BOĞAZ SIZDIRMAZLIK ELEMANLARINDA PERFORMANS KRİTERLERİNİN ÇALIŞMA KOŞULLARIYLA DEĞERLENDİRİLMESİ

493 BOĞAZ SIZDIRMAZLIK ELEMANLARINDA PERFORMANS KRİTERLERİNİN ÇALIŞMA KOŞULLARIYLA DEĞERLENDİRİLMESİ Ozan DEVLEN Kubilay SAKARYA ÖZET Hidrolik silindirlerde güç aktarımının sağlanabilmesi için boğaz ve piston düzeneklerinde sızdırmazlığın kusursuz olarak sağlanması gerekmektedir. Bir sızdırmazlık elemanının çeşitli karşıt yüzeylerde, sıcaklıklarda, hızlarda ve basınçlarda nasıl bir performans sergileyeceği, ürün tasarımı, kullanılan malzeme ve uygulama parametreleri gibi kriterlere bağlıdır. Sızdırmazlık elemanlarının performanslarının test edilebilmesi amacıyla bir test düzeneği oluşturulmuş ve ürün tasarımı, malzeme tipi, çalışma hızı, sıcaklık ve karşıt yüzey kriterlerinin sürtünme kuvvetleri, sızıntı, aşınma ve kalıcı deformasyon ile ilişkileri tespit edilmiştir. Bu bildiride yürütülen testlerin sonuçları derlenmiş ve sunulmuştur. Anahtar Kelimeler: Boğaz Keçeleri, Malzeme Testi, Tasarım Testi, Basınç Testi, Hız Testi, Akma Boşluğu Testi. ABSTRACT To provide power transmission in hydraulic cylinders, sealing at piston and rod must be done perfectly. The performance of a sealing element against different counter surfaces, temperatures, speeds and pressures depends on criteria such as the design, material and application parameters. A test rig has been setup to examine the performance of sealing elements and relations among design, material, speed, temperature and friction forces, leakage, wear and permanent deformation determined. In this paper, results of the tests are collected, evaluated and presented. Key Words: Rod Seal, Material Test, Design Test, Pressure Test, Speed Test, Sealing Gap Test. 1. GİRİŞ Boğaz sızdırmazlık elemanları günümüzde çok farklı uygulamalarda ve şartlarda çalışmaktadır. Uygulamaya ve şartlara göre bir boğaz sızdırmazlık elemanının mükemmel sızdırmazlığı sağlayabilmesi için malzemesinin, tasarımının, çalışma basıncının, çalışma hızının ve uygulamadaki akma boşluğu değerinin büyük önemi vardır. Bu bildiride tüm bu parametreler için belirlenen şartlara göre yapılan testlerin sonuçlarına ve karşılaştırmalara yer verilmiştir. Testler Şekil1 de görülen boğaz-piston test cihazında gerçekleştirilmiştir. Bu test cihazı sızdırmazlık elemanlarının farklı basınç ve hızlar altında, aşınma ve sürtünme kuvvetlerini test etmek için yapılmıştır. Bir hidrolik ünite, iki tahrik silindiri ve bir adet boğaz keçesi test aparatı, bir adet piston

494 keçesi test aparatı, test aparatlarına basınç sağlayan hava ile çalışan hidrolik ünite, kuvvetleri, sıcaklığı, basıncı ölçen sistem ile sistemi çalıştıran elektrik-elektronik donanımdan meydana gelmiştir. Hidrolik üniteden gelen basınçlı yağ iki tarafı da milli olan hidrolik silindirleri tahrik etmektedir. Silindirlerin ucunda mafsallı bağlantı ile yük hücresi takılmıştır. Yük hücresinin diğer ucuna test aparatları bağlanmıştır. Şekil 1. Boğaz-Piston Test Cihazı. Test aparatları altına test için gerekli olan basıncı temin eden iki adet hidrolik ünite yerleştirilmiştir. Basınç birbirinden bağımsız olarak ayarlanabilir. Maksimum basınç 250 bardır. Basınç elektronik olarak da ölçülmektedir. Test silindirlerinin sıcaklığı keçenin 5mm yakınından ölçülmektedir. Buradan alınan sıcaklık değerlerine göre boru soğuk su ile soğutulmaktadır. Test silindirlerinden kaçan yağ bir kapta toplanmaktadır. Test silindirlerinin her strokta yaptığı mesafe lineer enkoderle ölçülmektedir. Test parametrelerinin ve şartlarının ayarlandığı, test şeklinin seçildiği bir dokunmatik pano bulunmaktadır. Bu panoda bulunan PLC tarafından kontrol edilen sisteme basınç, hız ve mesafe girişleri Şekil 2 de görülen dokunmatik ekran HMIdan (insan-makine arayüzü) girilir.

