OTEKON’14
7. Otomotiv Teknolojileri Kongresi
26 – 27 Mayıs 2014, BURSA
OTOMOBİL MOTOR PARÇALARININ İMALATINDA KULLANILAN
MALZEMELER VE HASAR MEKANİZMALARI
Hanifi Küçüksarıyıldız*, Nurullah Gültekin**
*
*
Karamanoğlu Mehmetbey Üniversitesi, Teknik Bilimler Meslek Yüksekokulu, Otomotiv Programı, KARAMANA
**
K.K. Astsubay MYO. BALIKESİR
ÖZET
Bu seminerde motorlarda kullanılan malzemelerin neler olduğu ve bunların nasıl zarar görerek motor çalışmasını
engellediği üzerinde durulacaktır. Motor asıl olarak üç bölümden oluşmaktadır. Bunlar alt kartel üst kartel ve ana gövde
bloktur diğer parçalar genelde bunların üzerindedir. Alt kartelde krank, kepler, yataklar bulunmaktadır. Silindir
kapağında supaplar, itici çubuklar, supap portları, supap yayları, egzoz ve benzinli motorlarda bulunan emme
manifoldu, eksantrik bulunmaktadır. Asıl gövde olan blokta ise; silindirler, silindir gömlekleri, biyeller, pistonlar,
sekmanlar ve piston pimleri bulunmaktadır.
Bu parçaların malzeme seçimlerinde birçok faktör vardır. Bunların başında motorun çalışma basıncı ve sıcaklığına
dayanacak kaliteli malzeme, kaliteli olan bu malzemenin ucuz ve doğada kolay bulunabilmesi, ayrıca işlemesi kolay
olması istenir. Bir örnek vermek gerekirse; altın kaliteli malzeme olmasına rağmen doğada az olduğundan pahalı ve
bulunması zor olduğundan tercih edilmemektedir.
Anahtar kelimeler: Blok, silindir, biyel, piston, sekman
ABSTRACT
In this seminar, what are the materials used in engines and how they work to inhibit damaging the engine will be
emphasized. Engine mainly consists of three parts . They are sub- cartel upper cartels and other parts of the main body
block on them is usually . Old cartel crank , caps , bearings are available. In the cylinder head valves, push rods , valve
ports, valve springs , exhaust and gasoline engines found in the intake manifold , camshaft is located. If the block in the
main body , cylinders , cylinder liners , connecting rods, pistons, piston-rings and piston pins are available.
There are many factors in material selection of these parts . Among these agents, working pressure and temperature of
the engine against the solid materials, high quality in nature , this material is cheap and easy to be found also desirable
that the processing is easy . To give an example , although the gold quality materials are expensive and difficult to find
in nature is less preferred because they are not.
Keywords : block , cylinder, connecting rod, piston, rings
1
1. Motor Bloğu Malzemesi
parlaklık, aşınma, çizik, çatlak gibi arızalar oluşur.
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.
3. Piston Malzemeleri
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. (27)
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.
1.1. Motor Bloğu Hasar Mekanizması
Bu arızaların başlıcalar segman yuvalarının
bozulması, piston yüzeyinin aşınması, çizilmesi, sıyrılıp
kazınması, piston başının yanması yada delinmesi, piston
eteğinin pim yuvasının yada 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.
Pistonlar karmaşık yapısı nedeniyle özellikle döküm
yöntemiyle imal edilirler. Bu yüzden piston malzemesi
kolay dökülebilir ve dökümden sonra işlem
gerektirdiğinden kolay işlenebilir olmalıdır.
3.1. Piston Hasar Mekanizmaları
Motor 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 kırması, ikincisi 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.
2. Silindir Gömleği Malzemesi
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 yada
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. (10)
Şekil 1. piston başında erime (11)
4. Segman Malzemeleri
Sekmanlar 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.
4.1. Segman Hasar Mekanizmaları
Motorun uzun süre çalışması sonucu silindirler ve
sekmanlar aşınır. Özellikle sekmanlar sızdırmazlık
görevini yapamazlar. Ayrıca yağ sıyırma işlemini de tam
2.1. Silindir Gömleği Hasar Mekanizması
Çalışma sonucu silindir yüzeyleri krepaj, çatlaklık,
2



olarak gerçekleştiremezler. Motorda kompresyon bunun
yanında güç düşüklüğü görülür. Bunların neticesinde
motor yağ yakmaya başlar. Yağ yakan motorun
egzozundan mavi duman gözlenir.
Çatlaklık
Eğilme
Kırılma
5. Piston Kollarının Malzemesi:
Biyeller 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. Biyel kolu malzemesi olarak Ck 35 yaygın olarak
kullanılır.
C
Si
Mn P<
0.38 0.15 0.50
0.45 0.40 0.80
Tablo
1.
S<
Cr
0.035 0.035
42CrMo4
ıslah
0.90 0.15
1.20 0.30
çeliğinin
Şekil 2. kırık krank mili görüntüsü( 3)
Mo Ni
-
yapısında
7. Silindir Kapağı Malzemeleri
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. (27)
bulunan
madenler(16)
5.1. Piston Kollarının Hasar Mekanizmaları
Çalışmış biyellerde, genellikle eğiklik, burukluk, pim
yuvası urcunda aşınma, biyel yatağı yuvasında şekil
bozukluğu, kırılma, kep cıvata ve somunlarında diş
sıyrılması gibi arızaları görülür.
7.1. Silindir Kapağı Hasar Mekanizması



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.
Yiv ve korozyon
Eğiklik
Çatlaklık
8. Kam Mili Malzemeleri
Yüksek aşınma direnci ve ortaya çıkan titreşimlere
karşı yüksek sönümleme özelliği ile birlikte iyi
işlenebilirlik yeteneği kam mili malzemelerinde aranan
önemli özelliklerdir.( 22 )
Kam milleri genellikle döküm yoluyla aşağıdaki
malzemelerden elde edilirler:
6. Krank Mili Malzemesi
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.



