sası ve karoserı - malzeme - agırlık azaltma ve gerı

Transkript

MARMARA ÜNİVERSİTESİ
TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ
TAŞIT TEKNOLOJİSİ
Şasi, Çerçeve ve Gövde
- Karoser/i
III
Abdullah DEMİR, Yrd. Doç. Dr.
Şasi ve Karoser
Malzemeleri
How many types of steel are there?
Steel is not a single product. There are more than
3,500 different grades of steel with many different
physical, chemical, and environmental properties.
Approximately 75% of modern steels have been
developed in the past 20 years.
Modern cars are built with new steels that are stronger
but up to 35% lighter than in the past.
Ref.: http://www.worldsteel.org/faq/about-steel.html
HATIRLATMA:
Çelik Nedir?
Demir - karbon alaşımının içinde; max. %2’ye kadar KARBON, 1
MANGAN, %0,5 SİLİSYUM, %0,05’den az KÜKÜRT ve FOSFOR varsa
bu malzemeye çelik denir.
• Çelik; %2’ye kadar C içeren demir alaşımına verilen isimdir.
• Otektoit çelik; %0,8 C içeren çeliğe ötektoit çelik adı verilir.
• Bu kompozisyonun altındaki çeliklere ötektoit altı çelikler (C
oranı < %0,8), bu bileşimden daha fazla C içeren çeliklere
ötektoid üstü çelikler (C oranı > %0,8) adı verilir.
• C oranının %2’yi geçmesi durumunda malzeme artık çelik
olarak değil, dökme demir (cast iron) olarak adlandırılır.
%C oranına göre
< %0,1 C Saf demir
%0,1 C - %0,2 C
%0,2 C - %0,5 C
%0,5 C - %2,06 C
Az (Düşük) karbonlu çelik
Orta karbonlu çelik
Yüksek karbonlu çelik
HATIRLATMA
•
•
•
•
•
ÇELİKLER HAKKINDA
Maksimum %2,06 C içeren ve ek işlem gerektirmeksizin
şekillendirilebilen Fe-C alaşımıdır. Genellikle sünek
malzemelerdir.
Uygulanan ısıl işlemlerle mekanik özellikleri örn. sertlikleri,
dayanımları ve tane boyutları değiştirilebilir.
Çeliğin özelliklerinin değişimine özellikle de sertliğin
değişimine en fazla etki eden element karbondur.
Çelik, demir-karbon alaşımı olup diğer alaşım elementlerini
de belli oranda içerebilir. Binlerce farklı kompozisyonda
ve/veya farklı ısıl işleme sahip çelik çeşidi mevcuttur.
Mekanik özellikler, çeliğin bileşimine ve uygulanan ısıl işleme
bağlı olarak değişmektedir.
Çelik bileşimine bağlı olarak içerdiği alaşım elementlerine ve
uygulanan ısıl işleme göre farklı özellikler gösterirler.
HATIRLATMA
KARBON ORANININ ETKİSİ
Çelik içerisine ilave edilen karbon oranı, çeliğin dayanımını ve
sertliğini etkiler.
Malzeme Seçimi
Rezilyans: Malzemenin elastik şekil değişimi sırasında depoladığı
enerjidir.  -  eğrisinde elastik bölgenin altında kalan alana eşittir.
Volkan ÇABUK, OYAK RENAULT Malzeme Laboratuvarı Sorumlusu; Ekim 2013 v1.1
MATERIALS IN A TYPICAL VEHICLE
ADVANCED AUTOMOTIVE MATERIALS: THE NEW DNA OF PERSONAL MOBILITY, GM, 2011
Body and Closure Metallic Material
Content by Type Mild
Source: Ducker Worldwide
50 year Perspective of Automotive Engineering Body Materials and an Analysis of the Future , Jody N. HallJody Hall Manager, Global Die Standards &
Materials Applications Manager, Applications General Motors Manufacturing; Engineering General Engineering Great Designs in Steel 2008Great 2008
Body and Closure Metallic Material
Content by Type
North American Light Vehicle Material
Content Per in Pounds
* Same vehicle mix and average footprint as 2007
A typical automobile is composed of variety of materials to
constitute its structure, aid its mobility function, e.g. tires and
fluids, and provide comfort to its occupants, e.g. glass and
refrigerants.
