III. ULUSAL ÖLÇÜMBİLİM İİ KONGRESİ BİLDİRİLER İİ KİTABI

tmmob makitıa mühendisleri odası III. ULUSAL ÖLÇÜMBİLİM İİ KONGRESİ BİLDİRİLER İİ KİTABI 7-8 EKİM 1999 ESKİŞEHİR MMO Yayın No: 226 ISBN: 975-395-329-1

tnımob makina mühendisleri odası Sümer Sok. No:36/1-A Demirtepe/ANKARA Tel 0-312- 231 31 59-231 31 64 Faks ; 0-312- 231 31 65 MMO Yayın No: 226 ISBN : 975-395-329-1 Bu kitabın yayın hakkı MMO'ya aittir. Kitabın hiç bir bölümü değiştirilemez, alıntı yapılamaz. MMO'nun izni olmadan kitabın hiç bir bölümü elektronik, mekanik fotokopi vs. yollarla kopye edilip kullanılamaz. Dizgi Baskı Tel MMO Eskişehir Şube Lale Ofset Matbaacılık 0-222- 231 85 36 Faks : 0-222- 234 76 11

TMMOB Makine Mühendisleri Odası Eskişehir Şubesi m.ulusal Ölçümbilim Kongresi 7-8 Ekim 1999 Eskişehir-Türkiye REFERANS UBBELOHDE VİSKOMETRE KULLANARAK STANDART NEWTONIAN SIVILARININ KİNEMATİK VİSKOZİTELERİNİN BELİRLENMESİ ÖZET Orhan Sakarya, Ümit Y. Akçadağ, S.Eren San TÜBİTAK, Ulusal Metroloji Enstitüsü P.K.21 41470 Gebze/TÜRKİYE Tel: 262 646 63 55 / 554 E-mail:orhan@ume.tubitak.gov.tr Viskozite, sıvıların kendisini akmaya zorlayan kuvvete karşı gösterdiği direnç olarak tanımlanır. Kayma gerilmesi ile kayma hızı (hız gradyenti) arasında doğrusal ilişki olan sıvıların tümü Newtonian sıvısı olarak adlandırılır. Bu orantıdan yola çıkılarak akış zamanın ölçülmesi esasına dayanan ubbelohde viskometreleri geliştirilmiştir. Newtonian sıvılarının kinematik viskozitelerini belirlemek için sınıfı ve ölçüm aralığı aynı olan iki adet referans ubbelohde viskometre kullanılır. Bu viskometrelerin içine numune sıvı konulur 20 C ± 0,02 C'ye ayarlanmış sıcaklık kontrollü banyo içine dik olacak şekilde yerleştirilir ve her iki sıvı için de akış zamanı tespit edilir. Ölçüm işlemi sonrasında bulunan akış zamanları kullanılan viskometre sabitleri ile çarpılır ve numune sıvının viskozitesi bulunur. Anahtar sözcükler: Viskozite, Ubbelohde viskometre l.giriş Akışkanların viskozitesini ölçmenin çeşitli yollan vardır. Bunun için akışkanların özellikleri ve kullanım alanlarına uygun olan cihazlar geliştirilmiştir. Newtonian sıvılarının tümünde kayma gerilmesi ile kayma hızı arasında doğrusal ilişki vardır. Bu tür sıvıların viskozite ölçümü için camdan imal edilmiş viskometreler geliştirilmiştir. Bunların arasında yaygın olarak kullanılan biride ubbelohde viskometreleridir. Bu viskometrelerin çalışma prensibi, içine konulan Newtonian sıvısının sıcaklık kontrollü banyoda yerçekimi etkisi altında akış zamanının ölçülmesi esasına dayanır. Akış zamanı ölçülerek denklem (1) ile kinematik viskozite değeri belirlenir[2]. v = K.(t-At H ).A (i) g v : Kinematik viskozite K : Viskometre sabiti AtH: Kinetik enerji düzeltmesi, sadece 0 ile I nolu viskometreler kullanılmış ise uygulanır. t : Akış zamanı g : Yerçekimi ivmesi (ölçüm yapılan yerdeki değer) g : Yerçekimi ivmesi (viskometrenin kalibre edildiği yerdeki değer) Dinamik viskozite değeri, ölçülen kinematik viskozite değerinin aynı sıcaklıkta ölçülen sıvı yoğunluğu ile çarpılmasıyla belirlenir. Kullanılan ubbelohde viskometre izlenebilir ve kalibreli olmalıdır. 169

Birimler: Kinematik viskozite birimi Dinamik viskozite birimi mm 2 /s = cst mpa.s Viskozitenin mutlak olarak hatasız ölçümü son derece güçtür, bu güçlük yüksek doğruluklu ölçümler amaçlandığında daha da artmaktadır. Şayet her hangi bir sıvının viskozitesi bilinmekte ise diğer sıvıların viskozite değeri de, viskozitesi bilinen sıvı ile karşılaştırılarak tespit edilebilir. Bu yöntemin doğruluğu yüksek ve uygulaması diğerlerine göre kolaydır. Birincil referans standart olarak 20 C'de suyun viskozite değeri kabul edilmektedir. Suyun kinematik viskozite değeri yaklaşık olarak 1.004 mm 2 /s ± % 0.3 civarındadır. 2. UBBELOHDE VISKOMETRE 1 Havalandırma borusu 2 Kılcal boru 3 Doldurma borusu 4 Üst sıvı deposu 5 Zaman ölçme haznesi 6 Kılcal (capillary) 7 Daldırma seviye haznesi 8 Daldırma seviyesi 9 Bağlantı borusu 10 Alt sıvı deposu Mı ve M 2 M F Zaman sayma çizgileri Doldurma çizgileri Ölçüm sıhası: Kinematik viskozite Akış zamanı Sıcaklık aralığı 0.35-100 000 mm7s 200-1000 s 10-100 C Şekil 1 Ubbelohde Viskometrenin genel görünümü Ubbelohde viskometreler kılcal borularının çaplarına ve viskometre sabitlerine göre 0 ile V arasında sınıflandırılır. Ölçümlerde kullanılacak referans viskometre numune sıvı ile şekil l'de Mp işareti ile belirtilen doldurma çizgilerinin arasına gelecek şekilde doldurulur. Numune sıvı dolu viskometre, uygun bir tutaç ile daha önceden belirlenen ölçüm sıcaklığına ayarlanmış olan sıcaklık kontrollü banyoya yerleştirilir. Yerleştirme işleminden önce yüzeyin düz olup olmadığına su düzeci ile bakılır. Yerleştirdikten sonra banyo suyunun yüksekliği viskometrenin şekil l'de görünen üst sıvı deposunun yaklaşık 20 mm kadar üzerinde olmalıdır. Ölçüm süresince banyoya yerleştirilen viskometrelerin birbirlerine değmemesi gerekmektedir. Bunun için dikey olarak düz olması gereklidir. Düz olup olmadığını anlamak için, iki tarafına ağırlık bağlı ipin bir tarafı banyonun üzerine konularak aşağıya sarkıtılır. Gerilen ip viskometrenin kılcal borusuna paralel duruma getirilir. İp ile viskometrenin kılcal 170