495 Şekil 2. Hidrolik Piston-Boğaz Testi Ekranı. Makineden toplanan basınç, sıcaklık ve kuvvet değerleri bilgisayara gönderilmekte ve verilerin anlık kaydı sağlanmaktadır. 1.1. Test Prosedürü Test edilecek keçeler Şekil 3 de görüldüğü gibi boğaz takozuna monte edilir. Sistemde ayrıca Şekil 4 de görülen, iki adet yataklama elemanı ve bir adet toz keçesi bulunur. Şekil 3. Test Edilecek Boğaz Keçesinin Boğaz Takozuna Monte Edilmiş Görüntüsü. Şekil 4. Boğaz Takozunda Bulunan Sızdırmazlık Elemanlar a) K21 Boğaz Piston Keçesi, b) K27 Toz Keçesi, c) KKT Yataklama Elemanı. Toz keçesi ve boğaz yataklamaları silindire monte edilmiş, basınçsız olarak sürtünme kuvveti ölçülmüştür. Böylece test edilen sızdırmazlık elemanı dışındaki sürtünme ve sistem kayıpları (F 0 ) belirlenmiştir. Elde edilen bu değer, keçe takıldıktan sonra ölçülen değerden çıkartılmasıyla keçelerin oluşturduğu sürtünme kuvveti hesaplanmış olur.

496 FT - F0 2 F (kn) (1) 1.1.1 Sistem Sürtünmelerinin Tespit Edilmesi Yapılan testler sonucunda farklı hızlarda farklı sürtünme grafikleri elde edilmiştir. Bu grafikler 0,05 m/sn, 0,15 m/sn ve 0,50 m/sn hızları için sırasıyla Şekil 5, Şekil 6 ve Şekil 7 den bulunabilir. Grafiklerden elde edilen değerler, yapılan cycle testler sonucunda elde edilen ortalama değerlerdir. Bu değerler ilgili testlerde kullanılan hızlara bağlı olarak F 0 değeri olarak kullanılmışlardır. Tespit edilen değerler sırasıyla 0,05 m/sn için 0,204 kn, 0,15 m/sn için 0,215 kn, 0,30 m/sn için 0,230 m/sn ve 0,50 m/sn için 0,276 kn dir. 0,05 m/sn Hızında Sürtünme Kuvveti Değişimi 3 2 Kuvvet (kn) 1 0-1 -2-3 0 0.3 3.8 11.2 19.5 26.8 33 37.9 37.9 42.6 48.1 55.9 62.7 69.6 Mesafe (cm) Şekil 5. 0,05 m/sn Hızı İçin Kuvvet Değişim Grafiği. Kuvvet (kn) 3 2 1 0-1 -2-3 0,15 m/sn Hızında Sürtünme Kuvveti Değişimi 0 0.8 5.3 9.4 13.4 17.5 22 28.8 33.5 42.4 42.4 42.6 47.6 54.4 62.8 72.9 79.1 Mesafe (cm) Şekil 6. 0,15 m/sn Hızı İçin Kuvvet Değişim Grafiği.