Küresel grafitli dökme demir
Siyah temper döküm
Kokil Döküm
8.1. Kam Mili Hasar Mekanizması
6.1. Krank Mili Hasar Mekanizmaları
Krank millerinde, genellikle şu arızalar oluşur;
 Aşınma (oval, konik, normal),
 Çizik
 Yanma
 Sarma
Kam mili muyluları, genelde, aşırı ve dengesiz yüke
maruz kalmadığından fazla aşınıp ovalleşmezler. Fazla
aşınmış muylular standarttan 0,02-0,05 mm küçük
yataklar kullanılarak aşıntının sakıncaları önlenir. Bu
mümkün olamadığı taktirde kam mili değiştirilmelidir.
Kam mili, genel yenileştirme sırasında yada kuşku
3
duyulduğunda, aşıntı, eğrilik, eksenel gezinti, çatlaklık ve
diğer arızalar yönünden kontrol edilmelidir. Şekil 3 ‘de
eğiklik kontrolü görülmektedir.
10. Motor Yatağı Malzemeleri





Kalay veya kurşun esaslı yataklar
Bakır kurşun yataklar
Alüminyum alaşımlı yataklar
Çok katlı yataklar
Motor Yatak Arızaları
10.1. Motor Yatağı Hasar Mekanizması




Yatak erimesi
Yatak yorgunluğu
Korozyon
Aşınma
11. SONUÇ
Şekil 3. Kam mili eğiklik kontrolü (15)
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
sürmeye devam ettiğinde, yağsız çalışan motor kısa bir
sürede yatak saracak ve sonuçta araç sahibi dolaylı
yönden kendini maddi zarara uğratmış olacaktır. Bundan
dolayı malzeme teknolojisinin gelişmesi yanında
kullanıcıların bilinçli olması ve aracın bakımı zamanında
yapılmalıdır.
9. Supap Malzemeleri
Emme supabı yüksek alaşımlı krom silisyum çeliği
X45CrSİ93 ve 0,45% C X 45 CrSİ 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.
KAYNAKLAR
Egzoz supabı yüksek alaşımlı krom mangan çeliği
X53CrMnNiN219 0,53% C kullanılarak üretilirler.
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
slâytları
4. Çetinkaya, S, Motor Tasarımına giriş 1998
5. Erdoğan, Mehmet. Malzeme Bilimi ve Mühendislik
Malzemeleri, Ocak, 2002
6. GGG Üretim Teknikleri Seminer Notları, İstanbul
1999
7. Kayan, Ahmet, Yarapsan, Nilay, H., Benzinli
Motorlar, İstanbul, 2000
8. Staudt, W., 1995 . Motorculukta metal tekniği,
Ankara, ajans-Türk matbaacılık, 322, Ankara, MEB
yayınları.
9. Staudt, W., 1995 . Motorlu taşıtlar tekniği. Ankara,
ajans-Türk matbaacılık, 464, Ankara, MEB
yayınları.
10. Kazdal , Zeytin. Havva., “Alüminyum Alaşımları:
Otomotiv Endüstrisinde Uygulamaları ve Geleceği”
1.
Mangan(Mn) malzemenin dayanımını, akma sınırını,
sertlik derinliğini artırırken, Nikel(Ni) malzemeye
dayanım,
sertlik
ve
korozyona
dayanıklılık
kazandırır.(27).
Egzoz supapları iki metalli supap olarak yapılırlar.
Supap başı r-Mn-çeliğinden (yüksek sıcaklık dayanımı)
imal edilirken, supap sapı da Cr-i-çeliğinden (iyi kayma
özellikleri) yapılır.
9.1. Supap Hasar Mekanizması
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.
4
, Kocaeli, Mayıs , 2000
11. MSI MOTOR service international 2006
12. Özdamar, İbrahim. Yelken, Bilal, Benzin Motorları,
İstanbul, 1979
13. Şimşek, M., Çınar, C., Otomotiv Makine İşlemleri
Ders Notları, Ankara, 2001
14. Yüce, A., 2006. Modern otomobil teknolojisi,
Ankara
15. Kılıçkaplan, Y., DSİ., Makine Eğitim Şube
Müdürlüğü
16. www.osmanlicelik.com.tr
17. www.turkdokum.com.tr.
18. http://www.supsan.com.tr/icerikler.aspx?Menu=2&I
D=9
19. www.shell.com.tr .
20. www.polikim.com.tr.
21. www.cevherdokum.com.tr
22. www.estas.com.tr
23. www.mmo.org.tr
24. www.metalurji.org.tr/sourge/dergi136
25. www.auto.zine.kyul.net/tecnicalschool/techindexht
m
26. www.obitet.gov.tr
27. www.kolbenschmidt.de/index.php
28. www.mmo.org.tr/muhendismakina/arsiv/2001/ocak/
conta.htm
5
6
Download

otomobil motor parçalarının imalatında kullanılan