borusunun arasındaki dikey sapma 2 mm'den fazla olmamalıdır. Viskometre banyoya yerleştirildikten sonra sıvı sıcaklığı banyo sıcaklığına uyması için 20 dak. beklenilir. Şekil l'de 1 numara ile ifade edilen havalandırma borusu üstten bir aparat (tıpa) ile kapatılır. Viskometre, şekil l'de 2 numara ile ifade edilen kılcal borusunun üstten ya emme ile ya da bir aparat aracılığıyla vakumlanarak içerdeki sıvı şekil l'deki 4 numara ile gösterilen üst sıvı deposunun üst seviyesine kadar yükseltilir Bu işlem yapılırken sıvı içerisinde baloncuk oluşmaması için işlem yavaşça yapılmalıdır. Vakumlama işlemi bittikten sonra boru üstten bir aparat (tıpa) ile kapatılır. Daha sonra Viskometrenin havalandırma borusu üstten açılır ve sıvının şekil l'deki 8 numara ile gösterilen daldırma seviyesinin alt kısmına kadar hareket etmesi beklenir (~ 5 dak). Şekil l'de 2 numara ile gösterilen kılcal boru tekrar açılır ve sıvının kılcal borudan aşağı doğru hareket etmesi gözlenir. Sıvı şekil l'de Mı ile gösterilen çizgiye geldiğinde kronometre çalıştırılır ve M2 ile gösterilen çizgiye geldiğinde ise kronometre durdurulur. Kronometre'de okunan değer ile akış zamanı t belirlenmektedir[l], 2.1 Ubbelohde Viskometrelerin Temizliği Yeni imal edilmiş veya viskometre sabitleri değişmiş viskometrelerin K sabitlerinin belirlenmesi için, viskometreler oda sıcaklığında kromik asitle tamamen doldurularak yaklaşık 10 saat bekletilir. Asidin dökülmesinden sonra saf su ile hiçbir renk kalmayıncaya dek yıkama yapılır ve bu işlem 3 kez tekrar edilir. En sonunda en az 2 kez petrol eteri ile yıkanır (püskürtmek suretiyle), iyi bir kurulamadan sonra 40-45 C arası ısıtılır ve emilen veya üflenen hava akımında kısa bir müddet (1-2 dakika) bekletilerek temizleme işlemi tamamlanır. Yağların viskozite belirlemesinde kullanılan viskometreler ölçüm sonrasında hemen temizlenmelidir. Bu temizleme işleminde önce viskometreler ters olarak askıya asılarak yağın iyice damlaması sağlanır. Oda sıcaklığında kinematik viskozitesi 10000 mm 2 /s (cst) ve daha fazla olan yağlarda yağın 50 C'den maksimum 60 C'ye kadar olan sıcaklıklarda damlamaya bırakılması tavsiye edilir. Viskometre 1 saat süresince petrol eteri ile dolu olarak bırakılır. Bu sıvı boşaltıldıktan sonra iyice damlamaya bırakılır. Daha sonra 2 kez petrol eteri püskürtülerek yıkanır. Bu işlem sonrasında viskometre yine petrol eteri ile doldurularak yarım saat bekletilir. Bu aşamadan sonra son kez petrol eteri ile yıkanır. İyi bir kurulamadan sonra 40-45 C arasında ısıtılır ve birkaç dakika süresince hava akımında emerek veya püskürtülerek kurutulur. 3. KİNEMATİK VİSKOZİTENİN HESAPLANMASI Bir akışkanın viskozitesini belirlemek için bu akışkana uygun iki adet aynı sınıftan viskometre seçilir ve temizleme işleminden sonra bölüm 2'de açıklanan şekilde 20 ± 0.02 C sıcaklıkta her bir viskometre için 5 kez akış zamanı ölçülür. Kinematik viskozitenin hesaplanması için aşağıdaki işlemler gerçekleştirilir. 1 Her bir viskometre için ortalama zaman belirlenir. t = -Zt, (2) n 2. Her bir viskometre için en uzun ve en kısa akış zamanın arasındaki bağıl fark belirlenir. e, = t *' 1 """ (3) 3. e t ^ 2.10" 3 eşitliği her iki viskometre için kontrol edilir. Eğer eşitlik sağlanmıyorsa ölçüm tekrar edilir. 4. Her bir viskometre için (l)'deki formülden kinematik viskozite hesap edilir. 171

5. Her iki viskometre için bulunan kinetik viskozite değerlerinin ortalaması alınır. 6. Her iki viskozite arasındaki bağıl fark aşağıdaki formülden hesap edilir. 7. E V^ 2.10" 3 eşitliği kontrol edilir. Eğer eşitlik sağlanmıyorsa ölçüm tekrar edilir[2]. Ölçüm tekrar edildiği halde bu eşitlik sağlanamıyorsa viskometrelerin tekrardan kalibre edilmesi gerekmektedir. [2] 4. DENEYSEL VERİLER Bu çalışmada iki adet viskometre kullanılarak, viskozitesi bilinmeyen sıvının viskozite tayini gerçekleştirilmiştir. Aşağıda bu çalışmaya ait veriler sunulmaktadır. Tablo 1 Kullanılan viskometrelere ait bilgiler I: Viskometre II. Viskometre Sınıf III III No 1123 9096 Viskometre (K) 0,9983 mm 2 /s 2 1,0008 rnmv Sabiti Bölüm 2'deki ölçüm düzeneği için gerekli işlemler gerçekleştirilerek numune sıvı her iki viskometre için kullanılmış ve aşağıdaki akış zamanları bulunmuştur. Tablo 2 de bu sonuçlar yer almaktadır. Tablo 2 Akış süreleri ti t 2 I. Viskometre için akış zamanı 7'34 21 T 34 24 II. Viskometre için akış zamanı 7 33 13 7 33 17 t 3 7 34 20 7 33 22 U 7 34 24 j 7 33 27 t 5 7 34 26 7 34 28 tort 454.23 s 453.21 s 6t 1.32-10" 4 3.31-10" 4 Tablo 2 de yer alan e t değerlerinin her iki viskometre için e t < 2.10' 3 eşitliğini sağlayıp sağlamadığı kontrol edilir. Eğer eşitlik sağlanmıyorsa ölçüm tekrar edilir. Viskometredeki sıvılar dökülüp temizlik prosedürleri yerine getirildikten sonra tekrar sıvılar konularak ölçüm tekrarlanır. Viskozite değerleri her iki viskometre için (1) eşitliğinden aşağıdaki şekilde hesaplanır. Vı=K,.t Vı = 0.9983 mm 2 / s 2. 454,23 s Vı= 453.46 mm 2 /s V 2 = K 2. t V 2 =1.0008 mm 2 /s 2. 453.21 s V 7 = 453.57 mm 2 /s 172

Bu işlemler sonucunda bulunan Vı ve V2 değerlerinin ortalaması alınarak aşağıdaki kinematik viskozite değeri elde edilir. V = 453.52 mm 2 /s Bulunan kinematik viskozite değerleri kullanılarak (5) eşitliği ile sv = 2.43-10" 4 değeri bulunur. Bulunan bu değerin 2-10" 3 'e eşit veya küçük olma durumu sağlandığından ölçümün tekrar edilmesine gerek yoktur. 5. SONUÇLAR Bu çalışmada Newtonian sıvılarının kinematik viskozite değerlerinin belirlenmesi için ubbelohde viskometre kullanımı yöntemi anlatılmış ve bu ölçümlere ait gerekli hesaplamalar yapılarak kinematik viskozite değeri belirlenmiştir. 6. KAYNAKLAR [1] "Determination of Kinetic viscosity and calculation of dynamic viscosity", EN ISO 3104, (E) Petroleum Products - Transparent and Opaque Products, 1994 [2] "Determination of the kinematic viscosity using the Standard design Ubbelohde viscometer", DİN 51562-2 Normu, 1997 173

TMMOB Makine Mühendisleri Odası Eskişehir Şubesi III.Ulusal Ölçümbilim Kongresi 7-8 Ekim 1999 Eskişehir-Türkiye SABİT VİDA TAMPON MASTARLARIN KALİBRASYON METODLARININ KARŞILAŞTIRILMASI Mustafa Yılmaz, Esma İşel Erciyes Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü KAYSERİ Tel:352 437 49 01 E-mail:yilmazm@erciyes.edu.tr ÖZET Sabit vida tampon mastarlar endüstride sıkça kullanılan ölçü mastarlarıdır. Belirli periyotlarla bu mastarların kalibrasyonunun yapılması gereklidir. Metroloji alanında gelişmiş ülkelerin çoğunda vida mastarlarının kalibrasyonu rahatlıkla yapılabilirken Türkiye'de bu konudaki çalışmalara yeni başlanmıştır. Bu eksikliğin giderilmesi ve gelecekteki araştırmalara kaynak teşkil etmesi amacıyla bu çalışma yapılmıştır. Bu çalışma iki aşamadan meydana gelmektedir. İkinci aşamada numuneler üzerinde imkanlar dahilinde deneyler yapılarak farklı kalibrasyon metotlarının sonuçları değerlendirilmiştir. Yapılan çalışmalar sonucunda en hassas ve pratik ölçümlerin üç tel metodu ile elde edildiği görülmüştür[l]. Anahtar Sözcükler: Sabit vida tampon mastar, kalibrasyon, üç tel metodu, bıçak metodu. 1. GİRİŞ Kalibrasyon: Kalibrasyon, doğruluğu bilinen bir standart veya ölçüm sistemi kullanılarak diğer bir standart, muayene, ölçme ve test ekipmanının doğruluğunun ölçülmesi, sapmalarının belirlenmesi mümkün ise ayarlanması ve raporlanmasıdır. Vida: Vida belirli bir açı altında birbirini kesen silindir üzerindeki helis yüzeylerinin meydana getirdiği geometrik şekildir. Dış vida, bir silindirin dışındaki vidadır. Cıvatalardaki vida dış vidadır. İç vida, bir silindirin içindeki vidadır. Somunlardaki vida iç vidadır. Aynı vida ağzı üzerinde birbirine en yakın iki vida dişinde diş yanlan üzerindeki eşdeğer noktalar arasındaki eksenel mesafedir. Diş üstü çapı; dış vidanın diş tepeleri ve (veya) iç vidanın diş diplerine teğet olan hayali silindirin çapıdır. Dış vidada d, iç vidada D sembolü kullanılır. Ayrıca kural olarak vida dişinin büyük çapı yani diş üstü çapı aynı zamanda vidanın anma çapıdır. Diş dibi çapı; dış vidanın diş dipleri ve (veya) iç vidanın diş tepelerine teğet olan hayali silindirin çapıdır. Bölüm dairesi çapı; vida dişi genişlikleri ve vida boşluğu genişliklerinin eşit olduğu, diş yüzeyi ile dış yüzeyini kesen hayali silindirin çapıdır (Şekil-1). Şekil-1. Vida ekseni ile iç ve dış vida çap sembolleri. 174

