Göster/Aç - Karamanoğlu Mehmetbey Üniversitesi

OTOMOBİL MOTOR PARÇALARININ İMALATINDA KULLANILAN MALZEMELER VE HASAR
MEKANİZMALARI
HANİFİ KÜÇÜKSARIYILDIZ*, NURULLAH GÜLTEKİN**
*Karamanoğlu Mehmetbey Üniversitesi, Teknik Bilimler Meslek Yüksekokulu, KARAMAN
**K.K. Astsubay MYO, BALIKESİR
ÖZET
Otomobil motor parçalarının imalatında kullanılan malzeme seçimlerinde birçok faktör vardır.
Bunların başında motorun çalışma basıncı ile çalışma sıcaklığı gelir. Motor parçalarının üretiminde
kullanılan malzemeler, yüksek çalışma basınç ve sıcaklığına dayanıklı olmasının yanında, ucuz ve temininin
kolay olması da gerekmektedir.
Bu çalışmada, motor üretiminde kullanılan bazı parçaların malzemeleri ile ekonomik ömürleri
sonunda meydana gelen aşınmaları, ele alınmıştır.
Çalışma sonucunda sıcaklığın ve yüksek basıncın malzeme seçiminde önemli olduğu, ancak maliyet ve
temin edilebilme kolaylığının ise kısıt olduğu görülmüştür.
Anahtar kelimeler: Motor, malzeme, dayanım, hasar mekanizması.
ABSTRACT
Used in the manufacture of automobile engine parts there are many factors in material selection.
Foremost among these comes of the working temperature and pressure of the engine. The materials
used in the production of engine components, in addition to being resistant to high operating pressure
and temperature, are also required to be cheap and easy to provide.
In this study, some of the parts used in the manufacture of engine materials and corrosion occurring at
the end of their economic lives, are discussed.
As a result of temperature and high pressure to be important in the choice of materials, but the
constraints of cost and convenience to be obtained was found.
Keywords: Engine, materials, resistant, damage mechanism.
1. Silindir Bloğu
Mekanizması
Malzemesi
ve
Hasar
Silindir bloğu karmaşık yapısı dolayısıyla
ancak dökümle elde edilebilir. Bu yüzden
yapımında
kullanılacak
malzemenin
iyi
dökülebilir olması ve döküm kalıbını tamamen
doldurabilmesi için ince cidarlı olması gerekir.
Silindir
bloklarının
üretilmesinde
genellikle
bu
özellikleri
iyi
derecede
karşılayabilen serbest grafitli dökme demir ve
yaprak grafitli dökme demir kullanılır. Ağırlığı
fazla olmayan bu dökme demirler, ufak
titreşimleri yok eder. Paslanma ve çürümeye
karşı dayanıklıdırlar.
Silindir bloğu genelde çok arıza yapan bir parça
değildir. Geçmiş yıllardaki motorların blokları
genelde iki arızadan dolayı değiştirilmekteydi.
Bunlardan birincisi; biyel kolunda kırılmadan
dolayı kırık parçanın motor bloğuna çarparak
bloğu kırmasıdır (Şekil 1). İkincisi ise eski
motorlarda blok tapası olmamasından dolayı
antifriz katılmayan aracın kış mevsiminde motor
suyunun donarak genleşmesi ve bloğu
çatlatmasıdır. Bazı önden çarpmalı kazalarda
kazanın büyük olması durumunda kazanın bloğa
zarar vermesi ile blokta arıza oluşur.
Şekil 1. Silindir Bloğu Hasar Mekanizması
2. Silindir Gömleği Malzemesi ve Hasar
Mekanizması
Dökme demir içten yanmalı motorlarda
en yaygın olarak kullanılan silindir malzemesidir.
Sert karbür parçaları aşınma dayanımını
arttırmakta ve grafit parçalar katı yağlayıcı görevi
yapmaktadır. Alüminyum motor blokları standart
dökme demir bloklara göre motor ağırlığının ve
büyüklüğünün düşürülmesi, silindir aralıklarının
azaltılması ve ısı transferi özelliklerinin
iyileştirilmesi gibi birçok üstünlüğe sahiptir.
