadar vidalanması gerekir (Şekil 10.12). Vidalama derinliği için vida dişlerindeki yüzey basıncı esas alınmalıdır. Ancak genel olarak Çelik cıvatalarda H=d, dökme demir cıvatalarda H=1,5.d ve alüminyum ve alaşımlarında ise H=2.d olarak alınması uygun olur. Şayet cıvatayı sık sık ayarlamak veya çözmek gerekiyorsa (salmastra cıvatalarında olduğu gibi), ya vida diş boyu daha fazla seçilmeli veya cıvata çapı (şaft çapı) büyütülerek vida taşıma yüzeyi arttırılmalıdır. Dökme demir somunlar sık sık gevşetme ve sıkıştırma sonucu bozulacağından bunlardan mümkün olduğunca kaçınılmalıdır. Çelik somunlarda H= d Dökme demir somunlarda H= 1,5.d Alüminyum alaşımlarında H= 2.d 10-Seri üretimde cıvata-somun çifti yerine, eleman sayısını azaltmak bakımından, ya gövdeye vida açılmalı (Şekil 10.13a) veya Somun gövdeye kaynatılmalıdır (Şekil 10.13b 27 11-Cıvatanın diş açılmış kısmı yeterli uzunlukta olmalıdır, aksi taktirde parçaların sıkıştırılması mümkün olmaz (Şekil 10.14). 12-Cıvatalar veya saplamalar vidalı deliğin sonuna kadar sıkılamaz. Sıkma işleminin gerçekleşebilmesi için delik içinde yeterli boyda vida açılmış olmalıdır (Şekil 10.15). 28 14

13-Cıvata başı veya somunun bütün yüzeye tam olarak oturması gerekir. Bunun için: a)somun veya cıvata başının oturduğu yüzey pürüzlü veya yumuşak malzemeden ise (hafif metal, ahşap vb.) sünek çelik malzemeden bir rondela kullanılmalıdır (Şekil a). b)cıvata başı ve somunun temas yüzeyleri eğik ise (örneğin I, L, T vb. profillerin cıvatalı bağlantılarında olduğu gibi) ya oturma yüzeyi cıvata eksenine dik konumda olacak şekilde eğik rondela kullanılarak (Şekil b) veya düzleştirilerek (Şekil c) cıvata gövdesinin eğilmesi önlenmelidir. 29 14-Düşük kalite malzemeden altıgen başlı cıvata yerine yüksek kalite malzemeden, silindirik ve içten altı köşe başlı (allen) cıvata ile hacim, malzeme ve işçilik süresinde tasarruf sağlanabilir (Şekil 10.17). 30 15

15-Cıvata eksenine dik doğrultuda gelen kuvvetleri (radyal kuvvetler) karşılamak üzere ya faturalı cıvata (Şekil 10.18a ve b) veya kesme burcu kullanılır (Şekil 10.18c). Çünkü cıvatalar anma çapına karşılık gelen kesitleri ile kesilmeye çalıştırılmamalıdır 31 16-Değişken yüklerin taşınmasında esnek cıvatalar kullanılarak sisteme ön gerilme verilmelidir. Böylece esnek cıvata, sert rondela ve rijit gövde uygulaması ile yükün genliği düşürülür ve sürekli mukavemet bölgesinde kalması temin edilir. Biyel büyük başının cıvatalı bağlantısı buna örnek gösterilebilir (Şekil 10.19 32 16

17-Flanş bağlantılarında kullanılan malzeme türü, zorlanma şekli ve montaj kolaylıkları göz önünde bulundurularak, cıvata-somun çifti (Şekil 10.20a), saplama- somun çifti (Şekil 10.20b), karşı parçanın somun olarak kullanılması (Şekil 10.20c) ve uzar (esnek) cıvata kullanılarak (Şekil 10.20d ve e) kuvvet ve gerilme yayılışının iyileştirilmesi mümkündür. 33 18-Kapaklarda uygulanan cıvatalı bağlantılar sistemin özeliklerine ve kullanma kolaylığına göre çeşitli şekillerde seçilir. Şekil 10.21a da normal cıvata- somun çifti, 10.21b de cıvata-gövde bağlantısı, 10.21c de basınçlı kaplar için esnek (uzar) cıvata ve gövde bağlantısı görülmektedir. Şekil 10.21 d ve e 'de kolay açıp kapama özellikli kapaklar için, kelebekli ve kollu somun bağlantısı görülmektedir. Kelebekli ve kollu somunlar çok defa mafsallı cıvatalarla kullanılmaktadır. Yarıklara oturan cıvatanın somunu biraz gevşetilince cıvata yana yatırılarak bağlantı çözülmüş olur. 34 17