2.SABIT VİDA TAMPON MASTARLARININ KALIBRASYONU Belirli periyotlarla kullanılan geçer vida tampon mastar ve geçmez vida tampon mastarların boyutlarının kontrol edilmesi gereklidir. Bu kontrolleri yaparken çok çeşitli metotlar ve cihazlar kullanılabilir Kullanılan cihaz ve aletlere göre: Düşey uzunluk ölçme cihazı Yatay uzunluk ölçme cihazı Mikroskop Mikrometre Vida mikrometresi Uygulanan metotlara göre: Bir tel metodu İki tel metodu Üç tel metodu Bıçak metodu Özel bilyalı bıçak metodu Profil metot Yukarıda sayılan bir tel, iki tel ve üç metotlarının hepsi de düşey ve yatay uzunluk ölçme cihazları ve mikrometre ile, bıçak, özel bilyalı bıçak ve profil metotları ise sadece mikroskop ile yapılabilmektedir[2]. 2.1.Kullanılan Notasyonlar S - Nominal vida adımı (mm) S g - Gerçek vida adımı (mm) C - Düzeltme faktörü (mm) a - Nominal diş profil açısı (o) d - Diş üstü çapı (mm) âı - Bölüm dairesi çapı (mm) dn O rt -Gerçek tel çapı (mm) dn -Nominal tel çapı (mm) Q - Tel vida dişine yerleştirilmiş durumdayken ölçülen değer (mm) (Bir tel metodunda) P - Teller vida dişlerine yerleştirildiği durumdayken ölçülen değer (mm) (İki tel metodunda) M -Teller vida dişlerine yerleştirilmiş durumdayken ölçülen değer (mm) (Üç tel metodunda ) [2,3] E - Bıçak metodunda düzeltme faktörü (mm) Alı, Aİ2, Ab, AI4- Sağ ve sol bıçakların çizgilerinin nominal değeri ile gerçek değeri arasındaki fark(mm) Cl - Profil açısındaki değişiklikten dolayı gelen düzeltme faktörü C2 - Adımdaki değişiklikten dolayı gelen düzeltme faktörü C3 - Tel çapındaki değişiklikten dolayı gelen düzeltme faktörü C4 - Helis açısından dolayı gelen düzeltme faktörü C5-Telin esnekliğinden (deformasyonundan) dolayı gelen düzeltme faktörü[4] 175

C = Cl + C2 + C3 + C4 + C5 Tel çapı, vida adımı (S) ve diş profil açısı (a) kullanılarak eşitlik (3.1) den hesaplanabilir d = 2*cos- (3.1) Gost 2475-88 den alınan diş profil açısı ve adımına göre telin çapını seçilmektedir [5],Vida mastarı kalibrasyonu için 0.5 N veya 2.0 N kuvvet uygulanmalıdır. 0.9 mm anma çapından küçük vidalar için 0.5 N, daha büyük vidalar için 2.0 N uygulanmalıdır [3]. 2.2. Bir Tel Metodu Bir tel metodunda isminde anlaşılacağı gibi bir tel kullanılır. Şekil-2,a'da görüldüğü gibi vida maştan alet veya cihazın sabit ucu yerleştirilir ve telin hassas yüzeyi dişler arasına konur. Ölçüm yapılan alet veya cihazın hareketli ucu tele bastırılır.d2 Bölüm çapının bir tel metodu ile bulunmasında kullanılan eşitlik; 1 d 2 =2*Q-d-d K. a sın + + C 2) (3.2) Bir tel metodu daha ziyade çok ağızlı vidaların kalibrasyonun da kullanılır [3,4,5]. 2.3.İki Tel Metodu İki tel metodunda aynı nominal çapta iki tel kullanılmaktadır. Şekil-2,b'de görüldüğü gibi telin biri vida mastarının alt tarafındaki dişler ile alet veya cihazın sabit ucu arasına yerleştirilir. İkinci tel ise vida mastarının alt dişleri arasındaki telin bulunduğu helise gelen üst taraftaki dişler arasına yerleştirilir. Bölüm çapının iki tel metodu ile bulunmasında kullanılan eşitlik;: (3.4) İki tel metodu çapı 100'mm den büyük ve diş sayısı az olan vida maştan kalibrasyonunda kullamlır[3,4]. 2.4. Üç Tel Metodu Üç tel metodunda; Şekil-2,c'de görüldüğü gibi yerleştirilir. Vida mastarının altına iki tel ve bu iki telin ortasına gelecek şekilde vida mastannın üstüne bir tel yerleştirilir. Üstteki telin yeri vidanın sağ veya sol vida olmasına göre değişir. Sağ vida da sağdaki telin üzerine gelecek şekilde, sol vida da soldaki telin üzerine gelecek şekilde yerleştirilir[4,7].bölüm çapının üç tel metoduyla bulunmasında kullanılan eşitlik; (3.6) 176

'///////////////////S///S//S////A (a) (b) (c) Şekil-2. Vida dişleri ile ölçme yüzeyleri arasına telin yerleştirilmesi. 2.5. Bıçak Metodu Bıçak metodu sadece mikroskopta yapılabilmektedir. Burada bıçak olarak tabir edilen dikdörtgen prizma şeklinde metal bir çubuktur. Bıçağın ucunda gözle bakıldığında fark edilmesi zor olan bir çizgi vardır. Bu çizginin kenardan mesafesi mikroskobun büyütmesi ile aynı olmalıdır. Bıçak üzerinde bu çizginin olmasının sebebi mikroskobun objektifmdeki eksen yapısıdır. Bu koordinat sisteminde x ekseni ile c-d çizgileri arası 0.3 mm, a-b çizgileri arası 0.9 mm'dir. 0.3 mm'lik bıçaklar kullanılacaksa 3 büyütmeli kondanser ve objektif seçilir. 0.9 mm'lik bıçaklar kullanılacaksa 9 büyütmeli kondanser ve objektif seçilir. Bıçakların yerleştirilmesi Şekil-3'de görülebilir. d. 2 = d 2 sol 2 "8! +c 2 (3.8) L 1 2* sin a 2 (A, + A? + AA,, + AX 4 ) (3.9) C2 düzeltme faktörü tablo (3. l)'den alınmalıdır [6,7]. a b Şekil-3 Sağ ve sol bıçakların vida dişlerine yerleştirilişi. Özel bilya uçlu bıçak ve Profil metotlarıyla kalibrasyon sadece mikroskop ile yapılmaktadır ve daha önce bahsedilen bıçak metoduna benzemektedir. 177

2. YAPILAN ÖLÇÜMLER Bu bölümde, değişik nominal çap ve adımda vida tampon mastarlarının dört farklı cihazda üç farklı metodda diş üste çapı ve bölüm dairesi çapı değerleri belirlenmiştir. Deneylerde geçer vida tampon mastarları kullanılmıştır. Mastarın kalibrasyon esnasındaki ölçüm noktaları Şekil-4'de görülmektedir.. 1 2 3 ŞekiI-4. Vida mastarının kalibrasyon esnasındaki pozisyonu ve ölçme noktaları. 2.1. M 5X0.8-6H ANMA DEĞERİ İÇİN ÖLÇÜMLER İZG-6 yatay uzunluk ölçme cihazı kullanılarak; diş üstü çapı için ölçülen değerler Mastarın Durumu 0 90 Kesit 1 5.00569 5.00725 Kesit 2 5.00565 5.00761 Kesit 3 5.00570 5.00762 Ortalama diş üstü çapı = 5.0066 ±0.0023 mm İZG-6 yatay uzunluk ölçme cihazı kullanılarak; Bölüm dairesi çapı için 3 Tel Metodu. Mastarın Durumu 0 90 Kesit 1 4.4849 4.4841 Kesit 2 4.4857 4.4855 Kesit 3 4.4863 4.4849 Ortalama bölüm dairesi çapı = 4.4852 ± 0.0008 mm d 2 = 4.4852 + C = 4.4852 + 0.0041 = 4.4893 mm İZG-6 yatay uzunluk ölçme cihazı kullanılarak; Bölüm dairesi çapı için 1 Tel Metodu Mastarın Durumu 0 90 Kesit 1 5.04452 5.04790 Kesit 2 5.04519 5.04626 Kesit 3 5.04945 5.04854 Ortalama Q değeri = 5.0470 ± 0.002 mm d 2 = 2*Q - d - 3*dnort+0.866*S g + C = 2*5.0470-5.0066-3*0.432 + 0.866*0.7987+0.0041 4.4872 mm Yukarıda yapılan işlemlerin aynısı İZM 1 ve İZG 6 cihazlarında da gerçekleştirilmiştir. DİP-6 Üniversal Mikroskop kullanılarak; Diş üstü çapı için Bıçak Metodu Mastarın Durumu 0 90 Kesit 1 4.9951 4.9960 Kesit 2 4.9995 4.9948 Kesit 3 4.9953 4.9960 178