497 0,50 m/sn Hızında Sürtünme Kuvveti Değişimi 4 3 Kuvvet (kn) 2 1 0-1 0.4 1.1 6.9 21.5 36.9 43.9 48 54.5 62.7 72.6 82.9 91.1-2 -3-4 Mesafe (cm) 1.1.2 Kalıcı Deformasyon Değerlendirmesi Şekil 7. 0,50 m/sn Hızı İçin Kuvvet Değişim Grafiği. Compression Set (Kalıcı Şekil Değiştirme) bir elastomer malzemenin basınç ve ön yükleme altında çalıştıktan sonra ilk haline dönme kabiliyetinin bir göstergesidir. Uluslar arası standart olarak ISO 815 testi kalıcı deformasyon değerinin tespit edilmesinde kullanılmaktadır. Bu çalışmada ISO 815 standardındaki hesaplama yöntemleri kullanılarak sızdırmazlığı sağlayan dudaktaki ön yükleme değişiklikleri incelenerek saha uygulamaları için anlamlı sonuçlar verecek Kalıcı Deformasyon karşılaştırmaları yapılmıştır. 2.TESTLER 2.1. Malzeme Testi 2.1.1. Testin Amacı Malzeme karşılaştırması testi için Şekil 8 de görülen ve üç farklı malzemeden yapılan K21 boğazpiston keçesi kullanılmıştır. Bu malzemeler sırasıyla PU9401 (Poliüretan), NB9001 (Nitril-Bütadien Kauçuk) ve FK9001 (Fluoro elastomer - FKM) dır. Şekil 8. K21 Boğaz Piston Keçesi.

498 2.1.2. Test Şartları Tüm keçeler 50 C sıcaklık, 100 Bar basınç ve 0,5 m/sn hız altında 100 km boyunca çalıştırılmıştır. Mil yüzeyi sert krom kaplıdır ve R a <0,4μm pürüzlülüğe sahiptir. 2.1.3. Test Sonuçları PU9401 Kuvvet - Mesafe Grafiği 0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 Şekil 9. PU9401 Malzemesi İçin Kuvvet Mesafe Grafiği. PU9401 Sızıntı - Mesafe Grafiği 0.14 0.12 0.08 0.06 0.04 0.02 25 50 75 100 Şekil 10. PU9401 Malzemesi İçin Sızıntı Mesafe Grafiği.

499 NB9001 Kuvvet - Mesafe Grafiği 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 Şekil 11. NB9001 Malzemesi İçin Kuvvet Mesafe Grafiği. NB9001 Sızıntı - Mesafe Grafiği 0.040 0.035 0.030 0.025 0.020 0.015 0.010 5 0 20 40 60 80 100 Şekil 12. NB9001 Malzemesi İçin Sızıntı Mesafe Grafiği. FK9001 Kuvvet - Mesafe Grafiği 0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.05 Şekil 13. FK9001 Malzemesi İçin Kuvvet Mesafe Grafiği.

500 FK9001 Sızıntı - Mesafe Grafiği 0.08 0.06 0.04 0.02 20 40 60 80 100 2.1.4. Test Değerlendirmeleri Şekil 14. FK9001 Malzemesi İçin Sızıntı Mesafe Grafiği. Şekil 15 de görülen kalıcı deformasyon kıyaslaması dikkate alındığında, elastomer davranışı açısından en akıllı malzeme olan NB9001in ön yükleme kalıcı deformasyon karşılaştırmasında da en iyi değerlere sahip olduğu görülmektedir. Aşınma dayanımı ve ömür açısından avantajları bulunan PU9401 malzemenin ise ikinci sırada yer aldığı ve özellikle yüksek sıcaklık gerektiren uygulamalarda tercih edilen FKM malzemenin ise en kötü değere sahip olduğu görülmektedir. Malzeme - Kalıcı Deformasyon 35% Kalıcı Deformasyon 30% 25% 20% 15% PU9401 NB9001 FK9001 PU9401 NB9001 FK9001 Şekil 15. PU9401, NB9001 ve FK9001 Malzemeleri İçin Kalıcı Deformasyon Karşılaştırma Grafiği. Şekil 16 da farklı malzemelerin aynı basınç, hız ve sıcaklık şartlarında test boyunca gösterdikleri sürtünme dirençleri verilmiştir. Grafik incelendiğinde PU9401 ve FK9001 malzemelerin sertlikleri ve malzeme yapıları nedeniyle 100 bar basınç altında en düşük sürtünme değerlerini verdiği gözlemlenmiştir. NB9001 malzeme ise basınç altında daha yüksek yüzey temas basıncı oluşturarak yüksek sürtünme değerleri ortaya çıkarmış ancak bu basınç nedeniyle en düşük sızıntı değerine sahip olmuştur.

