Kapat

Hidrolik Pres Tasarımı ve İmalatı

Kompozit Malzeme Üretiminde Kullanılan Hidrolik Pres Tasarımı ve İmalatı

1.Giriş


İki veya daha fazla sayıdaki aynı veya farklı gruptaki malzemelerin, en iyi özelliklerini bir araya
toplamak yada ortaya yeni bir özellik çıkarmak amacıyla, bu malzemelerin makro seviyede
birleştirilmesiyle oluşan malzemelere “Kompozit Malzeme” denir. Başka bir deyişle birbirlerinin zayıf
yönünü düzelterek üstün özellikler elde etmek amacı ile bir araya getirilmiş değişik tür malzemelerden
veya fazlardan oluşan malzemeler olarak da adlandırılabilir [1]. Kompozit malzemeler otomotiv, uzayuçak
sanayi, basınçlı tanklar, makine ve tekne gövdeleri gibi bir çok alanda kullanılmaktadır. Tercih
sebebi olarak da ucuz maliyetli oluşları, kolay üretilmeleri, korozyona karşı dayanımları, mukavim
yapıları ve yalıtım özellikleri gibi daha bir çok özelliği sayabilmek mümkündür [2].

Yukarıda da bahsedildiği gibi mühendisliğin her alanında çok yönlü olarak kullanılan kompozit
malzemelerin üretimi de hayli önem arz etmektedir. Bu yüzden bu çalışmada polimer matrisli kompozit
malzeme üretebilen bir hidrolik presin tasarım ve imalatı yapılmıştır. Çalışmada Şekil 1’ deki laboratuar
deney cihazı olarak beton basma işleminde kullanılan 300 tonluk presin ana gövdesinden istifade
edilmiştir. Önce sisteme ait tüm aksamlar sökülerek iptal edilmiştir.

 

Beton basma presine ait tüm elemanları sökülerek yalnızca gövdesinden
istifade edilmiştir. İlk aşamada yeni prese ait kumanda panosu ayrı bir blok halinde yapılarak prese
monte edilmiş ve mesafeden dolayı oluşan enerji kayıplarına son verilmiştir. Daha sonra 100x100 mm
ebadındaki polimer matrisli kompozit malzeme numunesi imal atı yapabilecek hidrolik prese ait
kuvvet, basınç, sıcaklık ve debi hesapları yapılmıştır. Bu hesaplamalardan sonra polimer matrisli
kompozit malzeme hazırlanabilmesi için gerekli olan kalıbın dizaynına geçilmiştir. Dizayn edilen kalıp
ile 400ºC sıcaklığa ulaşılabilmektedir. Bu sıcaklık polimer matrisli kompozit malzeme üretimi için
yeterli bir sıcaklıktır. Diğer hidrolik devre elemanlarının dizaynından sonra presin montajına
geçilmiştir. Prese ait hidrolik güç ünitesi ana gövdenin alt kısmına yerleştirilmiştir (Şekil 2). Montaj
işleminden sonra pres çalıştırılmış ve hedeflenen kompozit malzemeler başarı ile üretilmiştir. Üretilen
kompozit malzemeler ile balistik bir takım testler yapılmıştır.

2. Hidrolik Presin İmalat Aşamaları
Hidrolik presin imalatı yapılırken bir beton basma presinin gövdesinden yararlanıldığını önceki
bölümde belirtilmişti. Bu bölümde gövdeye monte edilecek hidrolik devre elemanlarının hesaplamaları
ve imalat aşamaları, ayrıca numuneyi basmada kullanılacak olan kalıbın yapım aşamaları
anlatılacaktır. İmalatı yapılan hidrolik pres 300bar kapasiteli olup 100x100 mm ebadında polimer
matrisli kompozit malzeme üretebilmektedir. Buna bağlı olarak yapılan hidrolik devre elemanlarının
hesapları ve prese ait teknik özellikler aşağıdaki tabloda verilmiştir.

