Bileşke Kuvvet Nedir? Nasıl Bulunur?

Bileşke Kuvvet Nedir?

Bileşke kuvvet, herhangi bir cisme etki eden tüm kuvvetlerin hesaplanarak, bir bileşke kuvvet haline getirilmesidir. Diğer bir deyişle etki eden tüm kuvvetlerin yaptığı etkiyi tek bir kuvvet ile yapan kuvvete bileşke kuvvet denir. Sistemlerin çözümlenebilmesi için bileşke kuvvete ihtiyaç vardır. Çünkü cisme ait diğer niceliklerin bulunmasında rol oynamaktadır. Bileşke kuvveti hesaplamadan her kuvvet için ayrı ayrı hesaplamalar yapmak hem işlemleri uzatacaktır, hem de doğru sonuca ulaşmayı zorlaştıracaktır.

Bileşke kuvvet, vektörel bir büyüklüktür. Yani hem büyüklüğü hem de yönü vardır. Bu yüzden bileşke kuvvet hesaplamalarında kuvvetlerin hangi yöne doğru uygulandıkları önemlidir. Hesaplamalarda aynı yöne doğru olan kuvvetler toplanırken, zıt yönde olan kuvvetler çıkarılır. Farklı yönlerdeki kuvvetler ise çeşitli yöntemler ile bileşkeleri bulunarak hesaplamalara dahil edilir. Bu yazımızda bu yöntemlere ve bileşke kuvvetin nasıl bulunduğuna değinmeye çalışacağız.

Bileşke Kuvvet Nasıl Bulunur?

Bileşke kuvveti bulunurken ilk olarak kuvvetlerin doğrultularına ve yönlerine bakılır. Eğer kuvvetler aynı doğrultu üzerindeyse hesaplama daha basit bir şekilde yapılır ve bileşke kuvvet bulunur. Fakat kuvvet yönlerinin ve doğrultularının farklı olduğu durumlarda uç uca ekleme ve paralelkenar yöntemi gibi yöntemler kullanılır. Bileşke kuvveti bulmak için kullanılan birkaç yöntemi ve aynı doğrultuda olan bileşke kuvvet hesaplamalarını inceleyelim.

Aynı Yönlü ve Zıt Yönlü Kuvvetlerin Bileşke Kuvvetinin Bulunması

Kuvvetlerin aynı doğrultuda olması durumunda aynı yönlü kuvvetler toplanır. Farklı yöndeki kuvvetler ise çıkarılır. Böylece bileşke kuvvet bulunmuş olur. Kuvvetler herhangi bir eksen veya eksene açılı şekilde olabilir. Bu bileşke kuvvet bulunmasında farklı bir durum oluşturmaz. Aşağıdaki görselde aynı yönlü ve farklı yönlü kuvvetler için hesaplamayı bulabilirsiniz.

Uç Uca Ekleme Yöntemiyle Bileşke Kuvvetin Bulunması

Bir cismi etkileyen kuvvetler farklı yön ve doğrultularda olursa, bileşke kuvveti bulmak için çeşitli yöntemler kullanılır. Bu yöntemlerden biri uç uca ekleme yöntemidir. Kuvvetler, yönleri ve şiddetleri değiştirilmeden uç uca eklenir ve ilk başlangıç noktasından uç uca eklenen son vektörün uç noktasına bir doğru çizilir. Bu çizim bize bileşke vektörü verir.

Paralel Kenar Yöntemiyle Bileşke Kuvvetin Bulunması

Paralelkenar yöntemi de bileşke kuvvetin bulunmasında kullanılan yaygın yöntemlerdendir. Genellikle 2 kuvvetin bileşkesi bulunurken uygulanır. Her iki kuvvete paralel, eşit büyüklükte ve yönde kuvvetler çizilir. Daha sonra paralelkenara başlangıç noktasından bir köşegen çizilir. Bu çizim bize bileşke kuvveti verir.

Devamı

Radar Kesit Alanı ve Hesaplamaları

Radarlar yaydıkları elektromanyetik sinyaller ile gözle veya basit teknolojilerle tespit edilemeyen cisimlerin tespit edilmesini sağlayan araçlardır. Radarlar tespit etmek istenilen cisimler için farklı dalga boylarında elektromanyetik sinyaller yayarlar. Bu sinyaller cisimlere ulaştıklarında yansıyarak bir kısmı geri radara döner. Radarın geri dönen sinyalleri işlemesiyle de cismin konumu, uzaklığı ve boyutu hakkında bir sonuca ulaşır. Özellikle askeri endüstride savaş uçaklarının, gemilerin, füzelerin ve daha bir çok silahın tespit edilmesinde kullanılır. Radarlar bu araçları tespit ederken uçak, gemi, denizaltı gibi birçok araçta da diğer hedefleri saptamak için kendi radarları bulunur.

Radar sistemleri yukarıda anlattığımız araçları tespit etmeye çalışırken, bu savaş teknolojileri de radara yakalanmamak için belirli kriterlerde tasarlanır. Çünkü ne kadar az tespit edilirse düşman tarafından imha edilmesi o kadar zor olacaktır. Radarda görünmeyi etkileyen aracın yapıldığı malzeme, boyası, geometrisi gibi birçok özellik vardır. Bu özellikler radar kesit alanını etkileyen başlıca faktörlerdir. Çünkü elektromanyetik sinyalleri daha çok yansıtacak geometri, nesnenin daha kolay tespit edilmesine ve yakalanmasına neden olacaktır.

Radar Kesit Alanını Etkileyen Faktörler

Radar kesit alanını etkileyen bazı faktörler vardır. Bu faktörler, tespit edilmek istenen cismin boyutu, cismin nasıl bir geometriye sahip olduğu, cismin malzemesi, cisimde kullanılan boya, cisme bakış açısı ve radar frekansıdır.