Ortalama diş üstü çapı = 4.9961 ± 0.0017 mm = d ort + A1 TD = 4.9961 + 0.011 = 5.0071 mm DİP-6 Üniversal Mikroskop kullanılarak; Bölüm dairesi çapı için Bıçak Metodu Mastarın Durumu Bıçak 0 90 dsağ d S ol dört dsağ d so ı dört Kesit 1 4.4823 4.4705 4.4764 4.4837 4.4650 4.4793 Ortalama bölüm dairesi çapı = 4.4781 ± 0.0019 mm d 2 - d 2ort + E + C 2 = 4.4781 + 0.01296 + 0.0012= 4.4922 mm Kesit 2 4.4795 4.4820 4.4807 4.4826 4.4690 4.4758 Kesit 3 4.4965 4.4611 4.4788 4.4922 4.4630 4.4776 3.2. Farklı Metotlarla Yapılan Ölçümlerin Karşılaştırılması Yapılan deneyler sonucunda elde edilen diş üstü ve bölüm dairesi çapları Şekil 5 ve 6'daki grafiklerde görülmektedir. M5 x 0.8-6H vidası için Gost 12754-87 standardına göre numune için toleranslar: Vida anma değeri M5x0.8-6H Diş üstü çapı (mm) Max. Değer 5.0150 Min. değer 4.9940 Bölüm dairesi çapı (mm) Max. Değer Min. Değer 4.4900 4.4810 5,02 5,015 4,995 4,99 IZG 6 İZV 6 İZM 1 DİP 6 Şekil-5. M5 x0.8-6h diş üstü çapı grafiği. Şekil-6. M5 x 0.8-6H bölüm dairesi çapı grafiği. 4. SONUÇLAR Literatür taramasında en çok kullanılan metodun Üç Tel Metodu olduğu görülmüştür. Yapılan deneyler sonunda uygulanış açısından en hassas ölçüm Üç Tel Metodu ile elde edilmiştir. Birbirinden bağımsız teller kullanıldığında uygulanış açısından en hassas ve pratik ölçümler düşey uzunluk ölçme cihazıda elde edilmiştir. 179

Özel hazırlanmış üç tel setleri kullanıldığında yatay uzunluk ölçme cihazının diğer cihazlara kıyasla daha hassas ve pratik ölçümler vermiştir. Mikroskopla yapılan ölçümlerde vidanın merkezlenmesi, ışığın alttan gelmesi ve nemin kontrol altında tutulması gibi faktörler önem kazandığından uygulanışı nispeten daha zor olduğu tespit edilmiştir. Optik ölçüm yapılan Mikroskop ve İZM-1 yatay uzunluk ölçme cihazında göz faktörü önem kazandığından netlik ayarının tam olması gerektiği tespit edilmiştir. KAYNAKLAR / [1] E İşel, "Sabit Vida Tampon Mastarların Kalibrasyon Metotlarının Karşılaştırılması", Yüksek Lisans Tezi, Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Ens., Mart 1997 [2] Mi 1904-88, Talimat, " Silindirik Vida Mastarları, Kontrol Metotları ", UDK 621.73.3089.6, 1989, Moskova s. 1-6 [3] A.K. Kutay, Slravoçnik, " Makine San. İçin İmalat Kontrol Rehberi ", 1974, Leningrad, s.615-637 [4] Mi 1904-88, Talimat, " Silindirik Vida Mastarları Kontrol metotları ", UDK 621.73.3089.6, 1989, Moskova s.28-41 } [5] GOST 2475-88, " Teller ve Pimler, Teknik Özellikler ", BZ 11-88 / 810, 1989, Moskova, / s. 1-5 [6] AV. Kutuzova, " Boyutsal Ölçmeler İçin Laboratuar İşleri ", 1983, Moskova, s.322-330 [7] F.V. SİDULKO, " Boyutsal Ölçmeler İçin Genel Metotlar ve Aletler ", 1981, Moskova s. 114 180

TMMOB Makine Mühendisleri Odası Eskişehir Şubesi IlI.Ulusal Ölçümbilim Kongresi 7-8 Ekim 1999 Eskişehir-Türkiye SANAYİ VE TİCARET BAKANLIĞININ ÖLÇÜM BİLİMDEKİ YERİ (YASAL METROLOJİ) ÖZET Enver Sak Sanayi ve Ticaret Bakanlığı Ölçüler ve Standardlar Genel Müdürlüğü Ülkemizde, ticarette yaygın olarak kullanılan ölçü aletlerinin doğru ayarlı ve Uluslar arası Birimler Sistemine uygun olarak imali, ithali ve kullanılması ile ilgili hizmetler 3516 Sayılı Ölçüler ve Ayar Kanunu hükümleri çerçevesince Sanayi ve Ticaret Bakanlığı Ölçüler ve Standardlar Genel Müdürlüğü tarafından yürütülmektedir. Söz konusu Kanun ile uzunluk, alan, hacim ve ağırlık ölçü aletleri ile areometreler, hububat muayene aletleri, elektrik, su, havagazı, doğalgaz, akaryakıt sayaçları, taksimetreler, akım ve gerilim ölçü transformatörleri ile demiryolu yük ve sarnıçlı vagonlarının Tip ve Sistem Onaylarının yapılması, muayenesi, ayarlanması ve damgalanması görevleri yürütülmektedir. Bu çalışmada, Sanayi ve Ticaret Bakanlığının yasal ölçüm bilim ile ilgili görevleri, mevcut durumu özet olarak bildirilmiştir. YASAL ÖLÇÜM BİLİM Ölçme bilimin başlıca görevi bütün ölçme sistemlerinin temeli olan metre, kilogram, saniye, amper gibi fiziksel birimleri tanımlayarak bilim ve teknolojinin kullanımına sunmaktır. Teknolojinin baş döndürücü bir hızla geliştiği günümüzde, bilimsel araştırma, sanayi, ticaret, savunma ve benzeri alanlarda gereken çok hassas ve doğru ölçümleri yapabilme yeteneği endüstrileşmenin kaçınılmaz şartlarından olup, bu yeteneğin yaygınlık derecesi, ülkelerin teknolojik seviyesini belirleyen temel unsurlardan biridir. Bugün toplumun hemen her kesiminde sahip olmayı olağan saydığı ev eşyalarının, otomotiv ürünlerinin vb. ekonomik olabilmesini sağlayan seri üretim, bu ürünleri oluşturan yüzlerce parçanın hassa olarak aynı karakterde yapılabilmesinin sonucudur. Bu ise ; boyutların, sıcaklığın, ağırlığın, gücün, empedansın, akımın, basıncın ve çeşitli malzeme karakteristiklerinin doğru olarak ölçülebilmesiyle sağlanmaktadır. Ancak farklı yerlerde yapılan ölçümlerin doğruluğu ve eşdeğerliğinin sağlanması uluslar arası seviyede organize bir ölçme sistemini gerektirir. Ölçüm bilim sistemleri, ülkelerin teknolojik kalkınmalarında bir alt yapı niteliği taşır. Bu alt yapının geliştirilebilmesi, yüksek hassasiyetti ölçme teknikleri ve fiziğin en yeni bilgilerinin kullanıldığı çok büyük araştırmalar gerektirmektedir. Endüstriyel, teknolojik ve bilimsel faaliyetlerde yapılan ölçümlerin güvenirliği için bunların doğruluğunun milli standardlardan milletlerarası standardlara uzanan bir zincir içinde izlenebilir olması gerekmekte, ülke genelinde hiyerarşik bir metroloji altyapısı, sanayileşmiş ve modern toplumun kaçınılmaz bir unsuru olarak görülmektedir. Ancak, mutlak doğruluk dereceleri ne 181