19-Sıkma esnasında cıvata veya saplamanın burulmaması için önlem alınmalıdır. Bunlar: a)karşı moment uygulayabilmek için saplama sonu kare kesitli yapılabilir (Şekil a). b)somun altına, içine diş açılmış ve dönmeye karşı bir pimle emniyete alınmış bir altlık konabilir (Şekil b). c)cıvata boyuna uygun bir kovan kullanılarak kovan ve cıvataya ince diş açılabilir (Şekil c). Kare kesit 35 20-Montaj esnasında somunun veya cıvatanın döndürülebilmesi için anahtar ve el hareketlerinin serbest olmasına dikkat edilmelidir (Şekil 10.23). 36 18

21-Hareket sahası sınırlı yerlerde, daha az yer gerektirdiği için, altıgen başlı cıvatalar yerine silindirik başlı cıvatalar kullanılmalıdır (Şekil 10.24). 37 22-Hafif metal veya dökme demir gibi malzemelerde vida dişleri aşınarak kısa zamanda bozulabilir. Bu gibi yerlerde en uygun çözüm boydan boya geçen cıvata ve somun kullanılmasıdır. Bu olmadığı taktirde saplama kullanılabilir. Cıvatanın takılıp sökülmesi ve başlı cıvata kullanılması zorunlu olan özel hallerde, döküm parçalara daha döküm sırasında çelik bir burç yerleştirilmesi ve vidanın buna açılması bir ara çözüm olabilir (Şekil 10.25). Diş tamirinde yaygın olarak HELICOIL [2] pratikte helicoil uygulaması da [2]http://www.boellhoff.com/tr/tr/baglanti-elemanlari/oezelbaglanti-elemanlari/dis-teknolojisi/helicoil-plus-ile-dis-tamiri.php yapılmaktadır. 38 19

23-Saplamaların yerlerine takılma şekilleri dişlerin zorlanmasında önemli rol oynar. Normal saplamada ön gerilme, vida bitimi ile parça arasında oluşturulur (Şekil a). Bu bölgede kırılma tehlikesi yüksektir. Sürekli mukavemet bakımından faturalı şekil verme pahalı fakat en uygun çözüm yoludur (Şekil b). 39 40 20

24-Cıvata-somun bağlantıları her ne kadar kilitlenmeli (otoblokajlı) sistemler ise de işletmedeki değişken zorlanmalar, sarsıntı ve titreşimler karşısında gevşeyebilirler. Bu nedenle cıvatalı bağlantılarda ek emniyet önlemleri alınmalıdır. Bunlardan şekil bağlı emniyet tertipleri (tertibatı) somunun konumunu tespit ederler. Bu amaçla pim (a), gupilya (b), profilli emniyet sacları (c,d,e, f,g) ve vidalı pim (h) gibi elemanlar kullanılır. 41 Kuvvet bağlı emniyet tertipleri ise, somun ve cıvata dişleri arasında ek bir gerilme meydana getirirler (Şekil 10.27) ve bu yüzeyler arasındaki sürtünmeyi artırırlar. Bu tertiplerden en çok kullanılan yaylı ve tırtıllı rondelalar (a,b,c, d, e, f) somunun altına konur. 42 21

43 Ayrıca; emniyet vidası (g), sac kontra somunu (h), yumuşak malzemeden (genellikle plastikten yapılmış) bilezikli somun (i), yarıklı somun (j), bilezik şeklinde somun (k) veya iki somundan oluşan kontra somun (I) gibi sistemler kullanılır. 44 22