Cismin Boyutu

Radar kesit alanını etkileyen faktörlerden birisi, tespit edilmek istenen cismin boyutudur. Mantıksal olarak cisim ne kadar büyük olursa radarın yaydığı elektromanyetik sinyallerin yansıması daha olası olacağı için, daha büyük boyutlu cisimler daha yüksek radar kesit alanına sebep olur. Haliyle cisim boyutunun küçülmesi radar kesit alanın daha düşük olmasını sağlayacaktır. Tabi ki cismin boyutu, cismin geometrisinden ayrı olarak ele alınmıştır.

Cismin Geometrisi

Cisim geometrisi , radar kesit alanını etkileyen en önemli unsurlardan birisidir. Çünkü radardan gönderilen elektromanyetik sinyallerin yansıması, cismin geometrisi ile doğrudan ilgilidir. Cisme gönderilen sinyallerin geri yansımasına neden olacak yüzeyler radar kesit alanını arttırırken, gelen sinyallerin geri dönmesini engelleyen veya soğuran yüzeyler radar kesit alanını azaltır. Örneğin dairesel bir cisim, radara dik olan bir yüzeyden daha düşük radar kesit alanı oluşturur.

Cismin Malzemesi

Radar kesit alanını etkileyen bir diğer faktör. Tespit edilmek istenen cismin malzemesidir. Malzeme ne kadar yansıtıcı olursa o kadar radar kesit alanı yüksek olur. Bu yüzden yansıtmayı engellemek için özel geliştirilmiş malzemeler ve yapısı itibariyle absorbe edici malzemeler kullanılır. Bu malzemeler elektromanyetik sinyallerin yansımasını azaltır ve daha düşük radar kesit alanı oluşturur.

Cisimde Kullanılan Boya

Cisimde kullanılan boya da radar kesit alanını etkileyen faktörlerdendir. Çünkü malzemeler gibi boyaların da kendine özel özellikleri bulunmaktadır. Bu nedenle özel geliştirilmiş boyalar yansıtma özelliğini azaltmakta ve daha düşük radar kesit alanı sağlamaktadır. Ayrıca kimyasal bileşenlerin kolayca hazırlanmasından dolayı boyalar geliştirilmeye uygundur.

Cisme Bakış Açısı

Cisme bakış açısı da radar kesit alanını etkileyen faktörlerdendir. Basit olarak anlatmak gerekirse, bir aynanın yansıma davranışını örnek olarak verebiliriz. Aynaya karşıdan baktığımızda yansıma tam doksan derece olur ve kendimizi tam olarak görürüz. Çünkü yansıyan ışınlar yeniden gözümüze dik olarak gelir. Çapraz bir açıdan baktığımızda ise başka cisimler görürüz. Radarın yaydığı elektromanyetik ışınları da bu duruma benzetebiliriz. Daha açılı durumlar daha düşük radar kesit alanı demektir.

Radar Frekansı

Radar frekansı da radar kesit alanı için önemli faktörlerdendir. Düşük frekanslı elektromanyetik sinyal demek, daha büyük dalga boylu sinyal demektir. Büyük dalga boylarında daha fazla cisim tespit edilebilirken, düşük dalga boylarında tespit edilen cisme ait daha çok bilgi elde edilebilmektedir. Bu yüzden farklı dalga boylarında çalışmak radarın etkisini arttırmaktadır.

Radar Kesit Alanı Nasıl Hesaplanır

Radar kesit alanı hesaplamaları, hedefe olan uzaklığın, hedeften saçılan elektrik alan şiddeti ve hedefe gelen elektrik alan şiddetini kapsayan bir formül üzerinden gerçekleştirilir. Bu formül düzgün geometrik şekli olan cisimler için uygulanabilir seviyededir. Fakat daha karmaşık durumlar simülasyonlar ve diğer çözümleme metotları ile yapılır. Bahsi geçen formül aşağıdaki görseldeki gibidir.

Radar kesit alanları verilen formül ile hesaplanır. Bazı düzgün geometrik şekillere ait radar kesit alanları hesaplanmış ve hazır olarak kullanılabilir. Aşağıdaki görselde küre, silindir ve düz plaka için hazır radar kesit alanı formüllerini bulabilirsiniz.

Devamı

CVT Şanzımanlar ve Varyatörler

Şanzımanlar motorda üretilen gücün belirli oranlarda tekerleklere iletilmesini sağlayan sistemlerdir. CVT şanzımanlar ise teoride sınırsız çevrim oranı sağlayan otomatik şanzıman mekanizmalarıdır. Varyatör diye isimlendirilen kasnaklardan ve bu kasnaklara gerdirilmiş bir kayıştan oluşmaktadır. CVT'nin açılımı continuously variable transmission olarak adlandırılır. Türkçeye ise sürekli değişken oranlı şanzıman olarak çevrilebilir. Otomatik vitesli araçlarda ve motorlarda kullanılmaktadır. 

Varyatörler ise CVT şanzımanlarda iki kasnak ve bu kasnakların birbirine yaklaşıp uzaklaşmasını sağlayan ekipmanlardan oluşur. Aracın hareketine göre hareket eden kasnaklar, birbirine yaklaştıkça çapı büyür, uzaklaştıkça küçülür. Burada çaptaki değişimden kasıt kasnakların birbirine yaklaşması ve uzaklaşmasıyla kasnağa geçirilen kayışın daha geniş veya dar çapta dönmesidir. Varyatörler CVT açılımına benzer şekilde variator (değiştirici) kelimesinden türetilmiş ve bu şekilde bilinirlik kazanmıştır.

CVT Şanzıman Neden Daha Verimli?

Manuel şanzımanlı araçlarda hızlanma kademeli olarak gerçekleşir. Araçla kalkış yapmak için ilk olarak 1. vites kullanılır. 2. vitese geçmek için belirli bir hıza ulaşmak gerekir. Aynı zamanda motor devri de hızlanma sırasında yükselir. Vites yükseltme sırasında ise bir miktar devirden kayıp olur. Araç bu şekilde her vites yükselmesinde bir miktar kayıp yaşar. CVT şanzımanlarda ise motor devri değişmezken hızlanma sağlanabilir. Çünkü vites geçişi olmaksızın varyatörler sayesinde gerekli çevrim oranı sağlanabilmektedir.