501 Malzeme Testi Karşılaştırma Grafiği Kuvvet (kn) 0.80 0.70 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 PU9401 NB9001 FK9001 Şekil 16. PU9401, NB9001 ve FK9001 Malzemeleri İçin Kuvvet Mesafe Karşılaştırma Grafiği. 100 kilometrelik test boyunca toplam sızıntı miktarları ele alındığında NB9001 malzemenin çok düşük sızıntıya sebep olduğu ancak FK9001 ve PU9401 malzemelerin de kabul edilebilir sızıntı değerlerinde kaldığı görülmektedir. Malzeme Testi Kümülatif Sızıntı Grafiği 8.00 7.00 6.00 Sızıntı (ml) 5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 PU9401 NB9001 FK9001 PU9401 NB9001 FK9001 Şekil 17. PU9401, NB9001 ve FK9001 Malzemeleri İçin Kümülatif Sızıntı Karşılaştırma Grafiği. 2.2. Tasarım Testi 2.2.1 Testin Amacı Yapılan ikinci test tasarım karşılaştırma testidir. Tasarım karşılaştırma testinde Şekil 18 de görülen ve hepsi PU9404 malzemeden olan K21, K33 ve K31 boğaz sızdırmazlık elemanları 50 C sıcaklık, 160 Bar basınç ve 0,5 m/sn hız altında 100 km boyunca çalıştırılmıştır. Bu testin amacı aynı koşullar altında farklı tipteki boğaz keçelerinin davranışlarını görmektir.

502 Şekil 18. a) K21 Boğaz Keçesi b) K33 Boğaz Keçesi, c) K31 Ağır Hizmet Boğaz Keçesi. 2.2.2 Test Şartları Tüm boğaz keçeleri 50 C sıcaklık, 160 Bar basınç ve 0,5 m/sn hız altında 100 km boyunca çalıştırılmıştır. Mil yüzeyi sert krom kaplıdır ve R a <0,4μm pürüzlülüğe sahiptir. 2.2.3 Test Sonuçları K21 Tasarımı Kuvvet - Mesafe Grafiği 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 0 5 1015202530354045 505560657075808590 95 Şekil 19. K21 Tasarımı İçin Kuvvet Mesafe Grafiği. K21 Tasarımı Sızıntı - Mesafe Grafiği 1.40 1.20 1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 22 45 77 81 100 Şekil 20. K21 Tasarımı İçin Sızıntı Mesafe Grafiği.

503 K33 Tasarımı Kuvvet - Mesafe Grafiği 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 Şekil 21. K33 Tasarımı İçin Kuvvet Mesafe Grafiği. K33 Tasarımı Sızıntı - Mesafe Grafiği 0.08 0.06 0.04 0.02 25 50 75 100 Şekil 22. K33 Tasarımı İçin Sızıntı Mesafe Grafiği. K31 Tasarımı Kuvvet - Mesafe Grafiği 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 Şekil 23. K31 Tasarımı İçin Kuvvet Mesafe Grafiği.

504 K31 Tasarımı Sızıntı - Mesafe Grafiği 0.030 0.025 0.020 0.015 0.010 5 0 11 39 44 62 71 75 100 Şekil 24. K31 Tasarımı İçin Sızıntı Mesafe Grafiği. 2.2.4 Test Değerlendirmeleri Tasarım - Kalıcı Deformasyon 40% Kalıcı Deformasyon 35% 30% 25% 20% K21 K33 K31 15% K21 K33 K31 Şekil 25. K21, K33, K31 Tasarımları İçin Kalıcı Deformasyon Karşılaştırma Grafiği. Tasarım Testi Karşılaştırma Grafiği 0.80 0.70 0.60 Kuvvet (kn) 0.50 0.40 0.30 0.20 K21 K33 K31 Şekil 26. K21, K33 ve K31 Tasarımları İçin Kuvvet Mesafe Karşılaştırma Grafiği.