olursa olsun, yapılan ölçümlerin uluslar arası geçerliliğinin tescil edilmesi için bu ölçümlerin hassasiyetinin ve doğruluğunun bir referans zincir içerisinde izlenebilir olması gerekmektedir. Karakteristikleri kati olarak belirlenmiş bir referans sistemine göre yapılacak kontroller, çoğu zaman üretim metodunun başarıya ulaşabilmesi için kaçınılmazdır. Bu nedenle, yüksek doğruluk ve tekrarlanabilir ölçümlere duyulan ihtiyaç teknolojinin geliştirilmesi ile artar ve beraberinde de kalite kontrolün önemini ortaya çıkarır. Bütün dünyada olduğu gibi ülkemizde de ölçüm bilim faaliyetleri üç alanda sürdürülmektedir. Bilimsel Ölçüm Bilim Endüstriyel Ölçüm Bilim Yasal Ölçüm Bilim f ' t Bilimsel Ölçüm Bilim faaliyetleri Ulusal Metroloji Enstitüsü (UME), Endüstriyel Ölçüm bilim faaliyetleri Türk Standardları Enstitüsü (TSE), Yasal ölçüm bilim ise Sanayi ve Ticaret Bakanlığı tarafından yürütülmektedir. Sanayi ve Ticaret Bakanlığı merkezde Ölçüler ve Standardlar Genel müdürlüğü, taşrada ise } Ölçüler ve Ayar Şube müdürlükleri tarafından 3516 Sayılı Ölçüler ve Ayar Kanunu çerçevesince :- bu hizmetleri vermektedir. Söz konusu Kanun ile uzunluk, alan, hacim, ağırlık ölçüleri, areometreler, hububat muayene aletleri, elektrik, su, havagazı, doğalgaz, akaryakıt sayaçları, taksimetreler, naklimetreler, akım ve gerilim ölçü transformatörleri ile demiryolu yük ve sarnıçlı vagonlarının muayenesi, ayarlanması, damgalanması ve Tip - Sistem Onaylan yapılır. Ölçü aletleri aşağıdaki muayenelere tabi tutulur. İlk muayene Periyodik muayene Ani muayene j Şikayet muayenesi > Stok muayenesi İlk Muayene: Yeni yapılan veya parçaların birleştirilmesi suretiyle meydana getirilen ölçü ve ölçü aletlerinin satışa veya kullanılmaya başlanmalarından önce veya ithal edilen ölçü ve ölçü aletlerinin yurda sokulmaları sırasında veya periyodik, ani, şikayet ve stok muayeneleri sonunda damgalan iptal olunan ölçü aletlerinin tamir ve ayarlanmalarından sonra veya ayarları bağlı bulunduklan yere göre ayarlanmış olan ölçü ve ölçü aletlerinin ise her yer değiştirmeleri halinde uygulanır. Periyodik Muayene: Belli sürelerde olmak üzere ölçü aletleri için yapılan genel muayenedir. / Ani Muayene: Bakanlık merkez ve taşra ölçüler ve ayar kuruluşları memurlannın görecekleri lüzum veya ihbar üzerine, ölçü aletlerinin bulundukları yerlerde,habersizce yapılan muayenedir. Şikayet muayenesi: Bir ölçü aletinin doğru çalışıp çalışmadığının tespit etmek üzere, ölçü aleti sahibi veya diğer bir kimsenin yazılı müracaatı üzerine yapılan muayenedir. Stok muayenesi: İlk muayene damgasını taşıdıkları halde satılmayıp, depo, atölye, imal veya satış yerlerinde yahut henüz kullanılmasına ihtiyaç duyulmayarak stok halinde bulundurulan ölçü aletlerinin periyodik muayene süreleri içinde tekrar tabi tutuldukları bir muayene şeklidir. f 182

İlk, periyodik ve stok muayenelerinde doğru oldukları anlaşılan ölçü ve ölçü aletleri damgalanmaya elverişli bulundukları takdirde damgalanır. Damgalanmaya elverişli bulunmayan ölçü aletleri için damga yerine geçmek üzere bir belge verilir. Sanayi Ticaret Bakanlığı ölçüler ile ilgili hizmetlerini merkezde Ölçüler ve Standarlar Genel Müdürlüğü, illerde ise 80 il'de bulunan Ölçüler ve Ayar Şube müdürlüklerince yürütmektedir. Bakanlığımız ölçüler ve ayar hizmetlerini daha verimli bir şekilde sürdürmek amacıyla 1993 yılından beri F.Almanya ile "Türkiye'de Ölçüler ve Ayar Tekniğinin Geliştirilmesi" konulu bir proje yürütmektedir. Bu proje kapsamında İstanbul, Ankara, Konya Sanayi ve Ticaret Müdürlükleri bünyesinde birer laboratuvar kurulmuştur. İzmir, Samsun, Gaziantep Sanayi ve Ticaret Müdürlükleri bünyesinde de laboratuvar kurma çalışmaları sürdürülmektedir. Hedefimiz 80 il'de mevcut olan müdürlüklerimiz bünyesinde il laboratuvarlarımızı, merkezde ise Merkez Laboratuvarını kurarak izlenebilirlik zincirini tamamlamaktır. Bu proje kapsamında 12 elemanımız Almanya'da 1 yıl süre ile eğitim almışlardır. Gerek yurt içinde ölçüler ve ayar elemanlarımızın eğitimi, gerekse yurt dışı eğitimlerimiz hızlı bir şekilde sürdürülmektedir. Bakanlığımızın önemli görevlerinden biri görev kapsamına giren Avrupa Topluluğu direktiflerini Türkiye şartlarına uyumlaştırmaktır. Bilindiği üzere 1996 yılında imzalanan Gümrük Birliği anlaşması çerçevesince 2000 yılı sonuna kadar harmonizasyonun tamamlanmış olması gerekmektedir. Metroloji konusu ile ilgili 25 adet Avrupa Topluluğu direktifi bulunmakta bunların yönetmelik çalışmaları devam etmektedir. Çıkarılacak olan yönetmelikler aşağıda belirtilmektedir Ölçü aletlerinin genel metrolojik özellikleri SI Birimleri Otomatik Olmayan Tartı Aletleri Yönetmeliği Otomatik Tartı Aletleri Yönetmeliği Kütle Ölçüleri Yönetmeliği Soğuk su sayacı Yönetmeliği Sıcak su sayacı Yönetmeliği Doğalgaz sayacı Yönetmeliği Elektrik sayacı Yönetmeliği Taksimetreler ile ilgili yönetmelik Motorlu Taşıtlar için lastik basınç ölçerlere dair yönetmelik Hazır ambalajlı mamullerin net miktar tespitine ilişkin yönetmelik Su dışındaki sıvı sayaçlarına ilişkin yönetmelik Gemi tanklarının kalibrasyonuna ilişkin yönetmelik Yoğunluk ölçerlere ilişkin yönetmelik Hububat muayene aletlerine ilişkin yönetmelik Uzunluk ölçerlere ait yönetmelikler Bu arada ülkemizi uluslar arası düzeyde de Sanayi ve Ticaret Bakanlığı temsil etmektedir. Merkezi Paris'te bulunan Uluslar arası Ölçüler ve Ayarlar Bürosu (BIPM) 'na Asil üye, Uluslar arası Yasal Metroloji Teşkilatı (OIML) 'na da Muhabir Üye sıfatıyla üye bulunmaktayız. 183