Figure: The materials in a typical sedan
Kaynak: Mohammed A. Omar; “THE AUTOMOTIVE BODY MANUFACTURING SYSTEMS AND PROCESSES” - 2011 John Wiley & Sons Ltd. ISBN: 978-0-470-97633-3
Araç Üzerindeki Malzeme Dağılımı
M1 Segmenti Araçların Yıllara Göre Ağırlık Değişimi
HATIRLATMA: M Kategorisi Araçlar: En az dört tekerlekli, motorlu yolcu taşıma
amaçlı araçlardır. / M1 kategorisi araçlar: Sürücü dışında en fazla sekiz kişilik
oturma yeri olan, yolcu taşımaya yönelik motorlu araçlardır.
2013 Lexus GS Review Part One; lexusenthusiast.com
Audi Q7 Servis Eğitimi
Audi Q7 Servis Eğitimi
Modern Araçlarda İyileştirme Alanları
2006 Model Passat
2006 Model Passat
Reading Text - Body Materials
Steels with yield strength levels in excess of 550 MPa are generally
referred to as AHSS. These steels are also sometimes called “ultrahighstrength steels” for tensile strengths exceeding 780 MPa. AHSS with
tensile strength of at least 1000 MPa are often called “GigaPascal steel”
(1000 MPa = 1GPa).
Automotive steels can be classified in several different ways. One is a
metallurgical designation providing some process information. Common
designations include low-strength steels (interstitial-free and mild steels);
conventional HSS (carbon-manganese, bake hardenable and high-strength,
low-alloy steels); and the new AHSS (dual phase, transformation-induced
plasticity, twinning-induced plasticity, ferritic-bainitic, complex phase and
martensitic steels). Additional higher strength steels for the automotive
market include hot-formed, post-forming heat-treated steels, and steels
designed for unique applications that include improved edge stretch and
stretch bending.
Ref: http://www.worldautosteel.org/steel-basics/automotive-steel-definitions/#sthash.BnyJDmjG.dpuf
Advanced High-Strength Steels (AHSS) are complex, sophisticated materials,
with carefully selected chemical compositions and multiphase microstructures
resulting from precisely controlled heating and cooling processes.
Sheet steel
Sheet steel of various grades (see Vehicle-body sheet metal is
customarily used for the vehicle body structure.
Sheet thicknesses range from 0.6 ... 3,0 mm, with most pieces
being between 0.75 and 1.0 mm thick. Due to the mechanical
properties of steel with regard to stiffness, strength, economy
and ductility, alternative materials for the vehicle body structure
are not yet available.
High Strength low-alloy (HSLA) sheet steel is used for highlystressed structural components. The resulting high strength of
these components allows their thickness to be reduced.
Ref: Automotive Handbook - Bosch
Süneklik (Ductility): Plastik şekil değiştirme kabiliyetini ifade
eder. Bu değerin büyümesi, malzeme kopana kadar daha büyük
plastik şekil değiştirme göstermesi anlamına gelir. Kopma uzaması
ve alan daralması parametreleri ile ifade edilebilir.
HATIRLATMA
Gevreklik:
Plastik
şekil
değiştirme kabiliyetinin olmaması
durumunu ifade eder. Eğri bazen
elastik sınırda bazen de elastik
sınıra çok yakın bir noktada son
bulur.
Tokluk: Malzemenin kopana dek
absorbe ettiği toplam enerjiyi
ifade eder.  -  eğrisinin altında
kalan
alana
eşittir.
Sünek
malzemelerin tokluğu gevrek
malzemelere göre daha yüksektir.
Rezilyans: Malzemenin elastik
şekil değişimi sırasında depoladığı
enerjidir.  -  eğrisinde elastik
bölgenin altında kalan alana
eşittir.
Aluminum
In order to reduce weight, aluminum can be used for
separate body components such as the hood,
luggage-compartment lid, etc.
Since 1994, an aluminum body has been in use for one
of the German luxury-class cars. The vehicle's
frame is constructed from aluminum extruded
sections, and the sheet components are selfsupporting in integrated form (ASF Audi Space
Frame). The realization of this principle necessitated
the employment of suitable aluminum alloys, as well
as new production processes and special repair
facilities. According to the manufacturers, the rigidity
and deformation characteristics are identical to those
of steel or are even superior.
