Kriyojenik işlem görmüş millerin dinamik davranışlarının deneysel analizi

Endüstride dönen makine sistemlerinde istenen yüksek hız ve ağır yük şartları altında güvenli ve kararlı çalışma gereksinimi günden güne artmaktadır. Bu sistemler miller, yuvarlanmalı yataklar ve diskler olmak üzere çeşitli mekanik bileşenlerden oluşmaktadır. Miller, dönen makine sistemlerinin dinamik davranışları için hayati fonksiyona sahiptir. Bu sistemlerin işletmedeki çalışma frekanslarının kendi frekanslarına denk gelmesi veya çok yakın olması, çalışan sistemde tınlaşım (rezonans) durumunu ortaya çıkarır. Böylece milin mekanik enerjisi giderek artar ve bu artan enerjiyi dengeleyecek tedbirler alınmamışsa sonucunda milin kırılması gerçekleşebilir. Bu nedenle makine sistemlerinin dinamik davranışlarının belirlenmesi büyük önem arz etmektedir. Makinelerin dinamik davranışlarının tespit edilmesinde en önemli ve ayrıntılı bilgileri verebilen titreşim analizidir. Titreşim analizi, makine sistemlerinin işletme şartlarındaki performansının belirlenmesi ve mekanik sorunların ortaya çıkarılmasında en önemli faktörleri teşkil eder. Dönen makine sistemlerinde titreşimlerin nispeten azaltılması millerin imalatında uygun malzeme seçimi ve bu malzemelerin mekanik özelliklerinin iyileştirilmesi ile mümkündür. Bu iyileştirme için ise millere ısıl işlem, tamamlayıcısı olan derin kriyojenik işlem ve derin kriyojenik işlem sonrası temperleme işlemi uygulanmaktadır. Bu çalışmada, makine ve otomotiv endüstrisinde makine parçaları, krank mili, aks mili, yivli mil, demir yol milleri gibi sünekliği yüksek parçaların imalatında yaygın kullanım alanına sahip AISI 4140 çeliğinden imal edilmiş miller kullanılmıştır. Bu millere geleneksel ısıl işlem, tamamlayıcısı olan derin kriyojenik işlem (-140 °C' de 12, 24, 36, 48 saat) ve derin kriyojenik işlem sonrası temperleme işlemi (200 °C' de 2 saat) uygulanmıştır. Bu miller bir normal ve dört farklı kusurlu (iç bilezik, dış bilezik, bilye ve hepsi) yuvarlanmalı yataklarla desteklenmiş, uç kısmına fan takılmış aynı yükleme şartlarında ve 5 farklı mil dönme hızı altında test edilmiştir. Millerden deplasman ölçer ve yuvarlanmalı yataklardan ivme ölçer aracılığıyla elde edilen veriler ayrıntılı olarak analiz edilmiş ve sonuçlar karşılaştırılmıştır. Sonuçlar, derin kriyojenik işlem ve sonrasında temperleme işlemi uygulanmış millerin dinamik davranışlarında önemli farklılıklar olduğunu göstermiştir. Bu millerin daha az salınım yaptığı, daha az rezonansa girdiği ve dolayısı ile daha kararlı olduğu gözlemlenmiştir. Anahtar sözcükler: Dinamik davranış, Kriyojenik işlem, Mil, Titreşim analizi, Yuvarlanmalı yatak.