CVT Şanzımanların Avantajları

1. Motor hacmi ve değişkenlere bağlı olsa da genellikle CVT şanzıman, manuel şanzımanlara göre daha hafiftir. Bu durum aracın toplam ağırlığının azalmasını sağlar.
2. Bir önceki başlıkta anlattığımız üzere CVT şanzımanlar daha verimlidir.
3. CVT şanzımanlar bir çok elemanın bulunduğu manuel şanzımanlara göre daha basit yapıdadır. Bu yüzden araç maliyetini düşüren bir etken olarak düşünülebilir.
4. Vites geçişi olmadığı için vites geçişlerinde meydana gelebilecek titreme ve silkelemeler yaşanmaz. Böylece daha konforlu bir sürüş deneyimi sunar.

CVT Şanzımanların Dezavantajları

1. Yüksek güç ihtiyaçlarına uygun değildir. Bu yüzden yüksek performans istenen araçlarda ve ağır vasıtalarda kullanımı şu anki teknolojiyle sınırlıdır.
2. CVT şanzımanlar her ne kadar basit yapıda olsa da bakım maliyetleri yüksek olabilmektedir. Bunun sebebi yetkin teknik eleman ve parça azlığı olarak sıralanabilir.
3. Diğer şanzımanlı araçlarda hızlanma sırasında devir göstergesi yükselir. Fakat CVT şanzımanlı araçlarda sabit kalır. Bu durum alışkanlıklarından vazgeçmek istemeyen kişiler için dezavantaj olarak söylenebilir.
4. CVT şanzımandaki ekipmanların düzenli olarak bakımlarının yapılması gerekir. Aksi takdirde ortaya çıkan sorunlar normal şanzımanlı araçlardan daha maliyetli olacaktır.

Devamı

Yayılı Yük Çeşitleri ve Hesaplamaları

Yayılı Yük Nedir?

Yayılı yükler, sisteme tek bir noktadan etki etmeyip, doğrusal, alansal ve hacimsel olarak etki eden yüklerdir. Günlük yaşamımızda bir çok yerde karşımıza çıkarlar. Yükleme yapılmış bir tır, oturduğumuz evler, köprüler ve daha bir çok şey yayılı yüklere maruz kalırlar. Hesaplamalarda yayılı yükler çözümlenerek tekil yüklere dönüştürülür ya da analiz programlarıyla direkt olarak etki ettirilir. Bu yazımızda yayılı yüklerin çeşitlerinden bahsedip hesaplamaları hakkında kısaca bilgi vermiş olacağız.

Yayılı Yük Çeşitleri Nelerdir?

Yayılı yükler etki durumlarına göre ve bu etkilerin oluşturduğu şekillere göre farklı şekillerde isimlendirilmiştir. Bu çeşitleri tek ana başlık altında gruplandırmadan değerlendirmeye çalışalım.

Düzgün Yayılı Yük

Düzgün yayılı yükler, etki eden yüklerin homojen biçimde yayıldığı yayılı yük çeşididir. En kolay çözümlenebilen yayılı yüklerdendir. 

Üçgen Yayılı Yük

Üçgen yayılı yükler, yüklerin bir noktada sıfırdan başlayıp diğer noktada maksimum değere ulaştığı yayılı yük çeşididir. Yüklerin etkileri üçgen bir biçim aldığı için üçgen yayılı yük olarak adlandırılmıştır. 

Trapez Yayılı Yük

Trapez yayılı yükler, üçgen yayılı yüklere benzer şekilde etki etmektedir. Farklı olarak yüklerin etkisi sıfır olan nokta yoktur. Yük dağılımı yamuk diye adlandırılan geometrik şekle benzemektedir. Yüklerin etkisi üçgen yayılı yükte olduğu gibi doğrusal bir şekilde artmaktadır.

Düzgün Olmayan Yayılı Yük

Düzgün olmayan yayılı yükler, yük dağılımının herhangi bir doğrusallık içermediği yayılı yük çeşitlerindendir. Bilinen bir şekli olmadığı için hesaplanmasında basit alan formülleri kullanılmaz. Eğime ait verilen denklem ile hesaplamaları yapılır.

Alana Etki Eden Yayılı Yük

Bundan önceki yayılı yük çeşitlerimizde doğrusal olarak tanımlanmış yayılı yükleri inceledik. Fakat günlük yaşamda karşımıza çıkan örneklerin çoğu bir alana etki eden yayılı yüklerdir. Alana etki eden yayılı yükleri de bu çeşitlerden biri olarak değerlendirebiliriz.

Yayılı Yük Hesaplamaları

Yayılı yük hesabı , yayılı yükün alanının bulunması ile elde edilir. Düzgün yayılı yüklerde hesap, geometrik olarak daha kolay bulunabilir. Fakat düzgün olmayan yükler için yayılı yük alanını bulmak için integral hesabı yapılır. Böylelikle etki eden kuvvetin büyüklüğü bileşke şeklinde bulunmuş olur. Yayılmış yükte alanı bulmak için formül aşağıdaki görseldeki gibidir.

Düzgün yayılı yüklerdeki hesaplamalar ise integral hesaplamalarına gerek kalmadan bulunabilir. Yayılı yüklere ait bileşke kuvvetler ve konumları aşağıdaki gibidir.

Yayılı yük hesaplamaları, bu şekilde değerlerin sırasıyla değerlendirilerek yapılabildiği gibi, bilgisayar programları aracılığıyla da kolayca yapılabilmektedir. Bilgisayar programlarının getirdiği kolaylık, karmaşık sistemlerin çözümlenmesini mümkün hale getirmiştir. Böylece hem zamandan tasarruf sağlanmıştır hem de yayılı yük çözümlemeleri çok daha doğru olarak yapılır hale gelmiştir.

