Pistona etki eden kuvvetler ve Piston malzemesi

Bu yazımızda pistona etki eden kuvvetler nelerdir inceleyeceğiz ve pistonu etkileyen kuvvetler sonucunda piston malzemesi nasıl olmalıdır. motor pistonu, biyel kolu,piston pimi hangi malzemeden yapılır detaylandıracağız.

Pistona etki eden kuvvetler

Pistonun görevleri: Yanma anında açığa çıkan gaz basıncını karşılamak ve piston pimi üzerinden biyel koluna taşımak.Yanma ısısını sekmanlar üzerin­den silindir yüzeyine taşımak. Yanma odasından krank karteri ta­rafına hareketli halde gaz sızdırmazlığını sağlamak

Pistona etki eden basınç kuvveti

Piston tabanı 40 … 60 bar yüksek yanma basıncı ile şiddetli olarak zorlanır. Pistona etki eden kuvvetler pistonu deforme ederler

Sıcaklık

Yanma odasında sıcaklıklar 2500 °C’a kadar çıkar. Bir  benzin motorunun pistonundaki sıcaklıklar yük altında İken, piston eteğinde 120 °C, Segman bölgesinde 240 “C ve piston tabanının ortasında da 280 °C çıkar.

piston tabanının ısıl genleşmesi yüksek sıcaklık ve malzeme yığılması dolayısıyla piston tabanında, piston eteğine göre daha büyüktür.

Pistonu etkileyen kütle kuvvetleri

Her darbede piston durgun halden azami hıza yükselir ve yeniden frenlenir.

Pistonun hızlandırılması ve ya­vaşlatılması esnasında açığa çı­kan kütle kuvvetleri motorun dik yönde titreşimine yol açarlar, kütle momentleri de ağırlık mer­ kezi etrafında döndürmeye çalı­ şırlar. Kütle kuvvetleri dengelen­ mezlerse titreme ve gürültüye yol açarlar. Pistonun kütlesi ne kadar büyük ise kütle kuvvetleri ve kütle momentleri o kadar bü­yük olurlar.

Piston eteği ve sekman yuvaları sürtünme ile zorla­nırlar. Piston eteğinde, biyel kolunun eğik durumun­ da etkili olan yan kuvvet FN aşınmaya sebep olur.

Kötü yağlanma şartlarında (soğukta kalkış veya aşırı yük) metallerin bir­birine dokunma ve aşındırma tehlikesi belirir.

Piston Malzemesi

Piston nasıl olmalıdır? Piston malzemesinden ve konstrüksiyonundan, çalışma şartları dola­yısıyla aşağıdaki özellikler istenir:

Hafiflik
yüksek dayanıklılık
iyi ısı iletimi
az ısıl genleşme
yüksek yıpranma dayanıklılığı
iyi kayma özellikleri

Piston malzemesi nasıl olmalı

Pistonlar karmaşık şekillerinden dolayı döküm yoluyla üretilir. Piston malzemesi bu yüzden aşağı­daki teknolojik niteliklere sahip olmalı­dır:

* İyi dökülebilirlik
• İyi talaşlı işlenebilirlik

Piston Pimi malzemesi

Piston pimi ne işe yarar: Pistonla biyel kolunu bağlar. Piston kuvvetini biyel koluna taşır.
Biyel kolundaki piston pimi burçları ile pistondaki pim yuvaları arasında bağlantı görevi yapar.

Piston pimi neden bükülür: Piston pimi, Gaz kuvveti , Kütle kuvveti ve farklı yönlerden gelen darbeli yüklemeler sebebi ile bükülebilir.

Yıpranma yüksek yüzey basıncı altında küçük ve yavaş kayma hareketleri ve kaçak boşluklardaki kötü yağlanma şartlarında oluşur.

Piston pimi malzemesi nasıl olmalı

Malzemenin bükme dayanımının yüksekliğinin yanı sıra akma özelliğinin de iyi olması gerekir. Piston piminin üst yüzeyi aşınmamalıdır.

İyi bir piston pimi
• sert ve yıpranmağa dayanıklı bir yüze­ye
• özlü bir iç yapıya sahip oiması gerekir.

Piston koluna gelen kuvvetler

Biyel kolu ne işe yarar:  Biyel kolu, pistonu krank miline bağlar. Piston kuvvetini krank miline taşır. Krank miline döndürme momenti uygular. Pistonun doğrusal hareketini krank milinin dairesel hareketine dönüştürür.

Basınç ve çekme: Yüksek piston kuvveti Fk biyel kolunun doğrultusunda büyük basınç kuvvetleri meydana getirir. Yüksek piston kütle kuvveti Fm çekme kuvvetine yol açar.

Flambaj: Biyel kolunun uzunluğu flambaj tehlikesini ortaya koyar.

Bükülme : Biyel kolunun sarkaç hareketinin sebep olduğu merkezkaç kuvvet­leri şafta bükülme etkisi yapar.

Biyel kolu malzemesi

Biyel kolunun çekme dayanıklılığının yanı sıra yüksek bir dayanıklılığa da sa­hip olması gerekir. Flambaj dayanıklı­lığının ve bükülme dayanıklılığının yükseltilmesi için biyel kolu çift T kesitine sahiptir.

Biyel kolları Islah çeliğinden yapılır.

Islah çeliği nedir:  %0,35 – 0,6 C içeren kaliteli bir asal çeliktir. Biyel kolu malzemesi olarak Ck 35 uygundur.

Piston kolunun yüksek dayanım ve özlülüğe sahip olması ıslah ile sağlanır. Islah işlemi iki adımda gerçekleşir.

1-Sertleştirme
Biyel kolu 800 °C’ye kadar ısıtıldıktan sonra’yağda soğu­tulur. Martenzit isimli iğne şeklinde bir yapıya sahip doku el­de edilir. Martenzit dokuya sahip sertleştirilmiş parçaların sertlik ve dayanımları yüksektir, fakat uzama ve akma yetenekleri azdır. Kırılgandırlar.

2-Menevişleme

Biyel kolunun yeniden 500 °C’a kadar ısıtılmasıyla malze­me sertlik ve kırılganlığının bir miktarını kaybeder, özlülük artar.