Ref: Automotive Handbook - Bosch
An Increasing Trend
Curb weight: The weight of an empty vehicle, without cargo and driver and
passengers, but including maximum amounts of fuel, oil, coolant and standard
equipment, including the spare tire and tools
1 pound =
453,59237 gram
http://www2.prnewswire.com/mnr/duckerworldwide/37515/
Reading Text Body Materials
Plastics: Plastics as
materials
for
separate
body
components
are
used in a limited
number of cases in
place of steel.
Table: Examples of
alternative materials
Automotive Handbook - Bosch
Polimerler
PA- Poliamid: Konnektörler, fanlar, depolar, jant kapakları, manifolt, ön
çamurluk, radyatör tankları, yakıt boruları vb.
PP- Polipropilen: Tampon, havalandırma parçaları, ayna kapakları, iç
giydirme parçaları
ABS- Akrilonitril-Butadiyen-Stiren: Stop lambası kabini, konsol, kapı
panel destekleri, koltuk kabini
PC- Polikarbonat, PMMA- Polimetil Metakrilat: Far ve lamba
gövdeleri, siviç ve konnektörler
POM- Polioksimetilen: Tapa, mekanik çalışan dişli parçaları
PE- Polietilen: Çamurluk iç giydirme, depolar
NR- Doğal kauçuk: Araç lastiği, silecek, takozlar
EPDM- EtilenPropilenDiyenMonomer : Kapı fitilleri, contalar
•
•
•
•
Kaynak
Punta ve Bosaj Kaynak: Kaporta
MIG MAG: Gazaltı kaynak -Şasi
Lazer kaynak: Kaporta, vites
kutusu
Friksiyon kaynak: Vites kutusu,
motor supapları
YENİ BİR PARADİGMA ARAYIŞI
Paradigma Nedir?
Paradigma herhangi bir alanda
yerleşik yazılı ve yazılı olmayan
tüm kurallara ve uygulamalar
bütününe verilen bir isimdir.
Paradigma bir başka deyişle bir
modelin, bir bakış açısının,
kavrayış ve anlayışın adıdır. Bir
paradigma,
uzun
süren
deneyimler
ve
başarısı
kanıtlanmış süreçleri içerisinde
barındırabilir. Bu, söz konusu
paradigmanın her zaman başarılı
olacağı anlamına gelmez. Yeni bir
paradigma
eskisini
geçersiz
kılacak şekilde tüm kalıpları
yıkarak
kendi
kurallarını
koyduğunda artık eskisi için
başarılı olabilecek bir zemin
kalmamıştır. / T. Litman’ın Eserinden Tercüme
Paradigma Felci
Paradigma değişimi ve felcine ait pek çok yerde verilen klasik örnek
Swiss firmasıdır. Bilindiği gibi dünya saat pazarının en büyüğünü tek
başına elinde tutan bu firma dijital saati kendisi dünyaya tanıtmasına
rağmen çalışırken tıklama sesi duyulmayan bu saatleri barındıran yeni
paradigmayı kavrayamadığından veya klasik deyimle paradigma felcine
(paradigm paralysis) yakalandığından 1-2 sene içerisinde eski pazar
payının tümüne yakınını Japon elektronik saat firmalarına kaptırmıştır.
Paradigma felcine ait diğer örnek olarak IBM firması verilmektedir.
Raflarından indirdiği ucuz ve standart (Off-shelf) ürünlerle son kullanıcılar
için ilk PC’yi oluşturan IBM, donanım ve yazılım alanında eski
paradigmasında takıldığı için yeni paradigmalarla ortaya çıkan bazı
firmalar, örneğin PC donanım satışında Dell ve yazılımda (işletim sistemi
ekseninde) Microsoft kendi ürettikleri paradigmalarla PC geliştirici bu
firmayı geride bırakmışlardır. / T. Litman’ın Eserinden Tercüme
Boyut – Ağırlık ve Taşıma Miktarı
Alternatif güç sistemi teknolojileri ise kısmen (hibrid) veya tamamen (elektrikli)
güç sistemi kavramları olarak ortaya çıkmaktadır.