Bu yazımızda yayılı yüklerin ne olduğunu, çeşitlerini ve hesaplama yöntemlerini aktarmaya çalıştık. Her ne kadar ayrıntı vermeye çalışsak da bilgilerin doğruluğunu teyit etmenizi öneririz. Siz de fikirlerinizi yorum olarak belirtebilir, yazımıza katkıda bulunabilirsiniz

Devamı

Kaplin Nedir? Nerede Kullanılır? Çeşitleri Nelerdir?

Kaplinler, bir milden diğer mile güç aktarımını sağlayan makine elemanlarındandır. Gücün üretildiği motor mili ile mekanizmada kullanılan mil arasında montajlanır. Kullanılacak kaplin tipine göre değişmekle birlikte millerdeki merkezi kaçıklıkları ve titreşimi engeller. Gücün sorunsuz ve güvenli bir şekilde aktarılmasını sağlar. Ayrıca motorun ısınmasıyla meydana gelen ısının diğer mile geçmesini engeller. Sistemler için bakım ve onarım kolaylığı sağlar.

Dönme hareketinin sağlıklı bir şekilde aktarılması için şaft merkezlerinin yüksek doğrulukta ayarlanması gerekir. Çünkü düzgün merkezlenmeyen dönen elemanlar ekstra gerilmelere ve sese neden olmaktadır. Fakat bu hassas ayarlamayı yapmak zaman alan bir iştir. Ayrıca yüzde yüz doğrulukta montaj yapmak da imkansızdır. Kaplinler bu noktada kurtarıcı çözüm olur ve meydana gelebilecek merkezden kaçıklıkları ve titreşimleri tolere eder. Sistemin daha sessiz ve düzenli çalışmasını sağlar.

Kaplinler Nerede Kullanılır?

Yazımızın giriş kısmında belirttiğimiz gibi, dönen eleman kullanılan mekanizmalarda kaplinlerin kullanımı oldukça yaygındır. Çünkü direk motor ile tümleşik veya çok uzun bir mil üretmek hem maliyetlidir hem de sistemin bakımının yapılmasını zorlaştırır. Aynı zamanda seri üretim için uygun değildir. Çünkü makineler için kullanılan millerin veya şaftların uzunlukları ve özellikleri farklı olabilmektedir. Bu yüzden genellikle paket eleman olarak üretilirler ve çeşitli alanlarda kullanılırlar.

Kaplinlerin kullanıldığı alanlar genel olarak şu şekildedir:

• Endüstriyel üretim tesislerinde kullanılan sistemlerde
• Tarım araçları ve ekipmanlarında
• Arıtma ve geri dönüşüm tesislerinde
• Talaşlı imalat için kullanılan CNC ve diğer üretim makinelerinde
• Çamaşır makinelerinde
• Rüzgar türbinlerinde
• Enerji üretim tesislerinde
• Konveyör vb. bant sistemlerinde

Kaplin Çeşitleri Nelerdir?

Kaplinler elastik ve elastik olmayan (rijit) olmak üzere iki ana grupta incelenir. Elastik kaplinler titreşim sönümlemede daha iyi performans gösterirken rijit kaplinler ise yüksek moment iletimi sağlarlar. Bu yazımızda kaplinleri sınıflara ayırmadan bazı kaplin çeşitlerini aktarmaya çalışacağız.

Kelepçeli (Zarflı) Kaplinler

Alt ve üst bölmeden oluşan kelepçeli kaplin, dönme hareketini ileten mil ile diğer milin sıkıştırılması prensibine dayanır. Tek tarafından veya iki tarafından cıvatalar ile sabitlenir. Cıvata sayısı genelde dördün katı olarak karşımıza çıkar. Millerin daha iyi tutunabilmesi için kamalar ile desteklenebilir. Bu kaplin tipinin kolaylığı milleri hareket ettirmeden, etrafını sararak montajlanıp demontaj yapılabilmesidir. Genel ihtiyaçlara cevap verebilmekte ve birçok alanda kullanılmaktadır.

Flanşlı Kaplinler

Flanşlar içerisinden herhangi bir madde geçen boru hatlarının birleştirilmesinde en çok kullanılan bağlantı elemanlarındandır. Dönme hareketinin, dolayısıyla moment ve kuvvetin iletilmesinde flanşlardan yararlanılır. Flanşlı kaplinlerde flanşlar birbirine bağlanmadan önce miller ile montajı sağlanır. Ardından flanşların merkezlenmesi ile montajı yapılır. Flanşların bir arada tutulması bir dizi cıvata ile sağlanır.

Dişli Kaplinler

Dişli kaplinler flanşlı kaplinlerin özelleştirilmiş versiyonudur. Bir önceki başlıkta anlattığımız flanş sistemine ek olarak dişli sisteminin devreye sokulmasıdır. Flanş iç yüzeyinde dişli için girintiler vardır. Mil için ise flanştaki dişler ile uyum sağlayacak bir göbek montajlanır. Böylece yüksek kapasitede kavrama sağlanır. Millerdeki doğru olmayan merkezlenmeleri tolere etmez fakat moment aktarım kapasitesi yüksektir.

Teker Kaplinler

İki flanşın arasına tekere benzeyen elastik bir malzemenin montajlanması ile oluşturulmuş kaplin çeşididir. Elastik bir yapıda olduğu için tireşimi sönümler. Montajlamadan kaynaklı merkez kaçıklıklarını belirli sınırlara kadar tolere eder. Ayrıca şok emici özelliğe de sahiptir. Diğer kaplin çeşitlerinde olduğu gibi elemanların birleştirilmesi cıvatalar ile sağlanır. 

Disk Kaplinler

Disk kaplinler, rijit iki parçadan oluşan gövdelerin arasına sacdan yapılmış bir parçanın eklenmesiyle elde edilir. Bu parça sayesinde oluşabilecek merkez kaçıklıkları tolere edilir. Aynı zamanda bir noktaya kadar titreşim sönümlemesi sağlar. Karşılıklı gövdelerin montajlanması yapılan tasarıma göre farklı şekillerde yapılabilir.