TMMOB Makine Mühendisleri Odası Eskişehir Şubesi III.Ulusal Ölçümbilim Kongresi 7-8 Ekim 1999 Eskişehir-Türkiye SANAYİDE KALİTE GÜVENCE SİSTEMİ İÇİNDE İSTATİSTİK PROSES KONTROLÜN ÖNEMİ ÖZET * Dr. Şakır Baytaroğlu* NUROL Makine ve San. AŞ. t. Tel: 312 267 05 30, e-mail: sakirb@superonline.com.tr, sakirb@nurol.com.tr *GAZİ Üniversitesi MMF, Makine Mühendisliği Bölümü Öğretim Görevlisi Kalite sisteminin oluşturulması süreci, çok karmaşık ve bir çok çalışmanın ürünüdür. Bir ürüne veya bir sistemin, Kalite Sistemini oluşturulması sırasında: organizasyon, ölçme, metroloji, test, kontrol yöntemleri, istatistik proses kontrol gibi bir çok faaliyeti kapsamaktadır. Bir kalite sistemini oluşturulması faaliyetleri sırasında esas gaye, ürünün ekonomik ve yararlı bir şekilde i üretilmesini sağlamaktır. Önceden belirlenmiş kalite özellikleri uygunluğunu ve standartlara bağımlılığı hedef almak, kusurlu ürün üretimini minimuma indirmek amacıyla istatistik prensip ve tekniklerin üretimin bütün safhalarında kullanılmasıdır. Bu yayında, Kalite Güvence Sistemi anlayışı çerçevesinde istatistik proses kontrol kavramlarının önemi ve küçük ölçekli sanayi kuruluşlarında karşılaşılan sorunlar ele alınmıştır. Anahtar Kelime: İstatistik, İstatistik Proses Kontrol, İstatistiki Dağılım, Olaslık, Veri, GİRİŞ Mühendislik ve üretim prosesi çok karmaşık bir süreçtir. Üretim prosesini etkiyen bir çok / değişkeni kontrol ve gözetmek çok zordur. Bununla birlikte, önemli olan değişken sayısını azamide tutarak bu değişkenleri kabul edilebilir sınırlar içinde tutabilmektir. Örneğin, çelik alaşımları üretim prosesi sürecinde, alaşım sıcaklığı anahtar bir değişkendir. Aynı alaşımı, farklı iki sıcaklık set değerinde proses edildiğinde sonuç olarak karakteristikleri birbirinden farklı iki alaşım elde edilecektir. Dolayısıyla karakteristikleri önceden belirlenmiş bir alaşımı üretilebilmesi, proses sıcaklığındaki dalgalanmalarının bilinmesi istenmektedir. Bir monitör vasıtasıyla sıcaklık değerinin proses periyodu süresince kararlı olup olmadığı kontrol edilmesi, alaşımın istenilen karakteristiklerde olduğu anlamına gelmez. Sorunun cevabı üretim prosesine İstatistik Proses Kontrol "SPC" uygulamaktan geçmektedir. SPC, mühendis ve imalatçılara üretim prosesinin kararlılığım monitör etmeye yönelik güçlü araçlar gereksinim duymaktadır. Belli aralıklarla prosesin bazı parametreleri ölçülmesi ve prosesin kararlılığını kontrol etmek maksadıyla ve SPC uygulandığı taktirde, proses sonucunda elde edilen ürün öngörülmüş karakteristiklere sahip olacaktır. SPC uygulamaları, üretim sürecinde uygulanan istatistik yöntemler ile temel bilgiler ve uygulamaları yanı sıra, kalite kontrol süreci içerisinde ürün kalitesi ve ürün kalitesinin tespitinde kullanılan ölçme sistem ve teçhizatlarına kalitesini tespitinde ve kalibrasyonlarda kullanılan istatistik yöntemlerle değerlendirilmektedir. Her ne kadar üretim sürecindeki SPC uygulamaları 184

ile kalite kontrol temininde kullanılan ölçme kontrol teçhizatlarının metrolojik karakteristikleri belirlenmesinde uygulanan SPC arasında ortak konular ve uygulamalar var ise uygulanan metot, yorum ve sonuçlan bakımından farklılıklar vardır. Üretim sürecinde, önceden tanımlanmış ve üretimin kalite hedeflerine ulaşmaya yönelik kullanılan bir çok SPC araçları mevcuttur. En önemli SPC araçları " The Magnifıcent Seven" olarak adlandırılan ve uygulamada prosesleri kolaylıkla proses değişkeleri monitör etmektedir [ 1,2]. " The Magnifıcent Seven" SPC araçları ise: Histogramlar Çetele Tablosu, Pareto Diyagramları, Sebep-Sonuç Diyagramları, Akış Diyagramları, Dağılım Diyagramları, Kontrol Diyagramları, Yukarıda sıralanmış olan SPC araçları yanı sıra uygulayıcı ; Ana kütle, Basit Seri, Frekanslı Seri, Sınıflı Seri, Ortalama, Mod, Medyan, Standart Sapma, Olasılık, Olasılık Dağılımları, Binominal Dağılım, Poisson Dağılımı, Hipergeometrik Dağılım, Normal Dağılım gibi İstatistiğin temel kavramlarında bilinmesi gerekmektedir. Ayrıca ISO 9000 kalite sistemi açısında konu incelendiğinde SPC prosesinin uygulamada mecburi, önceden tanımlanmış ve dokümante edilmiş olması gerekmektedir. [3,4,5] İSTATİSTİKSEL KALİTE KONTROL Endüstriyel üretim süreci içersinde ana amaç, bir bütünü oluşturan ve farklı yerlerde üretilen parçaların aynı kalitede ve birbirine uyum sağlayacak şekilde üretilmeleridir. Ancak üretilen parçalar veya sistemler, çeşitli nedenlerden dolayı, teknik özeliklerine bakıldığında farklı üretim teknolojiler ile imal edilebilmektedir. Üretim sürecindeki farklılıklara sebebiyet veren etkenler genelde, üretim prosesini kontrolündeki zaaflar, üretim araçları, insan etkisi, ölçme kontrol teçhizatları ve iş koşullarının etkisi vardır. Daha detaylı olarak yazarsak; Takım Ölçüleri, Üretim Araçları ve Sistemlerin Özellikleri, Operatörlerin Özellikleri, Ölçü Mastarların Doğruluğu, Ölçme Teçhizatlarının Hataları, Ölçü Referanslarının Uygun Olarak Kullanılmayışından, Ölçüm Sırasındaki Hertz Temas Kuvveti, Ortam Koşullarının Etkisi, Seri üretimin diğer önemli bir özelliği ise değiştirilebilirliktir. Bu özellik, parçalar değiştirildiğinde, parçalar üzerinde hiç bir işlem yapılmadan yerine takıldıklarında 185

fonksiyonlarında herhangi bir değişim olmadan yerine getirilmesi gerekmektedir. Ancak gerçekte, üretim sürecinde yüzde yüz aynı olan parçalar ( boyut ve fiziksel özellikler açısından ) üretmek mümkün değildir. O halde, hiç olmazsa parçaların bazı özelliklerinin " Değişim Şeklini" ve " Değişim Kurallarını " bilinmesi gerekmektedir. Bunun içinde istatistiksel yöntemler ve araçlardan yararlanılacaktır. [7,8,9,10] İstatistiğin bilimde kullanılması, ölçmelerin yorumuna bağlıdır. Deneysel çalışmalardaki j ölçümler deneysel hatalarımda beraberinde getirmektedir. Sonuçlara etki edecek değişkenleri /. kontrol edip değerlendirecek bir çok istatistiki metot ve yöntemler vardır. Gerçekte, değişken sonuçların veya bilginin mevcut olduğu her türlü araştırma işinde istatistik önemli yararlar sağlamaktadır. Kısaca İstatistik: Yapılacak tahminler ve varılacak sonuçlardaki hata olasılığını matematik olasılığına dayanarak ve tüme varım yolu ile değerlendirmek, nicel veri ve bilgilerin toplanması, sınıflandırılması ve değerlendirilmesinde en etkili yöntemlerin geliştirme ve uygulanma sanatı ve bilimidir. Çeşitli şekillerde elde edilen verilerin istatistiksel olarak yorumunun yapılması ve prosesin gidişatının kontrolünde kullanılması ve yetersiz proses. durumlarında alınacak düzeltici ve önleyici faaliyetlerin belirlenmesi gerekmektedir. t SPC uygulamalarının esas amacı üretim sürecinde hatalarını sıfıra indirgemektir. Bunun için istatiksel hata sıfırlama yönteminin başlıca adımları; Problemin Gözlenmesi, Tanımlama Amacıyla, Veri Toplama, İstatistik, Örnekleme, Ölçüm ve Gereksiz Gözlem, Nedenlerin Tahmin Amacıyla Hipotezlerin Kurulması, Nedenlerin Doğrulaması Amacıyla, Deney Yapılması ve Gerekirse Yeni Hipotezlerin Kurulması, Alternatif Çözümler Üretmek Amacıyla Beyin Fırtınası Çalışmalarının Yapılması, Çözümlerin sağlanması amacıyla yeni deneyler ve gerekirse yeni çözümler üretilmesini f kapsamaktadır. VERİ TOPLAMA Kalite temini çalışmaları çerçevesinde SPC tekniklerinin uygulaması öncesi, verilerin doğru olarak toplanması gerekmektedir. Veriler objektif ve kişisel düşünce ve görüşlerden uzak olmalıdır. Veriler; Ölçerek : Boyutlar, sıcaklık, ısı değişimi, yakıt tüketimi, Sayarak : Üretilen araç sayısı, Iskarta sayısı, Sıralayarak : Birinci, İkinci, Pozisyonları, vs., t. Okuyarak : Notlar, Raporlar. SPC'ye temel teşkil edecek verileri toplarken aşağıda sıralanmış özellikler dikkate alınmalıdır; Veriler, incelenen durumu gerçekçi bir tarzda yansıtılmalı, tarafsız olunmalı ve yorum katılmamalı, Verilerin yeterliliği kontrol edilmeli, Veriler, gerçekleri açığa çıkaracak şekilde toplanmalı ve özetlenmelidir, 186