505 Tasarım Testi Kümülatif Sızıntı Grafiği Sızıntı (ml) 5.00 4.50 4.00 3.50 3.00 2.50 2.00 1.50 1.00 0.50 K21 K33 K31 K21 K33 K31 Şekil 27. K21, K33 ve K31 Tasarımları İçin Kümülatif Sızıntı Karşılaştırma Grafiği. 2.3. Basınç Testi 2.3.1 Testin Amacı Sistemin çalışma kuvvetini, kullanılan boru çapı ve sistem basıncı belirlediği için sızdırmazlık elemanı seçiminde ilk dikkat edilecek özellik de bu kuvveti oluşturacak basınçtır. Basınç hesapları yapılırken sistemin karşılaşabileceği ve çoğu zaman normal çalışma basıncından çok daha yüksek değerlere ulaşabilecek şok basınçlar da göz önünde bulundurulmalıdır. Günümüzde artan kuvvet ihtiyaçları hidrolik sistem basınçlarının yükselmesine neden olmuştur. Bu sebepten, sızdırmazlık elemanlarında yeni tasarımların geliştirilen malzemelerle kullanılması gerekmiştir. Şekil 28 de görülen PU9401 malzemeli özel formuyla ve ikinci dudağıyla bilhassa düşük et kalınlıkları için tasarlanmış tek etkili K38 boğaz keçesi sırasıyla 100 Bar, 160 Bar ve 250 Bar basınç değerlerinde test edilmiştir. 2.3.2 Şartlar Şekil 28. K38 Boğaz Keçesi. 50 C sıcaklıkta, 0,3 m/sn hızda ve 100 km mesafe için test edilmiştir. Mil yüzeyi sert krom kaplıdır ve R a <0,4μm pürüzlülüğe sahiptir.

506 2.3.3 Test Sonuçları 100 Bar Kuvvet - Mesafe Grafiği 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 Şekil 29. 100 Bar Basınç Testi İçin Kuvvet Mesafe Grafiği. 100 Bar Sızıntı - Mesafe Grafiği 0.12 0.08 0.06 0.04 0.02 25 50 75 100 Şekil 30. 100 Bar Basınç Testi İçin Sızıntı Mesafe Grafiği. 160 Bar Net Kuvvet - Mesafe Grafiği 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 Şekil 31. 160 Bar Basınç Testi İçin Kuvvet Mesafe Grafiği.

507 160 Bar Sızıntı - Mesafe Grafiği 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 25 50 75 100 Şekil 32. 160 Bar Basınç Testi İçin Sızıntı Mesafe Grafiği. 250 Bar Kuvvet - Mesafe Grafiği 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 Şekil 33. 250 Bar Basınç Testi İçin Kuvvet Mesafe Grafiği. 250 Bar Sızıntı - Mesafe Grafiği 0.035 0.030 0.025 0.020 0.015 0.010 5 0 25 50 75 100 Şekil 34. 250 Bar Basınç Testi İçin Sızıntı Mesafe Grafiği.

508 2.3.4 Test Değerlendirmeler Kalıcı deformasyon karşılaştırması ele alındığında malzemedeki kalıcı şekil değiştirmenin basınçla doğru orantılı olarak arttığı gözlemlenmiştir. Bu değişim sızdırmazlık elemanının sınır basınç şartlarında çok uzun süre kullanıldığı takdirde sızdırmazlık kabiliyetinin ve ömrünün azalacağını göstermektedir. Özellikle değişken basınçlı sistemlerde yüksek basınç altında kalıcı şekil değiştirmeye maruz kalan sızdırmazlık elemanlarının düşük basınçlarda sızıntıya yol açma ihtimali vardır. Basınç - Kalıcı Deformasyon 50% Kalıcı Deformasyon 45% 40% 35% 30% 25% 20% 15% 100 160 250 100 Bar 160 Bar 250 Bar Şekil 35. 100 Bar, 160 Bar ve 250 Bar Basınçları İçin Kalıcı Deformasyon Karşılaştırma Grafiği. Şekil 36 incelendiğinde basıncın artmasıyla birlikte yüzey temas basıncının ve dolaylı olarak sürtünme kuvvetinin arttığı gözlemlenmiştir. Sızdırmazlık elemanının malzemesinin yüksek dayanıma sahip PU9401 kodlu malzemeden olmasından dolayı 100 ile 160 barlar arasında ciddi bir farklılık gözlemlenmemiştir. Basınç Testi Karşılaştırma Grafiği Kuvvet (kn) 0.70 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 100 Bar 160 Bar 250 Bar Şekil 36. 100 Bar, 160 Bar ve 250 Bar Basınçları İçin Kuvvet Mesafe Karşılaştırma Grafiği. Yüzey temas basıncının en üst seviyede olduğu 250 bar testinde sızıntının da en düşük seviyeye geldiği gözlemlenmiştir. 100 ve 160 bar testlerinde ise kayda değer bir sızıntı farklılığı gerçekleşmemiştir, bu durum yüzey temas basıncının bir göstergesi olan sürtünme kuvveti grafiklerindeki değerleri de doğrulamaktadır.