Hidrolik Kaplinler

Hidrolik kaplinler, diğer kaplin çeşitlerine kıyasla mekanizması bir hayli farklı olan kaplinlerdir. Bu kaplin tipinde pompa tarafının dönmesiyle merkezkaç kuvveti oluşur. Bu kuvvet hidrolik sıvının kenarlara doğru hareketine ve böylece herhangi bir mekanik aktarım olmayan türbinlerin dönmesini sağlar. Böylece yüksek verimde moment aktarımı sağlanmış olur. Hidrolik sıvı kullanıldığı için, kaplinin sızdırmazlığı iyi bir şekilde yapılmalıdır.

Devamı

Toz Metalürjisi ile Üretim

Toz Metalürjisi Nedir?

İstenen geometrilerde ürün elde etmek amacıyla birçok üretim yöntemi geliştirilmiş. Bu yöntemler bazen ham metalden talaş kaldırma ile yapılırken bazen de ham metallerin eritilip, kalıplarda soğutulmasıyla elde edilmiştir. Toz metalürjisi ise önceden mikron boyutuna getirilmiş toz metallerin preslenip, sinterlenmesi ile ürün elde edilmesini sağlayan üretim yöntemidir.

Toz metalürjisi ile üretim, diğer üretim yöntemlerine göre daha zordur ve yüksek organizasyon gerektirir. Talaşlı imalat veya döküm herhangi bir atölyede dahi yapılabilirken, toz metalürjisi için yüksek dereceli fırınlar, otomasyon ve mühendislik gerekebilmektedir. Ayrıca az miktarlarda yapılan toz metalürjisi maliyetli olmaktadır. Bu yüzden yatırım maliyetleri yüksek olabilmektedir.

Toz metalürjisi ile üretim temel olarak şu aşamalar ile anlatılmaktadır.

1. Çeşitli yöntemler ile toz metal üretimi
2. Üretilen taneciklerin homojen olarak karıştırılması
3. Karıştırılan toz metallerin istenilen geometrilerde preslenmesi
4. Belirli bir şekle sıkıştırılan metalin sinterlenerek ürün elde edilmesi

Toz Metaller Nasıl Elde Edilir?

Metallerden ve diğer malzemelerden toz elde etmek, toz metalürjisinin ilk ve en önemli adımlarındandır. Seri üretim yapan firmalar, toz elde etme işlemlerini kendileri yapabildiği gibi diğer firmalardan hazır olarak da temin edebilmektedir. 

Malzemeleri küçük parçalara ayırmak için çeşitli yöntemler kullanılır. Bu yöntemler mekanik olabileceği gibi elektriksel ve kimyasal da olabilmektedir. Hangi yöntemin kullanılacağı ise kullanılacak malzeme ve elde edilecek toz geometrisi ile alakalıdır. 

Atomizasyon Yöntemi ile Toz Üretimi

Atomizasyon ile metal tozu üretiminde metal yüksek dereceli ısı kaynağı ile eritilir ve proses boyunca eriyik halde tutulur. Eritilen metal az miktarlarda beslenir. Beslenen sıvı metale yüksek basınçta gaz veya su uygulanır. Böylece metal taneciklerinin birbiri ile teması ve birleşmesi engellenir. Soğuyarak katılaşan metal tanecikleri alt tarafta bulunan bir hazne ile toplanır.

Atomizasyon yöntemi, metal toz elde etmede en çok kullanılan yöntemlerdendir. Hemen hemen her türlü metale uygulanabilmektedir. Başlıca uygulanan metaller demir, bakır, alüminyum, çinko, alaşımlı metaller ve tunçtur.

Elektroliz Yöntemi ile Toz Üretimi

Elektroliz yöntemi ile metal tozu üretimi çok tercih edilmeyen fakat yüksek özellikli toz metal elde edilebilen bir prosestir. Çünkü kontrollü olarak, istenilen tip ve büyüklükte metal tozu elde edilebilmektedir. Elektroliz işleminin gerçekleşmesi için uygun elektrolit derişimleri, sıcaklık ve malzeme kullanımı önemlidir. Elektroliz sonrası süngerimsi diye tabir edilen yapıda metal tozu yığını elde edilir. Yıkama, kurutma gibi ek işlemler uygulanarak üretime hazır hale gelir. Bu yöntemle elde edilen başlıca metal tozları bakır, magnezyum ve kromdur.

Kimyasal Reaksiyonla Toz Üretimi

Kimyasal indirgenme ile toz üretiminde elektrolize benzer şekilde süngerimsi bir yapıda ürün elde edilir. Tabi ki elde edilen bu metal bloğu öğütülür ve toz haline getirilir. Bu yöntemde üretim prosesi kontrol altında tutulabildiği için istenilen büyüklük ve türde toz tanecikleri elde edilebilir. Metal tozlarının saflığı yüksektir ve kalitelidir. 

Toz Metallerin Karıştırılması

Metallerin mekanik ve kimyasal özelliklerini arttırmak için bazı alaşım elementleri eklenir. Döküm yönteminde bu alaşım elementlerini eklemek kolaylıkla yapılabiliyordu. Çünkü eriyik halde olan metallerin homojen hale getirilmesi daha kolaydı. Fakat toz metalurjisinde katı partiküller ile çalışıldığından eklenen alaşım tanelerini homojen olarak dağıtmak daha zordur. Bu yüzden farklı karıştırma metotları geliştirilmiştir. Böylece karışma sonrası preslemede, metaller daha homojen ve düzenli sıkıştırılmış olur.

Metal tozlarının karıştırılması için özel karıştırıcılar kullanılır. Bu makinelerde uzun süre karıştırılan metal tozları ve yağlayıcı partiküller olabildiğince homojen bir yapıya kavuşur. Toz metallerin düzgün olarak karışmasında metal tozlarının büyüklüğü-küçüklüğü, geometrisi önemli rol oynar. Bu gibi parametreler hesaba katılarak karıştırıcı ve karıştırma süresi belirlenir. Daha sonra preslenmek üzere tozlar preslere gönderilir.