Araç üzerinde depolandığı sistemden (tank ve/veya batarya) tekerleklere
aktarmadaki verimi esas alsak bile (Tabloda) günümüzde bilinen
taşıtlarda verimlilik %16.5 ile %50 arasında değişmektedir. Ne var ki bu
verimlilikte sarf edilen enerji, sadece taşımanın nesnesi olan insan veya yükü
değil, aracın kendi kütlesini de taşımakta kullanılmaktadır.
Bir otomobil taşıdığı ortalama insan ağırlığı olarak kendi ağırlığının
%10’u, bir belediye otobüsü ortalama taşınan yolcu sayısı üzerinden kendi
ağırlığının %20’si, bir hafif raylı sistem vagonu da ortalama yolcu sayısı
olarak kendi ağırlığının %27’si kadar yolcu taşmaktadır.
Yani benzinli bir otomobil tankına 100 TL’lik benzin doldurduğunda bunu %18
verimle tekerleklere aktaracak ve bu aktarılanın da sadece %10’u aracın içerisinde,
taşımanın hedefi olan insanı taşımada kullanılacaktır. Bunun karşılığı da sadece
1.8 TL’dir. Yukarıda işaret edilen ve 100 yılı aşkın bir zamandır trilyon
Dolar’lar harcanan harika teknolojilerin sonucu 100 Lira’lık enerji
harcayarak toplamda 1.8 Lira’lık enerji karşılığı olan bir işi yapılmaktır!
Prof . Dr . Ali Sürmen, "Ulaşımda Unutulmaması Gereken Bir Boyut: Taşıt Teknolojileri", Mimar ve Mühendis - Gelişmenin Lokomotifi Ulaşım Sistemleri, Sayı: 82 Mart - Nisan 2015
Halbuki klasik araç tipleri yerine, bir veya iki kişiyi taşıyabilecek minimum
ağırlıktaki araçların sağlayacağı enerji tasarrufu yukarıda bahsedilen motor
ve taşıt teknolojilerinin münferit olarak sağlayacakları tasarrufun hepsinden
ve birçoğunun da toplamından daha fazladır. Şekil 3’te vasat bir otomobilin
teknik değerleri alınarak 90 km/h hızda gittiği kabulü ile ağırlığının
yakıt sarfiyatındaki etkisi gösterilmiştir. Burada görüldüğü gibi araç
ağırlığını yaklaşık 1100 kg’dan 1000 kg’a indirmek %3.3 civarında, 1000
kg’dan 500 kg’a indirmek ise %19-20 yakıt tasarrufu sağlamaktadır.
Birçok pahalı teknoloji bu tasarruf değerlerine yaklaşamamaktadır. Buradan şu sonuca
varabilir:
Bugün üzerinde çalışılan taşıt teknolojilerinin hiçbiri mevcut araç
konseptlerini değiştirmemekte, bu görünüm ve ağırlıktaki araçları daha
verimli hale getirme konusunu hedef almaktadır. Halbuki bu konunun önemi
inanılmaz derecede büyüktür. Bir yandan enerji kaynakları bitiyor diye yakınırken
diğer yandan kendi cesedini taşıyan araç konseptlerinde ısrarcı olmak kabul
edilemez bir durumdur. Dünya bunun gereğini yerine getirme konusunda hızlı bir
şekilde adımlar atmaktadır. Kendi otomobilini yapma kararı mevcut taşıt
konseptleri üzerine oturtulacaksa, Türkiye’nin kendi üreteceği araçtan ekmek
yeme şansı yoktur. Bu fırsatı 60’lı yılların başında kaçırmış olan Türkiye, 20 yıl, 50 yıl
sonrasına bakarak bir proje oluşturmalıdır. O projede günümüzün aile yapısına da
uygun olan tek veya iki kişilik, toplam ağırlığı taşıdığı ağırlığın 3-5 katından
daha fazla olmayan araçlar mutlaka yer almalıdır.