Ancak alüminyum silindir yüzeyleri soğuk çalışma
ya da ısınma gibi fakir yağlama koşullarında
yapışma ve dolayısıyla aşınmaya sebep
olmaktadır. Dökme demir gömlekler tribolojik
özellikleri nedeniyle silindir bloğuna preslenerek
ya da motor bloğu içinde döküm olarak
kullanılmaktadır. Bazı sınırlı uygulamalarda
Nikasil ya da nikel seramik gibi sert kaplamalar
da
kullanılmaktadır.
Alüminyum
silindir
yüzeylerinin katı yağlayıcı ve aşınmaya dayanıklı
malzemelerle kaplanması motor performansı,
ömür ve maliyet açısından birçok üstünlük
getirecektir. Son yıllarda silindir yüzeylerinin
termal sprey ve plazma sprey tekniğiyle
kaplanması ve bu kaplamaların sürtünme ve
aşınma özellikleri önemli bir araştırma
konusudur.
Çalışma sonucu silindir yüzeyleri krepaj,
çatlaklık, parlaklık, aşınma, çizik gibi arızalar
oluşur.
3. Piston Malzemeleri ve Hasar Mekanizmaları
Pistonlar karmaşık yapısı nedeniyle
özellikle döküm yöntemiyle imal edilirler. Bu
yüzden piston malzemesi kolay dökülebilir ve
dökümden sonra işlem gerektirdiğinden kolay
işlenebilir olmalıdır.
Motorlu araçlarda kullanılan pistonlar
genellikle gri dökme demirden, yumuşak dökme
çelikten, alüminyum alaşımlarından, bazı dizel
motorlarında olduğu gibi krom nikelli çeliklerden
veya hadde demirinden yapılır.
Piston arızalarının başlıcaları; segman
yuvalarının bozulması, piston yüzeyinin aşınması,
çizilmesi, sıyrılıp kazınması, piston başının
yanması ya da delinmesi (Şekil 2), piston eteğinin
pim yuvasının ya da segman setlerinin
kırılmasıdır. Pistonla birlikte çalışan segmanlarda
da benzer arızalar görülür. Segman yuvalarının
bozulması, yüksek ısı, fazla basınç, araya giren
pislik ve segman boşluğunun azlığından ileri gelir.
Şekil 2. Piston Başında Erime
4. Segman Malzemeleri ve Hasar Mekanizmaları
Segmanlar
genellikle
gri
dökme
demirden yapıldığı gibi, çelik alaşımlarından
yapılanları da vardır. Bu malzemeler iyi bir
sürtünme yüzeyi teşkil ettiği gibi, motorda
meydana gelen, yüksek sıcaklık ve yüksek
basınca karşı koyarak uzun zaman esnekliklerini
kaybetmeden
görevlerini
başarı
ile
yapmaktadırlar.
Motorun uzun süre çalışması sonucu
silindirler ve segmanlar aşınır. Özellikle
segmanlar sızdırmazlık görevini yapamazlar.
Ayrıca yağ sıyırma işlemini de tam olarak
gerçekleştiremezler. Motorda kompresyon ve
dolayısıyla güçte azalma görülür. Motor yağ
yakmaya başlar. Yağ yakan motorun egzozundan
mavi duman gözlenir.
5. Piston Kolu Malzemesi ve Hasar
Mekanizmaları
Piston
Kolları
genellikle
çelik
alaşımlarından presle dövülerek yapılır ve bir seri
işlemlere tabi tutularak imal edilirler. En yaygın
olarak kullanılan çelik alaşımı ıslah çeliğidir. Islah
çeliği, %0,35-0,6 C içeren kaliteli bir asal çeliktir.
Piston kolu malzemesi olarak Ck 35 yaygın olarak
kullanılır.
Çalışmış biyellerde, genellikle eğiklik,
burukluk, pim yuvası urcunda aşınma, biyel
yatağı yuvasında şekil bozukluğu, kırılma, kep
civata ve somunlarında diş sıyrılması gibi arızaları
görülür (Şekil 3). Bu arızalar, genellikle yanma
sonucu oluşan ani darbeler, dengesizlik ve atalet
kuvvetlerinden, gerecin iş gerilmelerinden,
dengesiz ve gereğinde fazla sıkma, yanlış montaj
ve ayar, hatalı onarım, yetersiz pim ve yatak
boşluğu gibi nedenlerden ileri gelir. Biyellerin
kontrol ve düzeltilmesi, genellikle pistonla ya da
biyel ve piston pimi ile olur.