Toz Metallerin Preslenmesi

Bir önceki başlığımızda değindiğimiz gibi metal tozları karıştırıldıktan sonra preslnmek üzere beslenir. Preslenme seri üretime uygun olarak yapılmakta, kısa sürelerde çok sayıda parça üretimi elde edilmektedir. Pres sonrasında ürün geometrisi, son ürün geometrisine oldukça yakındır. Fakat el ile dahi parçalanabilecek kadar dayanıksızdır. Çünkü metal tanecikleri arasında zayıf bağlar kurulmuştur. Elde edilen parça, daha sonra anlatacağımız sinterleme ile rijit hale gelecek ve kullanıma hazır durumda olacaktır. Sinterlemeye geçmeden önce toz metallerin preslenmesini kısaca açıklama çalışalım.

1. Kalıp boşluğuna beslenen toz metallerin fazlalığı otomasyona bağlı olarak çalışan bir pabuç yardımıyla silinir.
2. Alt ve üst levhalar ile arada kalan geometri kalıp içerisinde sıkıştırılır.
3. Sıkıştırılan metal parçası alt levhanın hareketi ile uzaklaştırılır. Bu aşama yapılan üretim sisteminin farklılığına göre değişebilmektedir.
4. Üretilen parçalar sinterlenmek üzere yüksek dereceli fırınlara beslenir.

Sinterleme

Sinterleme, toz metalürjisinin en önemli aşamalarındandır. Çünkü bu aşamada preslenen metal tozları arasında kuvvetli bağlar ve birleşim oluşur. Sinterleme prosesi metalin ergime sıcaklığının hemen altındaki bir sıcaklıkta gerçekleşir. Metal tozlarının birleşmesiyle , tanecik boyutlarının büyümesi sağlanır. Aynı zamanda metal tozları arasında kalan boşlukların azalması sağlanır. Soğumanın da gerçekleşmesiyle sağlam bir ürün elde edilmiş olur.

Bir önceki anlattığımız aşamada, metal tozlarının preslenmesi için belirli bir oranda bağayıcı ve yağlayıcı olarak iş gören malzemeler kullanılmaktaydı. Sinterleme öncesi bu materyallerin üründen uzaklaştırılması sağlanır. Ayrıca ergime sıcaklığına yakın bir sıcaklığa çıkarılan metal parçasında oksitlenme oluşabilir. Eğer oksit tabakası oluşursa bu tabakanın da temizlenmesi gerekebilir.

Sinterleme işlemi daha iyi ve mukavemetli ürünler elde etmek ve meydana gelebilecek sorunları ortadan kaldırmak amacıyla farklı şekillerde tasarlanabilir ve uygulanabilir. Örneğin demir atomlarının birleşiminden sonra meydana gelen büzülme bir miktar alaşım elementi ekleyerek önlenebilmektedir.

Toz Metalürjisinin Avantajları

1. Son ürünün geometrik doğruluğu yüksektir. Yani tam istenilen ölçülerde geometri elde etmek mümkündür.
2. Ham maddenin neredeyse tümü kullanılır. Talaşlı imalattaki gibi geri dönüşüm malzemesi talaş oluşmaz.
3. Kontrollü bir prosestir. Bu yüzden istenilen özelliklerde ürün üretmek mümkündür.
4. Aynı metale ait tozlar farklı büyüklük ve geometrilerde kullanılarak farklı mekanik özellikler elde etmek mümkündür. Örneğin atomlar arası boşlukların fazla bırakılmasıyla kendinden yağlayıcı makine elemanları üretilebilmektedir.
5. Seri üretime uygundur. Hatta seri üretim harici kullanımı sınırlıdır. Bu yüzden yüksek miktarlarda üretim ile ekonomik bir yöntem haline gelir.
6. Üretilen ürünün yüzey kalitesi iyidir.
7. Döküm yöntemine benzer şekilde karmaşık geometrideki parçaların üretimi için uygundur.

Toz Metalürjisinin Dezavantajarı

1. Hammadde olarak kullanılan metal tozlarının üretimi ek işlem gerektirir. Bu yüzden diğer üretim yöntemlerinde kullanılan hammaddelerden daha pahalıdır.
2. Kurulum maliyetleri yüksektir. Çünkü avantajlarında da bahsettiğimiz gibi ancak seri üretim ile ekonomik bir model geliştirilebilmektedir.
3. Büyük geometrili parçaların üretimi yoktur veya sınırlıdır.
4. Çalışma ortamında metal tozları olabileceğinden gerekli güvenlik önlemleri alınmazsa, metal tozlarının solunması sağlık sorunlarına neden olabilir.
5. Alüminyum ve magnezyum gibi bazı metal tozları yanıcı olabilmektedir.
6. Toz metalürjisi ile üretilen ürünlerin dayanımı diğer yöntemler ile üretilen ürünlerden genel olarak daha düşüktür.
7. Yüksek organizasyon ve ekipman gerektirir. Herhangi bir küçük işletmede toz metalürjisi ile kaliteli bir parça elde etmek zordur.

Devamı

Dökme Demirlerin Avantajları ve Dezavantajları

Dökme demirler yapısında %2'den fazla karbon içeren demir karbon bileşikleridir. Adından da anlaşılacağı üzere döküm yöntemi ile üretilmektedir. Dökümde kullanılan teknikler ve içeriğindeki alaşım elementlerinin farklılaşması ile çeşitli dökme demirler elde edilebilir. Otomotiv sektöründen endüstriyel tesislere kadar birçok alanda yaygın olarak kullanılırlar. Her malzemede olduğu gibi dökme demirlerin de bazı avantaj ve dezavantajları vardır. Yazımızda dökme demirler için genel olarak değerlendirilmiş olup, bazı dökme çeşitleri için geçerli olmayabilmektedir.