 

 

 

Presin basıncı 300 bar
Motor gücü 1.1 kW
Debi 0.198 m3/s
Pompanın devri 1500 dev/dak
Piston çapı 130 mm
Piston kolu mil çapı 62 mm
Pistonun tüm boyu 800 mm
Piston stroku 500 mm
Piston hızı 4.1 mm/s

1.1 kW değerindeki elektrik motorunun devri n= 900 dev/dak’ dır. Hidrolik pompamızın Q=0.198m3/s de
verimli olarak çalışabilmesi için pompa devrinin n=1500dev/dak olması gerekmektedir. Kasnak atlatma
yöntemi ile elektrik motorunun devri 1.6 kat artırılarak pompanın devri istenilen değere getirilmiştir.
Hidrolik devre elemanlarının hesaplamalarının detayları için bir çok kaynak mevcuttur [3]. Hidrolik prese
ait hidrolik şema Şekil 3. te verilmiştir.
Şekil 3. Prese ait hidrolik sistem şeması


1. Depo
2. Açma kapama vanası
3. Elektrik motoru
4. Hidrolik pompa
5. Valf
6. Açma kapama vanası
7. T bağlantı
8. Tek etkili silindir
9. Basınç ölçer
45

 

 


Hidrolik prese ait yapılan hesaplar göz önüne alınarak ana gövde üzerinde gerekli ön hazırlıklar
tamamlanmış ve montaj işlemine başlanılmıştır. Seçimi yapılan pistonun Hatra marka loderlerde
kullanılan kaldırma pistonu ile aynı özelliklere sahip olduğu tespit edilmiştir. Piston dikey yönde
çalışacak şekilde yataklama yapılarak montajı yapılmıştır. Ana gövdenin iki yanına kapak açılarak uygun
ebatlarda imal edilen hidrolik yağ tankı, elektrik motoru ve hidrolik pompa uygun bir yerleşim planına
göre gövdeye monte edilmiştir. Emme ve basma hattındaki tesisatlar uygun malzemeler seçilerek gerekli
bağlantıları yapılmıştır. Basma hattına sistemdeki basınç değerini ölçebilmek için bir adet manometre
bağlanmıştır. Presleme anında herhangi bir basınç kaybı olmaması için manometre çıkışından sonra bir
adet basınç sabitleme vanası ilave edilmiştir. Basınç sabitleme vanası basma işleminden sonra sıkılarak,
basma işlemi bittikten sonsa gevşetilerek çalıştırılmaktadır. Pistona aşağı ve yukarı yönde hareket
verebilmek için iki yönlü dört konumlu bir adet yön kontrol valfi montajı da yapılmıştır.

Polimer matrisli kompozit malzeme numunesi hazırlanabilmesi için sıcak kalıba ihtiyaç duyulmaktadır.
Kalıp malzemesi olarak enerji kaybını en aza indirgeyen, çok kısa sürede ısınabilen, yüksek basınca
dayanıklı yüksek alaşımlı alimünyum malzeme seçilmiştir. Kalıp ölçüleri 405 x 150 mm’ dir.


Polimer matrisli kompozit malzemelerin sıcak pres ile basma işlemi için ortalama 160ºC sıcaklığa ihtiyaç
duyulmaktadır. Başka kompozit malzemelerin imalatının da yapılabileceği göz önüne alınarak daha
yüksek sıcaklıklara ulaşabilen bir kalıp dizayn edilmiştir. Dizayn edilen kalıbın mevcut imkanlarla
maksimum 400ºC sıcaklığa ulaşabilmesi sağlanmıştır. Seçmiş olduğumuz sıcaklık değerine ulaşabilmek
için alt ve üst kalıba 2x800 Watt değerinde çubuk rezistanslar yerleştirilmiştir. Kalıpların ısıtılmasından
dolayı pres ana gövdesinin ve özellikle piston grubunun zarar görmemesi için kalıbın altına ve üstüne
ısıya ve basınca dayanıklı asbest plaka yerleştirilmiştir. Şekil 5’ de bu asbest plakaya ait resim
görülmektedir.