SPC yöntemlerin uygulanabilmesi için verilerin sayısal olması gerekmektedir. Sayısal veriler toplanması sırasında ve işlenmesi sırasında aşağıdaki hususlar göz önünde bulundurulması gerekmektedir.: Verilerin toplama amacı, Nerede ne zaman ve kim tarafından toplandığı, Verilerin toplandığı yere göre sınıflandırılması (makineler,ürünler, hammadde, çalışma grubu, çalışma yeri, vs.) Verilerin ne ile ilgili olduğu belirlenmesi, Verilerin kaydı, Veri toplanmasına kullanılan ölçüm yöntemlerin doğruluğu ve kalibrasyon işlemleri, VERİLERİN BİLGİYE DÖNÜŞTÜRÜLMESİ Toplanılmış olan veriler, bilgiye dönüştürülmesi süreci üç ana başlık altında ele alınmaktadır; Girdi Aşaması: Yaratma,toplama,doğrulama ve kodlanma işlemleri, İşlem Aşaması: Sınıflama,ayıklama, sıralama, hesaplama, özetleme, ve depolama, Çıktı Aşaması : Düzenleme, erişim, çoğaltma, dönüştürme, dağıtım, iletme, ve raporlama. Genel olarak bilgiye dönüştürülmüş bilgiler iki ana gruba ayırabiliriz; Nicel Veriler: Ölçülebilen ve sayısal bir değeri olan veriler, Nitel Veriler: Muayene veya sayım yöntemi ile toplanan veriler. Yukarıda gösterildiği gibi veriler bilgiye dönüştürüldükten sonra kullanılabilir veri haline gelmektedir. SPC YÖNTEMLERİN KULLANILMASINA AİT SORUNLAR SPC uygulamalarında genelde küçük ve bu alanda tecrübesi olmayan kuruluşlardaki uygulamalarda aşağıdaki sorunlar göze çarpmaktadır; Yanlış ve gerçeklerle bağdaşmayan veriler, Yetersiz veri toplama yöntemleri, Veri işlemlerinden doğan hatalar ve hatalı matematiksel işlemler, Anormal değerlerin kullanılıp kullanılmaması, Uygun istatiksel yöntemlerin belirlenmemesi, Deneyimsiz kişilerin yaptıkları yanlış uygulamalar olarak göze çarpmaktadır. Veri Toplama Şekli ( Otomatik veya elle), SONUÇ Kalite temini prosesi içersinde, ürün bazında kalite unsurlarının ve kaliteyi oluşturan parametrelerin tanımlanması gerekmektedir. Kaliteyi etkiyen tüm değişkenleri nicel ve nitel olanların değerlendirme yöntemleri belirlenmelidir. Küçük sanayi işletmelerde, SPC uygulamasına geçilerek verimlilik bazda üretkenlik %400 kadar artırılabilir. Bu tip kuruluşlara verilecek SPC eğitimler ile ve ürün bazında kaliteyi etkiyen parametreleri tespiti konusunda yapılacak detaylı çalışmalarla ürün kalitesi artırılabilir. Her ürün kendisine uygun ve ürün tipinin karmaşıklığına bağlı olarak SPC yöntemleri ve metodları geliştirilir. 187

REFERANSLAR 1. N.TÜKEL, Prof. Dr. Müh., " Uygulamalı Ölçme ve Kontrol Tekniği " Yalkm Ofset Matbaası " 1988, 2. Prof. Dr. Osman F. GENCELİ" Ölçme Tekniği" Birsen Yayınevi 1995. 3. J. GALYER&C. SHOTBOLT " Metrology For Engineers" 1980. 4 G.ASCH&A11 "Les Capteurs En Instrumentation Industrielle, Dunod 1987. 5. E O. DOEBELIN "Measurement Systems Application and Design" Mc GRAW-HÎLL International Sdition. 1990 6. Ş.BAYTAROĞLU " 461 Mühendislik Metrolojisi" 1998-1999 Gazi Üniversitesi Ders Notları, 7. NF X 07-001 " Vocabulaire des Terms fondamentaux et generaux de metrology", 8. NF X 07-002 " Vocabulaire des calcul des probabilite" 1971, 9. Jörge W. Müller " Les incertitudes de mesure " 2'eme trimestre 1981, 10. E. Barutçugil, E.Karaoğlan " Dağılım Ölçüleri ve Hata Teorisi " Ankara Nükleer Araştırma Merkezi, 1969. i 188

TMMOB Makine Mühendisleri Odası Eskişehir Şubesi IlI.Ulusal Ölçümbilim Kongresi 7-8 Ekim 1999 Eskişehir-Türkiye SIVI-CAM TERMOMETRELER Aliye Kartal Doğan, Ali Uy tun, Ufuk Abacıoğlu TÜBİTAK, Ulusal Metroloji Enstitüsü PK.21 41470 Gebze-Kocaeli TÜRKİYE Tel:262.6466355 E-Mail:aliye@ume.tubitak.gov.tr ÖZET Yaklaşık 250 yıldan beri kullanılan sıvı-cam termometreler ilk termometre modellerinden birisidir ve termometre üretiminin gelişiminde çok önemli katkılara sahip olmuştur. -200 C ile 600 C sıcaklık aralığında kullanılan sıvı-cam termometreler, sıcaklık farkı ölçümlerinde milikelvin mertebelerine kadar inerek günümüz teknolojisinde büyük gelişmeler göstermiştir. Sıvı-cam termometrelerin, sıcaklığın okunmasında direnç termometrelerinde olduğu gibi bir multimetre veya direnç köprüsü gerektirmiyor olması kullanım kolaylığı sağlamaktadır. Saklanması, taşıması ve kullanım pratikliğinin yanı sıra düşük maliyete sahip olması, kolay kırılabilir olmasına rağmen endüstriyel yaygınlığının korunmasını sağlamıştır. Bu noktadan hareketle çalışmamızda, sıvı-cam termometrelerinin yapısı, çalışma prensibi, daldırma derinliklerine göre termometre çeşitleri, termometre yapımında kullanılan camlar ve termometrik sıvılardan bahsedilecektir[l]. Bunun yanı sıra, kullanımda dikkat edilmesi gereken hususlara yer verilecektir. Anahtar sözcükler: sıvı-cam termometre, kalibrasyon l.sıvı-cam Termometrenin Yapısı Sıvı-cam termometreler, kapalı ölçek termometre ve gövde termometre olmak üzere iki çeşidi vardır (Şekil-1). Gövde termometrede ölçek doğrudan gövdeyi oluşturan cam tüp üzerine işaretlenir, fakat kapalı ölçek termometrede ölçek ayrı şerit olarak kılcalın üzerine yerleştirilir. Kapalı ölçek termometre de ölçek gövdede bulunan küçük kılcal cam tüpe yerleştirilir ve cam ile tepeden kapatılır. Kapalı ölçek termometrenin ölçeği sabit olmalı ki kılcal tüp üzerinde hareket etmemelidir. Paralaks (Snell kanununa göre ışığın kırınımı) hatasının azalmasından dolayı kapalı ölçek termometrenin okunması diğerine göre daha kolaydır. Gövde termometrede doğru bir okuma için sehpa üzerine lens sistemi yerleştirilerek okuma yapılması gerekir. Kapalı ölçek termometrede okuma yapmak için basit bir el büyüteci yeterlidir. Sıvı-cam termometre imalatında termometre ölçeği 1 C aralığı gösterip istenilen bütün sıcaklık aralığını içermelidir. Sıvı haznesinin büyüklüğü termometrenin çıkabileceği maksimum sıcaklığa göre sıvının yükseleceği sıvı kolonunun hacmi göz önüne alınarak hesaplanır. Uygulamada sıvının yükseleceği kolonun çaplan 0.02 mm-0.4 mm arasında değişim gösterebilir. 189

Termometre ölçeğinin üzerine çizilen ve belli sıcaklıkları temsil eden çizgilerin arasının çok açık olması gözle yapılan tahmini bölmelendirmeyi güçleştirir. Normalde minimum aralığın 0.7 mm. ve çizgi kalınlığının ise aralığına oranı yaklaşık 1:5 olmalıdır. 2. Sıvı-Cam Termometrenin Çalışma Prensibi ve Genel Tanımlar Sıvı cam termometrenin çalışma prensibi cam içerisinde bulunan sıvının sıcaklık ile genleşmesine dayanır. Hazne içindeki sıvı sıcaklığı artıkça, sıvının genleşip kılcal kolon üzerinde ölçülebilir bir yükseklik oluşturur. Yani sıvı haznesinin sıcaklığı işaretli ölçeğe göre civa kolonunun en üst noktasını gösterir. "Şekil 2" 'de sıvı cam termometrenin ana bölümlerini göstermektedir. Sıvı (Civa) Haznesi termometrenin diğer kısımlarına göre daha dar, silindir şeklinde ve sıvı hacmini oluşturan ince cam bölümden oluşmaktadır (termometrenin sıvı deposu). Cam uygun türden olmalı ve doğru olarak tavlanmalıdır. Sıvı haznesinin hacmi termometre sıvısının genleşme katsayısı ve hazne camına bağlı olmasından dolayı termometre ölçeğin de belli sayıdaki dereceye eşittir. Genleşme Çemberi Kapalı Tüp Genleşme Çemberi Ana Ölçek Ölçek Uzunluğu Kılcal Tüp Ölçümü Daldırma Derinliği Çizgisi Termometrenin Toplam Uzunluğu Minisküs r Termometrik Sıvı Kolonu Büzülme Çemberi Büzülme Çemberi Düşük Yardımcı Ölçek (Buz noktası için) Gövde Kılcal Tüp Yardımcı Ölçek Sıvı (Civa) haznesi Civa Haznesi Uzunluğu Termometre Haznesi Gövde Termometre Kapalı Ölçek Termometre Şekil 1. Yapısına Göre Sıvı-Cam Termometre: l)gövde Termometre 2)Kapalı Ölçek Termometre Şekil 2. Genel Sıvı-Cam Termometre 190