509 Basınç Testi Kümülatif Sızıntı Grafiği Sızıntı (ml) 5.00 4.50 4.00 3.50 3.00 2.50 2.00 1.50 1.00 0.50 100 bar 160 bar 250 bar 100 bar 160 bar 250 bar Şekil 37. 100 bar, 160 bar ve 250 bar Tasarımları İçin Kümülatif Sızıntı Karşılaştırma Grafiği. 2.4. Hız Testi 2.4.1 Testin Amacı Yağ filmi oluşmasında ve sürtünme kuvvetlerinde en önemli etkenlerden biri de kayma hızıdır. Sızdırmazlık elemanının üretildiği malzemeye, tasarımına ve kullanım yerine bağlı olarak çalışma hızı 15m/sn ye kadar çıkabilir. Şekil 38 de hızın artmasıyla beraber yağ filmi kalınlığı düştüğü için sürtünme kuvvetinin arttığı görülmektedir. Şekil 38. Sürtünme Kuvveti Hız Diyagramı [1]. Dördüncü test farklı hızlar için yapılmıştır. Bu testlerde 50X65X12 ölçülerinde K21 PU9404 (şekil 4. a)) piston-boğaz keçesi 50 C sıcaklık, 160 Bar basınç altında 100km boyunca sırasıyla 0,05 m/sn (ISO 7986 standardına göre 20km çalıştırılması uygun görülmüştür), 0,15 m/sn ve 0,5 m/sn hızlarında çalıştırılmıştır.

510 2.4.2 Test Şartları Tüm boğaz keçeleri 50 C sıcaklık, 160 Bar basınç altında 100km boyunca çalıştırılmıştır. Mil yüzeyi sert krom kaplıdır ve R a <0,4μm pürüzlülüğe sahiptir. 2.4.3 Test Sonuçları 0,05 m/sn Hızı Kuvvet - Mesafe Grafiği 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Şekil 39. 0,05 m/sn Hız Testi İçin Kuvvet Mesafe Grafiği. 0,05 m/sn Hızı Sızıntı - Mesafe Grafiği 0.07 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 4 8 12 16 20 Şekil 40. 0,05 m/sn Hız Testi İçin Sızıntı Mesafe Grafiği.

511 0,15 m/sn Hızı Kuvvet - Mesafe Grafiği 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 Şekil 41. 0,15 m/sn Hız Testi İçin Kuvvet Mesafe Grafiği. 0,15 m/sn Hızı Sızıntı - Mesafe Grafiği 0.08 0.07 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 12.5 25 37.5 50 62.5 75 87.5 100 Şekil 42. 0,15 m/sn Hız Testi İçin Sızıntı Mesafe Grafiği. 0,5 m/sn Hızı Kuvvet - Mesafe Grafiği 0.70 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 Şekil 43. 0,50 m/sn Hız Testi İçin Kuvvet Mesafe Grafiği.