Şekil 3. Piston- Biyel Hasar Mekanizması
6. Krank Mili Malzemesi ve Hasar
Mekanizmaları
Genellikle tek parça halinde, döküm veya
dökme yöntemi ile bazı hallerde de parçalı olarak
imal edilirler. Kalıpta dövülerek imal edilen krank
milleri tavlanmış ve nitratlanmış çelikten
yapılırlar. Döküm krank milleri ise küresel grafitli
dökme demirden imal edilirler.
Krank millerinde meydana gelen
hasarlar; aşınma (oval, konik, normal), çizik,
yanma, sarma, çatlaklık, eğilme ve kırılmadır
(Şekil 4).
Şekil 4. Kırık Krank Mili Görüntüsü
7. Silindir Kapağı Malzemeleri ve Hasar
Mekanizması
Emme-egzoz portlarıyla su kanalları ve
yanma odalarının bulunduğu karmaşık yapıdaki
silindir kapağı, ancak döküm yöntemiyle
yapılabilmektedir. Çok güç koşullarda çalışan bu
parçaların basınç ve ısı değişimlerine dayanması
için içerisine bazı katık maddeler de katılır.
Silindir kapaklarının üretiminde bloklarda
kullanıldığı gibi serbest grafitli dökme demir ve
yaprak grafitli dökme demir kullanılır. Silindir
kapağında yiv ve korozyon, eğiklik ve çatlaklık
gibi hasarlar oluşur.
8. Kam Mili Malzemeleri ve Hasar Mekanizması
Yüksek aşınma direnci ve ortaya çıkan
titreşimlere karşı yüksek sönümleme özelliği ile
birlikte iyi işlenebilirlik yeteneği kam mili
malzemelerinde aranan önemli özelliklerdir.
Kam milleri genellikle döküm yoluyla;
küresel grafitli dökme demir, siyah temper
döküm, kokil döküm malzemelerinden elde
edilirler.
Şekil
5’te
eğiklik
kontrolü
görülmektedir.
Şekil 5. Kam Mili Eğiklik Kontrolü
Kam mili muyluları, aşırı ve dengesiz
yüke maruz kalmadığından aşınma az olur. Eğer
aşınma fazla olursa, muylularda standarttan
0,02-0,05 mm küçük yataklar kullanılarak,
aşıntının sakıncaları önlenir. Bu mümkün
olamadığı taktirde kam mili değiştirilmelidir. Kam
mili, genel yenileştirme sırasında ya da kuşku
duyulduğunda, aşıntı, eğrilik, eksenel gezinti,
çatlaklık ve diğer arızalar yönünden kontrol
edilmelidir.
9. Supap Malzemeleri ve Hasar Mekanizması
Emme supabı yüksek alaşımlı krom
silisyum çeliği X45CrSİ93 ve 0,45 % C X45CrSİ
kullanılarak üretilirler. Malzeme içerisinde
bulunan Karbon (C) malzemeye dayanım ve
sertlik katar. Krom (Cr) ise dayanımın, sertliğin
yanı sıra yüksek sıcaklık dayanımını ve korozyona
karşı dayanımı artırır. Silisyum (Si) malzemenin
dayanımını, elastikiyetini, kayma özelliğini ve
korozyona dayanımı artırır.
Egzoz supabı yüksek alaşımlı krom
mangan çeliği X53CrMnNiN219 0,53% C
kullanılarak üretilirler. Mangan (Mn) malzemenin
dayanımını, akma sınırını, sertlik derinliğini
artırırken, Nikel (Ni) malzemeye dayanım, sertlik
ve korozyona dayanıklılık kazandırır.
Egzoz supapları iki metalli supap olarak
yapılırlar. Supap başı Cr-Mn çeliğinden (yüksek
sıcaklık dayanımı) imal edilirken, supap sapı da
Cr-Si çeliğinden (iyi kayma özellikleri) yapılır.