… Bu tip tek veya çift kişilik araçların raylı taşımacılıkta da kullanılabileceğini, rayda
sabit olan veya hem rayda hem de tekerlekli olarak karayolunda yürüyebilecek
alternatiflerinin üretim ve kullanılması zor değildir. Bu ulaşım şekli “tekli-toplu
taşımacılık” olarak adlandırılabilir. Bu taşımacılıkta duraklarda bekleme, tren-otobüs
kaçırma, geç kalma gibi problemler yok gibidir. Ölümlü kaza riski yok denecek kadar
azdır. Özgür bir ulaşım kavramıdır. En önemli sorunu lüks görünümlü bir araca
binmenin oluşturacağı karizma eksikliğidir.
Boyut – Ağırlık ve Taşıma Miktarı - ÖRNEK
12 bin euro istiyor!
1974 yılında Almanya'da sınırlı sayıda
üretilen minyatür otomobillerden birinin
sahibi olan Oğuz Yıldırım'ın araçla Isparta
sokaklarında
gezmesi,
görenleri
şaşırtıyor. Yalnızca bir kişinin binebildiği,
benzinle çalışan ve saatte 40 kilometreye
kadar hıza ulaşan aracın 2 ileri, bir geri
vitesi bulunuyor. Yıldırım, satışa çıkardığı
minyatür otomobiline 12 bin avro istiyor.
Almanya'da
sınırlı
sayıda
üretilen
minyatür otomobillerden birinin sahibi olan
Oğuz Yıldırım'ın tek kişilik aracı,
görenlerin ilgisini çekiyor.
Oğuz Yıldırım, yaptığı açıklamada
"Junior Mercedes" isimli aracın 1974
yılında Mercedes'in R-107 modelinden
esinlenerek 100 adet üretildiğini
söyledi.
ÖRNEK: MİNYATÜR ARAÇ
http://www.milliyet.com.tr/12-bin-euro-istiyor--otomobil-2041302/
ÖRNEK: MİNYATÜR ARAÇ
Çok meşhur Alman markasının bilinen binek
otolarından birinin takriben yirmide bir küçültülmüş
bir hali gibi. Plakası da olan bu araç (!) mevzuata
uygun olarak şehir içerisinde dolaşabiliyormuş.
Aracı kullanan genç normal bir insan cüssesi ile
araç üzerinde tam bir karikatür görüntüsü
veriyor. Acaba bu görüntü mü, yoksa vasat
olarak 900-1200 kg arasında bir otomobilin
içerisindeki 60 kg’lık bir insan görüntüsü mü
daha karikatürize bir durum?
MİNİ METROBÜS YAKLAŞIMI
İşte 1970’li yılların ortalarından 2000’li yıllara kadar saklanıp
da bugün artık biraz uzman bakışla anlaşılabilecek bir
gerçek vardır ki 20-30 yıl sonranın güç makineleri bugün
bildiğimiz içten yanmalı motorlar olmayacak. Şehir içi
taşımacılık için araçları da büyük ölçüde bu günkü toplu
taşıma araçları olmayacaktır.
Bugün ileri ülkelerin ileri teknoloji ile üretip bize sattığı
kaliteli ürünleri bizim aynı kalitede yaparak onların
tercihi olacak şekilde onlara satmamız 10-15 yılımızı alır.
Halbuki o zaman onlar sistem ve konsept değiştirmiş olurlar
veya bir üst teknolojiye geçerler. O zaman gelin biz 50 yıl
önce yaptığımız hatayı yapmayalım ve dünyanın nereye
baktığından hareketle emeğimizi o yönde yoğunlaştıralım.
Prof. Dr. Ali SÜRMEN, “Mesele Teknolojik Rüştümüzü İspat Etmekse…”, Mimar ve Mühendis Dergisi, Şubat 2012.
METRO OTO
Alan; şehir içi taşımacılık,
güç
kaynağı;
elektrik
(batarya veya raylı hattan
besleme), araç konsepti;
bir ila üç kişilik hafif
malzemeli karayolu veya
raylı sistem araçları. Bunu
siz bir, iki, üç veya dört
kişilik karayolu aracı veya
raylı sistem aracı olan
‘metroto’ (mini metrobüs)
olarak düşünebilirsiniz.
Sürmen, A., “Mesele Teknolojik Rüştümüzü İspat Etmekse…”, Mimar ve Mühendis Dergisi, Şubat 2012.