512 0,50 m/sn Hızı Sızıntı - Mesafe Grafiği 0.12 0.08 0.06 0.04 0.02 22 45 77 81 100 Şekil 44. 0,50 m/sn Hız Testi İçin Sızıntı Mesafe Grafiği. 2.4.4 Test Değerlendirmeler Hız - Kalıcı Deformasyon Kalıcı Deformasyon 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% 0,05 0,15 0,50 0.05 0.15 0.5 Şekil 45. 0,05 m/sn, 0,15 m/sn, 0,50 m/sn Hızları İçin Kalıcı Deformasyon Karşılaştırma Grafiği. Hız Testi Karşılaştırma Grafiği Kuvvet (kn) 0.80 0.70 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.05 m/s 0.15 m/s 0.50 m/s Şekil 46. 0,05 m/sn, 0,15 m/sn, 0,50 m/sn Hızları İçin Kuvvet Mesafe Karşılaştırma Grafiği.

513 Hız Testi Kümülatif Sızıntı Grafiği Sızıntı (ml) 6.00 5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0,05 m/sn 0,15 m/sn 0,50 m/sn 0,05 m/sn 0,15 m/sn 0,50 m/sn Şekil 47. 0,05 m/sn, 0,15 m/sn, 0,50 m/sn Hızları İçin Kümülatif Sızıntı Karşılaştırma Grafiği. Hız karşılaştırma testinde elde edilen sonuçlar değerlendirildiğinde sürtünme kuvveti ile yağ filmi kalınlığı arasında doğrudan bir ilişki olduğu görülmektedir. Örneğin 0,5 m/sn hız testinde kuvvetin artması öngörülürken, artan sızıntı ve yağ filmi kalınlığı sonucu kuvvette düşüş gözlemlenmiştir. Her ne kadar bu test sonuçları tekil testlerin bulgularını yansıtmaktaysa da yağ filmi kalınlığının sürtünme kuvveti üzerindeki etkisini vurgulamaktadır. 2.5. Akma Boşluğu Testi 2.5.1 Testin Amacı Elastomerler hem elastik hem de akıcı özelliğe sahiptirler. Elastomerlerin akıcı özelliği su içinde bir plakaya uygulanan kuvvet sonucunda plakanın geldiği son konumda kalması olarak düşünülebilir. Elastik özelliği ise Şekil 48 de kuvvet uygulanan yaya bağlı plakanın kuvvet kalktığı zaman eski yerine dönmesi ile gösterilmiştir. Sızdırmazlık elemanının akıcı özelliği görevini yerine getirmesine engel olduğu için tasarımlarda akma boşluğu olarak tanımlanan s ölçüsüne dikkat edilmesi gerekmektedir. Sızdırmazlık elemanlarının kullanımında karşılaşılan en temel problemlerden biri, akma boşluğunun sistemde oluşan en yüksek basınç değerini karşılamaması nedeniyle sızdırmazlık elemanının akarak deforme olmasıdır. Şekil 48. Elastomerlerin Elastik Özelliği. Bu testte Şekil 1 de görülen Ø50 olan ve PU9201 malzemeden üretilen K21 piston-boğaz keçesi, Şekil 49 da görülen ve sırasıyla S = 0,2 mm, S = 0,4 mm ve S = 0,8 mm akma boşluklarında test edilmiştir.

514 Şekil 49. Akma Boşluğu. 2.5.2 Test Şartları Tüm boğaz keçeleri 50 C sıcaklık, 160 Bar basınç altında ve 0,5 m/sn hızla 100 km boyunca test edilmiştir. Testlerde kullanılan millerin yüzeyi sert krom kaplıdır ve R a <0,4μm pürüzlülüğüne sahiptir. 2.5.3 Test Değerlendirmeleri Akma Boşluğu Karşılaştırma Grafiği Kuvvet (kn) 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 s = 0.2 s = 0.4 s = 0.8 Şekil 50. 0,2 mm, 0,4 mm ve 0,8mm Akma Boşlukları İçin Kuvvet Mesafe Karşılaştırma Grafiği. Akma Boşluğu Testi Kümülatif Sızıntı Grafiği 12.00 1 Sızıntı (ml) 8.00 6.00 4.00 2.00 s = 0,2 mm s = 0,4 mm s = 0,8 mm 0,2 mm 0,4 mm 0,8 mm Basınç Şekil 51. 0,2 mm, 0,4 mm ve 0,8mm Akma Boşlukları İçin Kümülatif Sızıntı Karşılaştırma Grafiği.