Kalıbın dikdörtgen şeklinde yüksek alaşımlı alüminyum malzemeden olması ve 400ºC kadar ısıtılacak
olması nedeniyle numune basma esnasında şekil olarak deformasyona uğrayabileceği düşünüldüğünden
alt ve üst kalıba 20 mm’ lik metal plaka monte edilmiştir. Metal plaka, yalıtım malzemesi ve alüminyum
kalıbın montaj yapılmış hali Şekil 6’ da görülmektedir. Ayrıca presleme anında basıncın 250-300 bar
değerine çıkması durumunda asbest plakanın parçalanmaması için dört yanına düz lama ile ceket
yapılarak genişlemesi önlenmiştir.

 


Yapımı tamamlanan prese ait kalıp uygun bir şekilde piston ve alt gövde üzerine bağlandıktan sonra
kalıbın sıcaklığını ölçebilmek için hazırlanan termokupullar alt ve üst kalıp üzerine yerleştirilmiştir.
Elektrik panosuna ayarlı bir adet termostat, zaman sayacı , kalıpların istenilen ısıya geldiğinde veya ısı
kaybettiğinde ışıklı ikaz veren lambalar yerleştirilmiştir. Ayrıca pistona yukarı yönde bilinçsiz bir
şekilde komut verilmesi halinde strokunu tamamlayarak sisteme zarar vermemesi için presin arka
tarafına bir adet emniyet sivici bağlanmıştır. Emniyet sivici doğrudan elektrik motorunu devre dışı
bırakmaktadır. Bu durumda pistona aşağı yönde hareket vererek start butonuna basıldığında elektrik
motoru yeniden devreye girmektedir. Dizaynı ve imalatı yapılan prese ait resim Şekil 7 (a)-(b)’ de
görülmektedir.

 

3. Balistik Testler
Sistemin çalıştırılmasını müteakip para aramid kevler malzemelerden 100 x 100 mm ebatlarında
numuneler kesilerek preste basma işlemine tabi tutulmuştur. Basma işlemi neticesinde Şekil 8 (a,b,c)
de görülen kompozit malzemeler üretilmiştir.

 

Kompozit malzeme basma presinde imal edilen kevler malzemeye balistik test laboratuvarında tabanca
mermisi ile atış yapılmıştır. Numuneye ait fotoğraf Şekil 9(a)’ da , numunede meydana gelen çöküntü
miktarını gösteren yandan görünüş fotoğrafı ise Şekil 9(b)’ de gösterilmiştir.

 

4. Sonuç
Bu çalışmada polimer matrisli kompozit malzeme üreten bir presin imalatı gerçekleştirilmiştir. Pres ile
300 bar basınca ve 400°C ye kadar ulaşılabilmektedir. Presin yapılmasında daha önceden beton basma
presi olarak kullanılan bir presin gövdesinden faydalanılmıştır. İmalatı yapılan pres başarılı bir şekilde
çalıştırılmış ve Şekil 8a,b,c de görülen kompozit malzemeler üretilmiştir. Üretilen kompozit
malzemeler üzerinde balistik testler yapılmıştır. Bu balistik testler tabanca mermisi ile yapılmış olup
malzeme üzerindeki tahribat ve çöküntü miktarı
Şekil 9a,b de görülmektedir.

5. Kaynaklar
1. Şahin, Y., “Kompozit Malzemelere Giriş”, Gazi Üniversitesi Yayını, Ankara, 2000
2. Taşgetiren, S., “Kompozit Malzemelere Giriş Ders Notları”, AKÜ Yayını, 1999
3. Karacan, İ., “Endüstriyel Hidrolik”, Bizim Yayınevi, Ankara, 1989

KAYNAK.teknolojikarastirmalar.com

Döküman Arama

Başlık :