Gövde termometrenin yapısına uygun camdan seçilmelidir. Gövde, ya gaz ile doldurulur ya da atmosferik basıncın altına kadar boşaltılır. Termometre sıvısı genelde civa veya organik sıvılardır. Tablo 1 'de çeşitli sıvıların genleşme katsayısı verilmektedir. TABLO 1. Bazı termometrik sıvıların genleşme katsayısı Termometrik Sıvılar Genleşme katsayısı Civa, Civa-Talyum 0.00016 K' 1 Galyum 0.00010 IC 1 Etanol, Toluol, Pentan 0.001 K" 1 İşaretleme genelde gövde üzerine kazıma yöntemi veya baskı yöntemi ile yapılır. İşaretleme çeşitli ölçeklerin yanı sıra başka bilgilerde verir. Genleşme Çemberi termometrenin tepesinde bulunur. Diğer bir adı ise 'Güvenlik Baloncuğu'. Bu çember civa yükselme kolonunun güvenliği için mevcuttur. Termometre üst aralığına yakın bir noktada kullanılırsa, genleşme çemberi oluşan gaz basıncını önler. Çünkü civanın yükselmesi ile oluşan gaz basıncı termometre kolonunu gererek kırabilir. Büzülme Çemberi ana ölçeğin altına veya ana ölçek ile yardımcı ölçek arasına yerleştirilmiştir. Ana ölçek termometre üzerindeki tek ölçektir. Fakat bazı termometreler üzerinde küçük yardımcı ölçekler vardır. Eğer büzülme çemberi kullanıldı ise yardımcı ölçek buz noktası ölçmek için vardır. Bu yardımcı ölçek uygun referans sıcaklıktır. Referans sıcaklık termometrenin kalibrasyonunda kontrol amacıyla kullanılır. 3.SIVI-CAM TERMOMETREDE DALDIRMA DERİNLİKLERİ Sıvı-cam termometrede üç çeşit daldırma derinliği vardır. "Şekil 3"'de gösterilmektedir. 3.1. Kısmi Daldırma Kısmi Daldırmalı termometrelerin daldırma derinliği termometrenin gövdesi üzerinde işaretlidir. Bu tür termometrelerde sıvı haznesi ile daldırma çizgisine kadar olan kısım ölçümü istenilen sıcaklıkta banyo ortamına daldırılır. Kısmi daldırmalı termometrelerin daldırma çizgisi açıkça işaretli olmalıdır veya daldırma çizgisi termometre üzerinde işaretli değilse yapılması gereken işlem termometre sıvı haznesinden en altından itibaren 76 mm banyo ortamına daldırılmalıdır. Daldırma çizgisi en az sıvı haznesinden 13 mm üstte olmalıdır (Şekil 3). 3.2. Tam Daldırma Tam daldırmalı termometrenin sıvı haznesi ve sıvı kolonu ölçülmek istenilen sıcaklığa kadar banyo ortamına daldırılır. Sıvı kolonu banyo ortamından 12 mm üzerinde olması gerekir. Böylece termometre kolay bir şekilde okunur. Miniskus asla ortam yüzeyinin altında veya üstünde olmamalı; banyo yüzeyi ile aynı seviyede olmalıdır (Şekil 3). 191

3.3.Bütün Daldırma Bütün daldırmada termometrenin tamamının banyo ortamına batırılması gerekir. Eğer termometrenin sıvı haznesi ve gövdesi aynı sıcaklığa daldınldığı zaman termometre bütün olarak daldırılmıştır. Bu tür termometre modeli çok nadir kullanılmaktadır. Özellikle yüksek sıcaklıklarda bütün daldırmak termometrelerden kaçınılmalıdır. Çünkü yüksek sıcaklıkta civanın patlama tehlikesi vardır (Şekil 3). Daldırma Çizgisi M Tam 1 ^H Daldırma Kısmi m 1 Daldırma 1- Daldırma r 1 Şekil 3. Daldırma türlerine göre sıvı-cam termometreler 4.TERMOMETRİK SIVILAR Tablo 2 'de, genelde kullanılan termometrik sıvıları ve kullanım aralıklarını özetlemektedir. TABLO 2. Termometrik Sıvılar Termometrik sıvı Civa Civa / Talyum Galyum Organik sıvılar Ethanol Toluol Pentan kuru (kılcal tüpe tutunmayan) ıslak (kılcal tüpe tutunan) ts C -38.9-59 29.8 «-110 «-90 «-200 ts = Donma noktası ve/veya uygulanan en düşük sıcaklık te Sabit basınç altındaki kaynama noktası t B c 356.6 2060 5. BUZ NOKTASI DEĞERİNİN ZAMANLA DÜŞMESİ Hassas sıvı-cam termometreler veya en azından sıvı hazneleri, düşük termal etkisi olan camdan imal edilmesi gerekir (Tablo 3). Cam, termal histerisiz etkisine sebep olur. Termal histerisiz etkisi, 0 C'de gözlenen sıcaklık değişimidir. Örneğin; eğer normal cam termometre önce buz noktasında ölçülür; daha sonra 100 C'ye kadar ısıtılır ( termometre ısıtıldıkça genleşir) ve sonra tekrar soğumaya bırakılırsa (0 C), termometre haznesi tekrar eski orijinal hacmi gibi büzülmez (Şekil 4). Tekrar buz noktasında ölçüm alınır. İki buz noktası ölçümü arasında fark vardır. Dolayısıyla bu fark genleşmenin buz noktası değerinin zamanla 192

düşmesine yol açtığını gösterir. Bu olay buz noktası değerinin zamanla düşmesidir. Bu da bütün ölçüm aralığında sabit olarak kalır. Termometre iyi bir camdan (normal cam) yapılmış ise 100 C'ye kadar ısıtılıp soğutulduktan sonra buz noktası değerinin düşmesi 0.05 C'den çok olamaz. Bu değer borosilikat cam için 0.02 C'dir. Buz noktası değerinin düşmesi, homojen olarak hazırlanmış buz noktası ile kolay ve doğru olarak tespit edilir. Bu nedenle termometrelerin ölçüm aralığı buz noktasını içermiyorsa, buz noktası ölçümü için termometrenin yardımcı ölçeği vardır. Buz noktası ölçümü, kalibrasyondan önce ve sonra mutlaka yapılmalıdır. Isıtma Soğuma Şekil 4. Buz Noktası Değerinin Zamanla Düşmesi TABLO 3. Sıvı-cam termometrelerinin imal edilmiş oldukları camlara göre maksimum çalışma sıcaklıkları ve imalatçıları Cam Normal cam Schott-N16 imalatçı Firma Jenaer Glaswerk Schott and Genossen Mainz işareti Tek kırmızı çizgi veya N16 C 350 Termometrik cam Schott-2954 Schott-Supremax R8409 Normal cam Normal cam, Dial Normal cam 7560 Jenaer Glaswerk Schott and Genossen Mainz Jenaer Glaswerk Schott and Genossen Mainz Whitefriars Glass Ltd. Plovvden and Thompson Ltd. Corning Glass Co. Tek siyah çizgi 460 SPX 8409 600 Tek mavi çizgi 350 Çift mavi çizgi 350 CN 350 Corning cam borslicate Corning Glass Co. CB 450 Corning cam, 1720 Corning Glass Co. C1720 600 Boroslicate cam Whitefriars Glass Ltd. Tek beyaz çizgi 460 Not: Termometrenin performansı üretim esnasında uygulanan sabit ısıya bağlıdır. Normal camdan iyi yapılmış bir termometre 400 C ye kadar çalışabilir. Diğer bir yandan 350 C nin altındaki sıcaklıklarda iyi bir belirsizlik için borosilikat camlar tercih edilir. Genellikle en düşük ve en yüksek sıcaklıklar termometrenin 0 noktasındaki sabitliği ile tespit edilmelidir. 193