515 Boğaz takozunda belirlenen akma değerlerinin neden oldukları plastik şekil değiştirmeler Şekil 59 da görülmektedir. Akma boşluğu 0,8 mm olan sistem için akmanın 0,4025 mm, akma boşluğu 0,4 mm olan sistem için akmanın 0,0229 mm olduğu, akma boşluğu 0,2 mm olan sistem için ise akmanın olmadığı gözlemlenmiştir. Akma boşluğu basınca ve malzemeye bağlı olarak sızdırmazlık elemanın katalog bilgileri içerisinde bulunmaktadır. Hatalı seçilen akma boşlukları keçenin erken deforme olmasına ve ömrünün kısalmasına neden olmaktadır. S = 0,8 mm S = 0,4 mm S = 0,2 mm Şekil 52. Akma Boşluğu Testinde Gerçekleşen Akma Miktarlarının Karşılaştırılması. SONUÇ Yapılan toplamda 15 test için 5 adet yeni mil tedarik edilmiş millerin tamamının R a ve R max değerleri kayıt altına alınarak test sonrası değerleriyle kıyaslanmıştır. Her testte tüm yataklama ve toz keçesi elemanları değiştirilmiştir. Bu bildiride yürütülen testler, testlerin çeşitliliği ve süreleri nedeniyle birer kez tekrar edilmişlerdir. Elde edilen ve bildiride raporlanan tüm test sonuçları mümkün olan en kontrollü ortamlarda yürütülen tekil testlerin sonuçlarını yansıtmaktadır. Bilimsel olarak yeterli bir karşılaştırma düzeyi elde edilebilmesi için tekrar eden testler yapılması gerekmektedir. Fiziksel testlerin doğası gereği tüm sonuçlar kısmi olarak hataya açıktır. Test sonuçlarına göre malzeme, basınç, hız, tasarım ve akma boşluğunun sürtünme kuvvetleri ve sızıntı sonuçlarına etkileri tek tek değerlendirilmiştir. Gelecekteki çalışmalarda farklı karşıt yüzeyler, sıcaklıklar ve akışkanlarla test yapılarak sonuçların değerlendirilmesi öngörülmektedir. Bu bildiride elde edilen ve paylaşılan tüm sonuçlar genel bildirme amacıyla kullanılabilir ancak her türlü uygulama için doğru seçimlerin ancak uygulamanın sıcaklık, hız, basınç, akışkan (medya) ve karşıt yüzey gibi tüm kriterlerin bir arada test edilmesiyle yapılabileceği de unutulmamalıdır. KAYNAKLAR [1] KASTAŞ, Kastaş Hidrolik Pnömatik Sızdırmazlık Elemanları Teknik Katalog, 2007.

516 ÖZGEÇMİŞ Ozan DEVLEN 1982 yılı İzmir doğumlu Ozan Devlen lise öğrenimi İzmir Özel Türk Kolejinde tamamlamıştır. 2005 yılında Ege Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümünü bitirmiştir. Çeşitli firmalarda çalıştıktan sonra, 2008 yılında Ingolstadt University of Applied Sciences tan Otomotiv Mühendisliği Yüksek Lisans (M.Eng.) derecesini almıştır. Almanya da ITD ve IAF enstitülerinde çeşitli projelerde çalıştıktan sonra Kastaş Kauçuk A.Ş. de görev almıştır. Ozan Devlen, 2009 yılından beri Kastaş Kauçuk A.Ş. de çalışmakta ve Ar-Ge Müdürü olarak görev yapmaktadır. Kubilay SAKARYA 1985 yılı İstanbul doğumludur. Orta öğrenimini İzmir Çiğli Milli Piyango Anadolu Lisesinde tamamlamıştır. 2007 yılında Kocaeli Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mekatronik Mühendisliği Bölümünü bitirmiştir. Halen Dokuz Eylül Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Mekatronik Mühendisliği Bölümünde yüksek lisans öğrenimi devam etmektedir. Çeşitli firmalarda AR-Ge mühendisi olarak mekanik tasarım ve yapısal analiz üzerine çalıştıktan sonra Kastaş Kauçuk A.Ş. de Ar-Ge Mühendisi olarak görev yapmaktadır.