Supaplar zamanında açılıp kapanmakla yanma
odasına karışımın alınmasını ve yanmış gazların
atılmasını sağlayan ve zor şartlarda çalışan
motorun en önemli parçalarından birisidir.
Zamanla aşınmış, yanmış, çatlak ve oyuklar
oluşmuş, eğilmiş supaplar görevini yerine
getiremezler. Büyük oranda kompresyon
kaçağına sebep olurlar. Kompresyon kaçağı ise
motor veriminin düşmesine neden olur.
10. Motor Yatağı Malzemeleri ve Hasar
Mekanizması
Motorlarda genellikle kalay-kurşun esaslı
yataklar, bakır-kurşun yataklar, alüminyum
alaşımlı yataklar ve çok katlı yataklar
kullanılmaktadır. Motor yataklarında ise yatak
erimesi, yatak yorgunluğu, korozyon ve aşınma
gibi arızalar meydana gelmektedir.
11. SONUÇ
Bu çalışmada, otomobil motorlarında
kullanılan malzemeler ve bu malzemelerin hasar
mekanizmaları üzerinde durulmuştur. Sonuç
olarak malzeme teknolojisi ne kadar gelişirse
gelişsin insan hatalarından kaynaklanan sorunları
bertaraf edememektedir. Örnek verecek olursak;
yağ lambasının yandığını fark etmeyen bir sürücü
aracı kullanmaya devam ettiğinde, yağsız çalışan
motor kısa bir sürede yatak saracaktır. Sonuçta
araç sahibi dolaylı yönden kendini maddi zarara
uğratmış olacaktır. Bundan dolayı malzeme
teknolojisinin gelişmesi yanında kullanıcıların
bilinçli olması ve aracın bakımı zamanında
yapmaları gerekir.
KAYNAKLAR
1. Bayraktar, B., Çetin, U., Ertuğrul, E.,
2004.
İçten
yanmalı
motorlarda
kullanılan malzemeler. Gazi Üniversitesi,
lisans tezi, 89, Ankara
2. Baydur, G., 1986, MEB. Yayınları,
Malzeme, İstanbul.
3. ÇINAR, C., 2005, Gazi Üniversitesi TEF
Makine Eğitimi Otomotiv makine
işlemleri ders slaytları.
4. Çetinkaya, S., Motor Tasarımına Giriş,
1998.
5. Erdoğan, Mehmet, Malzeme Bilimi ve
Mühendislik Malzemeleri, 2002.
6. GGG Üretim Teknikleri Seminer Notları,
İstanbul, 1999.
7. Staudt, W., 1995 . Motorculukta Metal
Tekniği, Ankara, ajans-Türk matbaacılık,
s:322, s:464, Ankara, MEB yayınları.
8. Kazdal , Zeytin. Havva., “Alüminyum
Alaşımları:
Otomotiv
Endüstrisinde
Uygulamaları ve Geleceği” , Kocaeli,
Mayıs , 2000.
9. MSI MOTOR service international, 2006.
10. Özdamar, İbrahim. Yelken, Bilal, Benzin
Motorları, İstanbul, 1979
11. Şimşek, M., Çınar, C., Otomotiv Makine
İşlemleri Ders Notları, Ankara, 2001
12. Yüce, A., Modern otomobil teknolojisi,
Ankara , 2006.
13. Kılıçkaplan, Y., DSİ., Makine Eğitim Şube
Müdürlüğü
14. www.osmanlicelik.com.tr
15. www.turkdokum.com.tr.
16. http://www.supsan.com.tr/icerikler.aspx
?Menu=2&ID=9
17. www.shell.com.tr .
18. www.polikim.com.tr.
19. www.cevherdokum.com.tr
20. www.estas.com.tr
21. www.mmo.org.tr
22. www.metalurji.org.tr/sourge/dergi136
23. www.auto.zine.kyul.net/tecnicalschool/t
echindexhtm
24. www.obitet.gov.tr
25. www.kolbenschmidt.de/index.php
26. www.mmo.org.tr/muhendismakina/arsi
v/2001/ocak/conta.htm