GERİ DÖNÜŞÜM
Vehicle Recycle, Toyota, 2014
Definition according to EU directive
for end-of-life vehicles 2000/53/EC:
Reuse means any operation by which
components of end-of life vehicles are
used for the same purpose for which
they were conceived
Recycling means the reprocessing in a
production process of the waste
materials for the original purpose or for
other purposes but excluding energy
recovery.
Recovery means a suitable process for
ensuring that waste is recovered
without endangering human health and
without the use of processes or methods
likely to harm the environment.
Regeneration of acids is an example of a
recovery operation.
Vehicle Recycling - Focusing on Sustainability, 2009 BMW
Use of materials and re-use
rates:
As well as prohibiting certain
materials such as Lead and
Chromium
(VI),
the
EU
regulations also define in detail
the secondary processing of
certain vehicle components and
resources.
The
directive
(2005/64/EC) also requires that,
from 2008 onwards, new vehicles
should be reach a recycling target
level of 85 percent and a recovery
target level of 95 percent by
2015. This is a prerequisite for the
type-approval of all new vehicle
types from the end of 2008
onwards.
UFUK TURU
Concept of car manufacturing:
Harmony of human beings, nature, and vehicles
Brian Cantor, “Automotive Engineering Lightweight, Functional, and Novel Materials”, 2008.
Number of vehicles and global population
Vehicle crash safety and information safety
New materials used in vehicles
Material composition of a typical passenger vehicle
Important issues for environmental protection
ÖNEMLİ BAZI HUSUSLAR
Chassis system developers must always
keep the following five goals in mind:
1. meeting timeline targets
2. satisfying functional requirements
3. ensuring quality
4. minimizing costs
5. optimizing weight
Bernd Heißing | Metin Ersoy (Eds.), Chassis Handbook Fundamentals, Driving Dynamics, Components, Mechatronics, Perspectives, 2011.
Mock-up: Taklit Model, Maket: Bir makina, cihaz
veya ünitenin, ölçek üzerine yapılmış modeli. Bu
model; yeni bir gelişmeye ait imalatın incelenmesi ve
denenmesinde veya hakiki makina, cihaz veya
ünitenin işleme tarzının personele öğretilmesinde
kullanılır.
A mock-up of something such as a machine or
building is a model of it which is used in tests or to
show people what it will look like.
A full-sized structural, but not necessarily functional,
model built accurately to scale, used chiefly for study,
testing, or display
Departments for the development of a new
vehicle
• development and design (engineering)
• marketing, sales/customer service
• controlling
• procurement/logistics
• production/planning
• quality
Procurement (Tedarik): Personel, hizmet, ikmal
maddeleri ve teçhizat temin işlemi
As is the case for the development of any
technical product, chassis system developers
must follow the following step-by-step process
[2]:
• planning and definition
• concept studies
• design and simulation
• prototype construction and validation
• tuning, optimization, and finally
• series production.
Product development process (PDP)
SOP (start of production)
V model of the development process
Standard phases of product development
The product development process (PDP) can be divided into
categories containing subprocesses such as concept creation,
product planning, product development, and production and
manufacturing planning. The standard structure of the product
creation process and product development process can be seen in
Figure. This diagram [3] is based on information obtained from 21
automakers in Europe, Japan and the United States with a total
market share of 86 %.
Superimposed trends: trends based on the extrapolation of the past,
present trends, and future trends
Generic Design Process
Retire
Identify
Need
Research
Maintain
Specifications
Use by
Customer(s)
Concepts
Distribute
and Sell
Design
Manufacture
Testing
Prototype
Lesson: There are
technical, professional,
business, legal, and
ethical elements that
dictate a safe design.
Safety is part of the
Design:
•Look ahead to the
product lifecycle and
find possibilities for
Failures and the
Effects of these
failures.
•Optimize design to
make system as safe
as possible

sası ve karoserı - malzeme - agırlık azaltma ve gerı

Transkript

Benzer belgeler

trambus brosur (ing-turkce).indd

ThyssenKrupp Materials Turkey birçok sektöre

FORD COURIER Slogan • İŞ`te KÜÇÜK DEV! ALD Automotive`in

tasıt teknolojılerı-gırıs_2016

kurumsal sosyal sorumluluk raporu