Dökme Demirlerin Avantajları

1. Düşük ergime sıcaklıklarına sahiptir. Bu nedenle döküm yöntemine uygundur.

2. Yaygın olarak kullanıldığı için malzeme tedariğinde sıkıntı yoktur.

3. Döküm yönteminin sağladığı avantajdan dolayı ucuzdur.

4. Basma dayanımları yüksektir.

5. Karbon içeriğinin yüksek olmasından dolayı sert yapıdadır.

6. Aşınama dirençleri yüksektir.

7. Döküm ile üretildiği için malzeme bileşimini farklılaştırmak kolaydır.

8. Isıl işleme uygundur. Isıl işlemler ile mukavemetleri arttırılabilir.

Dökme Demirlerin Dezavantajları

1. Dökme demir çeşitlerinden bazıları çok sert yapıda olduğu için talaşlı imalata uygun değildir.

2. Çeliklere göre düşük çekme mukavemetine sahiptirler.

3. Yüksek sertlikten dolayı gevrek özellik gösterirler.

4. Darbe dayanımları düşüktür ( 3. maddeden dolayı)

5. Gevrek kırılma gösterirler. Bu durum malzeme kaybından önceki tespit edilmeyi zorlaştırır.

6. Paslanmaya karşı dayanıklı değillerdir.

Yukarıdaki geçen terimler için ilgili yazılarımıza bakabilirsiniz.

>> Süneklik, Gevreklik ve Tokluk

>> Sünek ve Gevrek Kırılma Nasıl Gerçekleşir?

Devamı

Yay Çeşitleri Nelerdir?

Yaylar, makine ve mekanizmalarda yaygın olarak kullanılan makine elemanlarındandır. Yaylar, üzerine uygulanan kuvveti depolar ve bir miktar elastik şekil değişimine uğrar. Uygulanan kuvvet kaldırıldığında ise tekrar eski haline gelir. Yayların ne kadar büyüklükte ve hangi yönde kuvvete dayanacağı yay çeşidine bağlıdır. Başlıca yay çeşitleri helis yaylar, konik yaylar, burulma yayları, disk yaylar ve yaprak yaylardır. 

Helis Yaylar

Helis yaylar, belirlenen kalınlıkta tel şeklindeki bir metalin sarılmasıyla elde edilen makine elemanıdır.

İtme ve çekme kuvvetlerine maruz kalabilirler. İtme durumunda sıkışan helis yay, kuvvet ortadan kaldırıldığında uzayarak eski haline gelir. Çekme halinde ise kuvvet uygulandığı esnada uzayan yay, kuvvetin kaldırılmasıyla önceki pozisyonuna geri döner. Günlük yaşamımızda, makinelerde ve ekipmanlarda en çok kullanılan yay çeşitlerindendir. Ayrıca sarılmayla alakalı olan helis açısı için ilgili yazımıza bakabilirsiniz.

>> Helis Açısı Nedir? Nasıl Hesaplanır?

Konik Yaylar

Konik yaylar, helis şekilde sarılan telin, kesit alanının giderek küçülmesiyle konik bir geometri elde edilen yay çeşitlerindendir. Basma kuvvetlerinin etkin olduğu mekanizmalarda kullanılır. Konik şeklinden dolayı basma esnasında her bir kademe birbiri içerisine geçerek çok küçük bir alan kaplar. Bu durum kullanılacak alanın kısıtlı olduğu alanlarda avantaj sağlar. Tabanına doğru genişlediği için burkulmaya uğrama şansı düşüktür. Açma, kapama ve ayar düğmeleri, pil yuvaları gibi yaygın kullanım yerleri vardır.

Burulma Yayları

Burulma yayları, silindir şeklinde sarılan telin uç kısımlarının uzatılmasıyla elde edilir. Bu uçlar istenilen mekanizmaya bağlanarak dönme hareketine karşı direnmesi sağlanır. Dönme hareketi ile yay sarımları dönerek sıkışmaya başlar, kuvvetin ortadan kaldırılmasıyla da eski haline geri döner. Burulma yaylarına verilebilecek en basit örnek mandaldır. Mandal gövdesine montajlanan burulma yayı, mandal uçlarına kuvvet uygulanması ile gerilir. Kuvvetin ortadan kaldırılmasıyla mandal eski haline gelir veya çamaşır teline takıldıysa gergin halde kalır. Böylece çamaşırın düşmemesi sağlanır.

Disk Yaylar

Disk yaylar, cıvata-somun birleşimlerinde kullanılan pulların konik halinin dizilmesine benzer. Şekil olarak diğer yaylara göre oldukça farklıdır. Büyük yüklerle çalışılan sistemlerde kullanılırlar. Yükün büyüklüğüne ve kullanılacak alanın boyutuna göre tasarlanırlar. Disk yaylar sadece eksenel yönde yük taşırlar. Kuvvetin disk yaya etkimesiyle bir miktar düzleşir, kuvvetin kaldırılması ile eski haline döner. Klasik sistemlerde kullanımı yaygın değildir. Fakat gösterdiği özelliklerden dolayı kendine has kullanım alanları vardır.

Yaprak Yaylar

Yaprak yaylar, birbiri üzerine yerleştirilmiş açılı plakalardan oluşan yay çeşitlerindendir. Bu plakalar orta noktalarından birbirine bir pimle sabitlenir. Yük taşıma için kullanılan araçlarda ve trenlerde oldukça yaygın olarak kullanılır. Büyük yükler ile çalışma imkanı sağlar. Fakat klasik araç süspansiyonları kadar konfor sağlamaz. Yükün büyüklüğüne ve kullanılacak sisteme göre plaka sayısı arttırılır veya azaltılır. Makas yay olarak da bilinmektedir. Yaprak yaylar ile ilgili daha fazla bilgi için ilgili yazımıza bakabilirsiniz.

>> Yaprak Yay Nedir ? Nerede Kullanılır?

Devamı

Korozyona Dayanıklı Malzemeler Nelerdir?

Korozyon, malzemelerin  oksijen ile temasından dolayı meydana gelen elektrokimyasal reaksiyondur. Malzemeleri hem fiziksel hem de görüntü olarak olumsuz yönde etkiler. İleri safha korozyon durumlarında ise malzeme kayıplarına ve iş kazalarına neden olabilmektedir. Bu nedenle malzemelerde meydana gelen bu doğa olayına karşı bazı malzemeler ve teknikler geliştirmiştir. Böylece hem malzeme kaybından dolayı meydana gelebilecek kazalar engellenir hem de malzeme kaybının neden olduğu ekonomik zarar engellenmiş olur. Bu malzemelerden ve yöntemlerden bazıları paslanmaz çelik, alüminyum alaşım, bakır ve galvanizlemedir.

Paslanmaz Çelik

Özellikle mutfak eşyalarından tanıdık olduğumuz paslanmaz çelik, birçok alanda kullanılmakta ve korozyona karşı çözüm üretmektedir. Paslanmaz çeliğin korozyona dirençli olmasını sağlayan ise krom ile yaptığı alaşımdır. Alaşımdaki krom miktarı minimum %10-11 civarındadır. Krom, çelik üzerinde koruyucu bir tabaka oluşturmakta ve oksijenin demir elementleriyle temasını engellemektedir. Böylece malzeme korozyona neden olan oksijenden korunmuş olur. 

Galvanizli Kaplama

Paslanmaz çelik, korozyona direnç açısından iyi bir seçim olsa da ekonomik açıdan maliyetli olabilmektedir. Bu yüzden demir malzemeler sıcak daldırma, püskürtme gibi çeşitli yöntemler ile çinko ile kaplanarak oksijen ile teması kesilebilmektedir. Buradaki amaç malzemenin içeriğini değiştirmeden bir tabaka ile malzemeyi korumaktır. Galvaniz kaplama inşaat sektörü başta olmak üzere birçok alanda oldukça yaygın olarak kullanılmaktadır.

Titanyum ve Alaşımları

Titanyum, hafif olmasına rağmen yüksek mukavemet özelliği gösteren bir alaşım elementidir. Korozyona karşı en dayanıklı malzemelerdendir. Bu yüzden havacılık ve uzay sektöründe yaygın olarak kullanılır. Daha basit ve diğer malzemeler ile kurulabilecek sistemler için ise titanyum alaşımları kullanılmaz. Çünkü titanyum görece az bulunan ve maliyetli bir malzemedir.

Bakır

Bakır, korozyon direnci yüksek olan bir diğer malzemedir. Isıtma ve soğutma gibi birçok alanda direk olarak kullanılabildiği gibi galvaniz kaplamaya benzer şekilde bakır kaplama işlemleri de yapılabilmektedir. Yüksek ısı iletkenliği sayesinde ısı transferinin önemli olduğu çoğu sistemde kullanılmaktadır. Bakır oksidasyona uğradığında demir gibi kahve renginden ziyade siyaha yakın kararma şeklinde görülür.

Alüminyum

Alüminyumun ham maddesi boksittir ve doğada en çok bulunan malzemelerden biridir. Kolay olarak temin edilmesine rağmen korozyona karşı dirençli olması ve gösterdiği mekanik özellikler alüminyumun yaygın olarak kullanılmasını sağlamıştır. Alüminyumun korozyona direnci paslanmaz çelikte meydana gelen koruyucuyu tabaka ile benzer şekilde çalışır. Alüminyum ve alaşımlarının yüzeyinde alüminyum oksit denilen koruyucu bir tabaka oluşur ve malzemenin oksijen ile bağlantısını keser. Böylece korozyondan korunmuş olunur.

Devamı

Soğuk Haddelemenin Avantajları ve Dezavantajları

Metalleri herhangi bir işlemden geçirmeden eğip bükmek oldukça zordur. Bu yüzden eritmek, ısıtmak ve talaş kaldırmak gibi birçok metal işleme yöntemi geliştirilmiştir. Fakat soğuk olarak da uygulanan bazı şekillendirme yöntemleri de vardır. Bunlardan biri de soğuk haddelemedir. Soğuk haddelemede metal ısıtılmadan merdaneler yardımıyla ezilir ve kalınlığı azaltılır. Bu yöntemin kullanılması metal özelliklerinde önemli kazanımlar sağlamaktadır. Fakat her üretim yönteminde olduğu gibi bu yöntemin de bazı avantaj ve dezavantajları bulunmaktadır.

Soğuk Haddelemenin Avantajları

1. Soğuk haddelemede, metal bloğu herhangi bir ısıtma işlemine uğratılmadığı için, ısıtma için harcanan giderlerden tasarruf edilmiş olur.

2. Soğuk haddeleme ile üretilen ürünlerin sıcak haddelemeye göre mekanik özellikleri daha iyidir.

3. Geometri doğruluğu için soğuk haddeleme daha avantajlıdır. Çünkü herhangi bir soğuma işlemi ve büzüşme yaşanmamaktadır.

4. Aynı şekilde yüzey kalitesi de sıcak haddelemeye göre daha iyidir.

5. Haddeleme sisteminde bulunan mekanizma ve silindirlerin çok yüksek sıcaklıklara dirençli olmasına gerek yoktur.

Soğuk Haddelemenin Dezavantajları

1. Soğuk haddeleme yapmak için yüksek kuvvet uygulanması gerekir. Bu da yatırım maliyetlerinin ve ekipman bakımlarının pahalı olmasına neden olur.

2. Soğuk metali haddelemek daha zor olduğu için istenilen kalınlık için birden fazla kademe kullanılması gerekebilir. Bu da aynı şekilde maliyetin yükselmesine neden olur.

3. Soğuk haddeleme gereken yüksek kuvvet ve momentleri sağlamak için daha yavaş şekilde silindirlere beslenmektedir. Bu da birim zamanda daha az üretim yapılmasına neden olur.

4. Silindirlere doğru beslenen metal bloğu temiz olmalıdır. Çünkü yabancı maddeler ve talaşlar haddeleme sırasında metal yüzeyinde çiziklere ve deformasyona neden olabilir.

Devamı